三氯氧磷是一种无色透明的发烟液体,它常压沸点是105.8℃,熔点是1.25℃。它也是一种常用的化工基础原料,可用于生产各种磷酸酯、有机磷农药等,年需求量达到几十万吨的规模。由于三氯氧磷是一种有用的基础化工原料,有着广泛的用途,如果将生产环丙乙炔过程中生成的三氯氧磷从反应体系分离出来,将其制备成商品三氯氧磷,则是既环保又有经济效益。根据反应体系中各种物质的特性,可以发现反应原料环丙甲基酮的沸点是112~114℃,五氯化磷基本无挥发性;生成的产物中三氯氧磷沸点是是105.8℃,氯代产物是130~132℃;环丙甲基酮也可以通过调节五氯化磷用量,使其基本反应完全。这样在反应产物体系中只有氯代产物、三氯氧磷与溶剂具有挥发性,具有通过精馏得到分离的可能性。随着选择的溶剂不同,三氯氧磷与溶剂的沸点差也会相应改变,精馏分离所需要的理论板数也就相应改变。为达到高效分离与回收三氯氧磷的目的,反应可以选择沸点低于三氯氧磷的溶剂,也可以选择沸点高三氯氧磷的溶剂。当选择沸点低三氯氧磷沸点的溶剂时,其沸点最好低于85℃,而选择沸点高于三氯氧磷沸点时应选择沸点高于125℃的溶剂为佳。相应基于氯代产物具有热敏性,其分解热敏温度在80℃左右,所以必须在减压条件下进行精馏。同时三氯氧磷的熔点是1.25℃,在冷却过程有可能会结晶,冷却液的温度也不能太低,对减压精馏时的真空度也有限制。
三氯氧磷作为一种高污染的物质,在国家环保保护部发布的《中华人民共和国国家标准》中,化学合成类制药企业的排放量标准中总磷的排放量为1mg/L,这为旧工艺路线的优化提供了必要性。优化旧工艺路线之后不仅可以解决收率和转化率低下、反应条件苛刻的缺点,也能解决含磷污染物的产生,使原本会污染化境的含磷污染物变成有经济价值的三氯氧磷,一定程度上提高经济效率、减少三废问题,适合大型工业化生产。
1.3 国内外环丙基乙炔的合成工艺进展
1.3.1 以环丙基甲基酮为原料的旧工艺路线
1.3.2 以5-氯-1-戊炔为原料工艺路线
1.3.3 以环丙基甲基醛为原料工艺路线
1.3.4 以其他含炔基化合物为原料工艺路线
1.4 发展趋势
1.5 本工艺设计的内容
此次设计将以环丙基甲酮作为初始原料制得环丙乙炔的旧工艺路线为基础进行优化。优化后此方法不仅可以解决旧工艺收率和转化率低下、反应条件苛刻的缺点,也能一定程度上提高经济效率、减少三废问题,适合大型工业化生产。
利用环丙基甲酮为原料通过氯化、消除反应制得环丙乙炔的路线是一条很传统的实验室制备路线,其热量平衡和水解过程不稳定。环丙基甲酮在二甲苯溶剂中通过五氯化磷的作用下生成1-环丙基-1,1-二氯乙烷和三氯氧磷,1-环丙基-1,1-二氯乙烷在三乙胺作为催化剂的作用下生成1-氯-1-环丙基乙烯,之后1-氯-1-环丙基乙烯在二甲基亚砜(DMSO)、氢氧化钾的作用下高压高温生成环丙基乙炔。
旧工艺中将1-环丙基-1,1-二氯乙烷和三氯氧磷混合产物经过加冰加碱进行分离,氧磷化合物会产生水解反应。进而可以得到较为纯的烷烃
过程会大量放热,一直到反应物冷却。一旦所需的1-氯-1-环丙基乙烯的纯度很高,脱去氯以得到所需的化合物也可能引起问题。如上所述,该化合物的性质有热不稳定性和在碱性条件下会产生不稳定性。因此,为了实现脱羟基化,需要在偶极非质子溶剂中产生受阻现象。碱消除反应变成了主要的合成途径。这严重增加了制造成本。因此从稳定性和经济性角度考虑不适合大型工业化生产[8][9][10]来.自>优:尔论`文/网www.youerw.com 此次设计将在生成1-环丙基-1,1-二氯乙烷之后的工艺进行工艺优化,具体措施是利用1-环丙基-1,1-二氯乙烷、氯苯和三氯氧磷的沸点差异(1-环丙基-1,1-二氯乙烷沸点为130℃,氯苯沸点为132.2℃,三氯氧磷沸点为105.8℃)进行减压精馏从而达到1-环丙基-1,1-二氯乙烷和三氯氧磷的分离,其中1-环丙基-1,1-二氯乙烷可进一步进行反应得到1-氯-1-环丙基乙烯,从而进一步反应制得环丙基乙炔,而三氯氧磷进行提纯处理可作为制造有机磷农药杀虫脒的原料,具有一定的经济价值。