苯乙烯和四氯化碳法生產(chǎn)肉桂酸工藝優(yōu)化

周靈芝 呂波 曹志芳（浙江蘭溪巨化氟化學(xué)有限公司，浙江蘭溪321102）

苯乙烯和四氯化碳法生產(chǎn)肉桂酸工藝優(yōu)化

周靈芝 呂波 曹志芳（浙江蘭溪巨化氟化學(xué)有限公司，浙江蘭溪321102）

介紹了苯乙烯、四氯化碳法合成肉桂酸的基本原理。通過(guò)生產(chǎn)工藝優(yōu)化，肉桂酸產(chǎn)品的生產(chǎn)收率由65.0%提高到73.3%以上，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提升，降低生產(chǎn)成本約5000元/噸。

肉桂酸；生產(chǎn)工藝；優(yōu)化

肉桂酸是有機(jī)合成工業(yè)的重要中間體之一，廣泛應(yīng)用于藥物、香料、農(nóng)藥、塑料和感光樹(shù)脂等精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。目前，工業(yè)上生產(chǎn)肉桂酸的方法主要是Perkin法和苯乙烯—四氯化碳法。苯乙烯—四氯化碳法具有原料廉價(jià)易得、反應(yīng)條件溫和、收率高和三廢少等特點(diǎn)，是生產(chǎn)肉桂酸很有前途的方法。浙江蘭溪巨化氟化學(xué)有限公司采用苯乙烯-四氯化碳法生產(chǎn)肉桂酸，水解反應(yīng)采用新型環(huán)保溶劑同時(shí)作催化劑和溶劑，大大縮短了水解反應(yīng)時(shí)間。然而生產(chǎn)初期，肉桂酸產(chǎn)品收率、質(zhì)量、產(chǎn)能、單耗等均與設(shè)計(jì)值存在較大差距，生產(chǎn)成本較高。通過(guò)對(duì)加成、水解、堿溶脫色、酸化等各工序的技術(shù)攻關(guān)，肉桂酸產(chǎn)品收率由65.0%提高到73.3%以上，產(chǎn)品質(zhì)量、裝置的生產(chǎn)能力及各項(xiàng)單耗均達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，降低生產(chǎn)成本約5000元/噸。

1.反應(yīng)原理

1.1 加成反應(yīng)

1.2 水解反應(yīng)

1.3 堿溶脫色

1.4 酸化反應(yīng)

2.問(wèn)題分析

從前期生產(chǎn)情況看，加成收率低，與設(shè)計(jì)水平相差較大；水解反應(yīng)滴加水溫度難控制，溫度波動(dòng)大，收率低；堿溶后發(fā)現(xiàn)有油狀物或者較多的聚合物，活性炭渣中夾帶肉桂酸鈉，造成物料損耗；肉桂酸產(chǎn)品色澤偏黃、灼燒殘?jiān)^高、堆積密度不穩(wěn)定；產(chǎn)品收率低，生產(chǎn)成本高。為了查找原因，開(kāi)展單批生產(chǎn)試驗(yàn)，專業(yè)技術(shù)人員全程跟蹤，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)討論并制定措施進(jìn)行整改。

3.肉桂酸生產(chǎn)工藝優(yōu)化

3.1 加成工序

通過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)催化劑的投加方式及混料后滴加時(shí)間對(duì)加成收率的影響較大。為此混料時(shí)攪拌下將催化劑慢慢撒入混料釜，時(shí)間控制在20分鐘左右，然后10-15分鐘內(nèi)勻速加入脂肪胺，以確保催化劑與脂肪胺充分反應(yīng)形成絮狀物，同時(shí)混合料滴加時(shí)間也縮短了2h，氯代物含量有所提高、顏色明顯改善、加成收率明顯提升至91%左右。

表1 肉桂酸單批生產(chǎn)數(shù)據(jù)

3.2 水解工序

由于環(huán)保溶劑脫水不徹底及氯代物中含少量未蒸出的CCl4，水解升溫時(shí)間較長(zhǎng)，采取水解升溫過(guò)程分離回收CCl4和水，縮短升溫時(shí)間。為了尋找最佳的水解反應(yīng)終點(diǎn)，試驗(yàn)過(guò)程每批水解反應(yīng)定時(shí)測(cè)定鹽酸吸收HCl的濃度，以連續(xù)3次所測(cè)鹽酸含量在0.2%之內(nèi)視為反應(yīng)結(jié)束，從而確定水解反應(yīng)在130-140℃下6-7小時(shí)為宜。通過(guò)小試對(duì)每批肉桂酸粗品進(jìn)行精制試驗(yàn)，以測(cè)定粗品中高聚物的含量。另外把水解出料溫度控制在35℃以下，減少環(huán)保溶劑中肉桂酸的含量。優(yōu)化后所生產(chǎn)的肉桂酸粗品較疏松、高聚物含量較低、外觀明顯改善、產(chǎn)品收率有了明顯提高。反應(yīng)時(shí)間的縮短，降低了工業(yè)電、蒸汽、冷凍等的消耗。

3.3 堿溶脫色工序

對(duì)每一批活性炭渣進(jìn)行稱重，將活性碳渣投入釜中加水洗滌回收其中的肉桂酸鈉，壓濾后溶液加鹽酸回收肉桂酸，結(jié)果表明，可以從每一批活性炭渣中回收約20-30kg的肉桂酸。

3.4 酸化離心工序

通過(guò)對(duì)比得出，延長(zhǎng)鹽酸的滴加時(shí)間至1小時(shí)以上，所得肉桂酸產(chǎn)品的堆積密度明顯較高。為了保持鹽酸勻速滴加且時(shí)間控制在1小時(shí)以上，方便員工操作，在管道上安裝了限流孔板，從而使肉桂酸產(chǎn)品的堆積密度較高且較穩(wěn)定。同時(shí)通過(guò)降低酸化pH值解決了產(chǎn)品灼燒殘?jiān)邌?wèn)題。對(duì)離心后的廢水中的肉桂酸利用自身重力沉降后進(jìn)行回收，大幅度降低了物料損耗，減少了污水中夾帶大量有機(jī)物的現(xiàn)象，降低了廢水的COD，減輕了污水處理壓力。

4.單批試驗(yàn)數(shù)據(jù)

優(yōu)化后生產(chǎn)6批，肉桂酸產(chǎn)品的收率、質(zhì)量（苯乙烯投618kg/批）見(jiàn)表1。

生產(chǎn)工藝優(yōu)化后連續(xù)生產(chǎn)2個(gè)月，4、5月份肉桂酸產(chǎn)品總收率分別為73.6%、73.3%。

5.結(jié)語(yǔ)

5.1 生產(chǎn)工藝優(yōu)化后，肉桂酸裝置生產(chǎn)逐步穩(wěn)定，產(chǎn)能不斷提升，各項(xiàng)單耗明顯下降，產(chǎn)品收率由65%提高到73.3%以上，降低生產(chǎn)成本約5000元/噸。

5.2 解決了肉桂酸產(chǎn)品色澤偏黃、灼燒殘?jiān)^高、堆積密度不穩(wěn)定的質(zhì)量問(wèn)題。

5.3 水解升溫過(guò)程分離出水和CCl4，通過(guò)簡(jiǎn)便的重力沉降槽收集并靜止分層，回收了氯代物脫溶后未蒸出的CCl4，降低了CCl4的消耗和廢水的處理難度?；厥樟怂峄x心后廢水中的肉桂酸，降低了廢水的COD，減輕了污水處理壓力。

8.自動(dòng)探水、排水技術(shù)

透水事故是重大惡性事故，危害十分嚴(yán)重。在巷道掘進(jìn)到斷層、裂隙、溶洞時(shí)可能發(fā)生突然大量涌水現(xiàn)象，所以掘前要對(duì)可能突水地段進(jìn)行探測(cè)。探測(cè)之后，可以掘進(jìn)一定距離，然后再進(jìn)行探測(cè)和掘進(jìn)。這個(gè)過(guò)程對(duì)生產(chǎn)效率影響較大，若能自動(dòng)測(cè)距、自動(dòng)啟停作業(yè)，對(duì)提高掘進(jìn)效率和作業(yè)安全性是有幫助的。在掘進(jìn)機(jī)上安裝激光追蹤儀，距掘進(jìn)機(jī)一定距離的支架上安裝3D傳感器，再在控制柜內(nèi)設(shè)置PLC控制系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)定的探水距離和掘進(jìn)距離，每掘進(jìn)到設(shè)定距離掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)停止作業(yè)，探水并重啟掘進(jìn)程序后才能繼續(xù)下一輪作業(yè)［7］。這個(gè)技術(shù)可能算不上自動(dòng)化程度很高的技術(shù)。下面這個(gè)例子可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)排水，其原理是設(shè)計(jì)由隔爆型液位控制器、電極、低壓防爆開(kāi)關(guān)和水泵組成的排水系統(tǒng)。電極用于探測(cè)液位，并始終沒(méi)于水中。當(dāng)水位達(dá)到液位上限后，液位控制器動(dòng)作，延時(shí)后自動(dòng)啟動(dòng)水泵抽水。同時(shí)設(shè)置各種保護(hù)動(dòng)作和緊急情況下手動(dòng)操作功能，防止排干水后電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而損壞水泵。

9.結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展成果，推動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)與成套設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，但是綜掘落后于綜采的不正常局面也亟待改變。近年來(lái)，許多煤礦與科研院校為此做出了努力。本文對(duì)此進(jìn)行總結(jié)和述評(píng)，希望有識(shí)之士從中可以獲得啟發(fā)和借鑒。

［1］趙學(xué)雷，盂國(guó)營(yíng)，李衛(wèi)濤.煤巷掘錨一體自動(dòng)化快速掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)踐［J］.煤礦機(jī)械，2010，31（12）：183-185.

［2］汪曉光，榮清白，李文瀧.掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)化截割技術(shù)的研究［J］.煤礦機(jī)械，2012，33（03）：47-49.

［3］趙學(xué)雷，杜向陽(yáng)，屈小兵，等.懸臂式掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)糾偏技術(shù)研究［J］.煤礦機(jī)械，2010，31（07）：38-40.

［4］張金亮.掘進(jìn)機(jī)煤巖識(shí)別技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.煤，2011，20（8）：96-97.

［5］劉雙雙.掘進(jìn)機(jī)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研究及實(shí)現(xiàn)［J］.煤礦機(jī)械，2013，34（10）：231-233.

［6］李偉，曹淑良，李善飛.掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)配套技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.煤礦支護(hù)，2014（2）：40-43.

［7］張金平.掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)測(cè)距閉鎖控制裝置的研究［J］.機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2012（6）：128-129，131.

周靈芝（1975-），女，浙江蘭溪人，工程師。主要從事農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體等精細(xì)化工產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)工作。監(jiān)控，需要應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)。控制模式有多種，現(xiàn)舉一例說(shuō)明。監(jiān)控系統(tǒng)分為地面集控中心、智能通風(fēng)控制子站、終端設(shè)備三個(gè)層級(jí)。地面集控中心作為控制系統(tǒng)的核心，主要負(fù)責(zé)各工作面通風(fēng)設(shè)備相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和處理，并實(shí)時(shí)顯示工作面瓦斯?jié)舛确植夹畔⒁约巴L(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速信息。智能通風(fēng)控制子站由光纖交換機(jī)、隔爆光端機(jī)、PLC控制器等組成，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、通信和對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。終端設(shè)備用來(lái)采集工作面溫度、風(fēng)量、風(fēng)速、瓦斯?jié)舛纫约巴L(fēng)機(jī)電壓、電流等信息，并根據(jù)智能通風(fēng)控制子站的指令控制通風(fēng)機(jī)開(kāi)度或電機(jī)轉(zhuǎn)速等。