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公司動(dòng)態(tài)

氯化反應(yīng)

2020-06-05 14:21:17

在有機(jī)化合物分子中引入一個(gè)或多個(gè)氯原子的反應(yīng)稱(chēng)為氯化反應(yīng)。

氯化反應(yīng)類(lèi)型有機(jī)化合物的氯化,包括取代氯化、加成氯化以及氧氯化三種類(lèi)型,以前兩種較為多見(jiàn),而第三種氧氯化反應(yīng)其機(jī)理目前尚未有定論。

氯化反應(yīng)從機(jī)理大體上可以分為自由基鏈反應(yīng)機(jī)理離子基反應(yīng)機(jī)理兩種。

自由基鏈反應(yīng)機(jī)理屬于這一反應(yīng)機(jī)理的有熱氯化和光氯化兩類(lèi)。反應(yīng)包括鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)(鏈傳遞)和鏈終止3個(gè)階段,是一個(gè)連串反應(yīng)過(guò)程。

目前,在我國(guó)的氯化反應(yīng)工業(yè)中,大部分反應(yīng)是氯取代反應(yīng),每有一個(gè)氯原子取代一個(gè)氫原子,同時(shí)另一氯原子同氫原子結(jié)合生成副產(chǎn)物氯化氫,這樣造成氯原子的利用率較低。

催化氯化大多屬于離子基反應(yīng)機(jī)理,常用的是非質(zhì)子酸催化劑,如FeCl3、AlCl3等。

烴類(lèi)雙鍵和叁鍵上的加成、烯烴的氯醇化(次氯酸化)、氫氯化(以HCl為氯化劑的氯化反應(yīng))以及氯原子取代苯環(huán)上的氫的催化氯化都屬于這類(lèi)反應(yīng)機(jī)理

氯化反應(yīng)是醫(yī)藥和農(nóng)藥化工中常見(jiàn)的反應(yīng),由于氯氣是有毒氣體,往往會(huì)帶來(lái)安全問(wèn)題。另外,由于氯氣的活性較好,在釜式反應(yīng)中不易于控制其選擇性。而在微通道反應(yīng)器中,由于其良好的傳質(zhì)和換熱,對(duì)于這類(lèi)反應(yīng)的選擇性有很大的提升。

有機(jī)氯產(chǎn)品是氯堿工業(yè)聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品氯氣的衍生物,是氯堿工業(yè)的重要組成部分,已廣泛用于農(nóng)業(yè)、造紙、紡織、食品、電子、 冶金、石油等工業(yè)部門(mén),在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。作為生產(chǎn)有機(jī)氯產(chǎn)品必不可少的工具,氯化反應(yīng)不僅出現(xiàn)在有機(jī)化學(xué)工業(yè)的基本化學(xué)品、專(zhuān)用化學(xué)品、農(nóng)藥和醫(yī)藥等許多產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中,而且在無(wú)機(jī)化學(xué)工業(yè)以及采礦業(yè)中也有大量應(yīng)用,用氯氣氯化有機(jī)化合物的反應(yīng)技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中具有重要的作用。

由于氯氣的反應(yīng)活性特別高,在帶來(lái)廣泛應(yīng)用的同時(shí),也會(huì)帶來(lái)一定的問(wèn)題。高活性意味著與底物反應(yīng)速度快,反應(yīng)選擇性差,容易出現(xiàn)多氯化,因此氯化反應(yīng)常常是難以控制甚至是失控的,其直接的結(jié)果是副反應(yīng)多、污染環(huán)境、產(chǎn)品質(zhì)量低、有爆炸危險(xiǎn)等。由此,在有機(jī)氯產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中,無(wú)論是從實(shí)現(xiàn)潔凈生產(chǎn)工藝角度,還是為保證產(chǎn)品品質(zhì)以及生產(chǎn)安全,對(duì)有機(jī)氯化反應(yīng)進(jìn)行有效的控制都是非常必要的。

微通道反應(yīng)器可以大幅提高傳熱傳質(zhì),強(qiáng)化反應(yīng)和換熱效果,同時(shí),因其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物料配比、反應(yīng)溫度等工藝條件進(jìn)行精確地控制,使得化學(xué)反應(yīng)可以精確配比、嚴(yán)格控溫、高選擇性、綠色安全的進(jìn)行,也為解決傳統(tǒng)氯化產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的諸多問(wèn)題提供了切實(shí)可行的解決途徑。

氯氣與反應(yīng)原料中活潑氫的自由基取代反應(yīng),是碳?xì)滏I功能化的重要手段。比如,對(duì)芐位的氯化,可以得到一氯和多氯等中間體,繼而可以轉(zhuǎn)化為其他中間體;對(duì)乙酰乙酸乙酯的活潑亞甲基氯化,是獲得多種雜環(huán)的有效途徑。

??傳統(tǒng)的氯化工藝通常為釜式鼓泡通氯,氯氣利用率很低,選擇性控制困難。降膜反應(yīng)器雖然可以減少返混,但是依然需要循環(huán)回收大過(guò)量的氯氣。

??微反應(yīng)器為氯化提供了另外一種連續(xù)化的選擇。氯氣和原料以順流的方式進(jìn)入反應(yīng)器,原料當(dāng)量可以準(zhǔn)確控制。在一定的溫度下實(shí)現(xiàn)理想的平推流操作,從而提升反應(yīng)的選擇性。

??氯化反應(yīng)需要對(duì)氯氣的流量進(jìn)行準(zhǔn)確控制,因此氯氣進(jìn)料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能是成功的關(guān)鍵因素之一。

用氯氣進(jìn)行氯化反應(yīng)技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中具有重要的作用。主要是因?yàn)槁葰獾姆磻?yīng)活性特別高。高活性意味著與底物反應(yīng)速度快,反應(yīng)選擇性差,容易導(dǎo)致過(guò)度氯化及氧化。因此,氯化反應(yīng)在常規(guī)反應(yīng)器中常常是難以控制甚至是失控的。其直接的結(jié)果是副反應(yīng)多、污染環(huán)境、產(chǎn)品質(zhì)量差、有爆炸危險(xiǎn)等。氯化反應(yīng)工藝是國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝之一

氯化反應(yīng)工藝危險(xiǎn)特點(diǎn):

(1)氯化反應(yīng)是一個(gè)放熱過(guò)程,尤其在較高溫度下進(jìn)行氯化,反應(yīng)更為劇烈,速度快,放熱量較大;

(2)所用的原料大多具有燃爆危險(xiǎn)性;

(3)常用的氯化劑氯氣本身為劇毒化學(xué)品,氧化性強(qiáng),儲(chǔ)存壓力較高,多數(shù)氯化工藝采用液氯生產(chǎn)是先汽化再氯化,一旦泄漏危險(xiǎn)性較大;

(4)氯氣中的雜質(zhì),如水、氫氣、氧氣、三氯化氮等,在使用中易發(fā)生危險(xiǎn),特別是三氯化氮積累后,容易引發(fā)爆炸危險(xiǎn);

(5)生成的氯化氫氣體遇水后腐蝕性強(qiáng);

(6)氯化反應(yīng)尾氣可能形成爆炸性混合物。

因此,在有機(jī)氯產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中,無(wú)論是從實(shí)現(xiàn)潔凈生產(chǎn)工藝,還是為保證產(chǎn)品品質(zhì)以及生產(chǎn)安全,對(duì)有機(jī)氯化反應(yīng)進(jìn)行有效的控制都是非常必要的。


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