一氯乙酸的生产方法:
氯乙酸的生产方法
国内氯乙酸生产采用间歇氯化法,即以氯气和醋酸为原料,用硫磺为催化剂,经氯化、结晶、抽滤、离心等工序得氯乙酸成品。该方法工艺简单,投资少,易于操作控制。
红磷、硫或碘催化下:
CH3CO2H + Cl2 → ClCH2CO2H + HCl
国外氯乙酸生产基本上有两种方法。一是醋酸通氯的氯化反应,美国和加拿大多采用这条路线。另一种方法是三氯乙烯用硫酸水解,采用这条路线的大多为西欧国家。连续法与间歇氯化相比,具有如下三个优点一是装置规模大二生产技术先进、产品质量高三是污染腐蚀少。
氯乙酸最早于1841年首次发现,1857年在实验中使乙酸在阳光直接照射下进行氯化反应制得氯乙酸。目前,氯乙酸的生产方法有氯乙烯、氯乙酰氯水解法、三氯乙烯水解法、氯乙炔法、四氯乙烯法、丙三醇法、二氯乙酸法、三氯乙醛法、氯乙醇氧化法、乙烯酮氧化法和乙酸催化氯化法等十多种,工业生产方法主要有三氯乙烯水解法、氯乙酰氯法以及乙酸催化氯化法三种。 三氯乙烯水解法是三氯乙烯在以93%的硫酸为催化剂,反应温度为160-180℃的条件下,通过控制三氯乙烯和水的比例,进行水解反应生成氯乙酸。该法可以达到高纯度的氯乙酸,产率可以达到90%,不足之处是副产盐酸较多(每吨产品可以副产30%的盐酸2.57吨),生产消耗定额偏高,工艺流程长,生产成本高。目前该法主要被欧洲的一些氯乙酸生产厂家所采用。 氯乙酰氯法是氯乙酰氯在碱性条件下水解得到氯乙酸,由于受到原料的限制,目前该法已经很少有生产厂家采用。 乙酸催化氯化法是目前国内外生产氯乙酸最主要的方法。它又可分为间歇式生产工艺和连续化生产工艺两种。 间歇式生产工艺是一般硫磺粉为催化剂,控制其用量约为乙酸总量的3%(质量百分数),反应采用二级串联氯化,主锅在90℃下通氯气,控制反应温度为96-100℃,副锅反应温度为85-90℃,当反应终点密度为1.35时即为反应终点。保温反应1小时后加入循环母液冷却结晶,在凝固点以上1-2℃加入晶种,缓慢冷却至25℃左右,经抽滤或离心分离制得产品。尾气氯化氢送填料吸收塔回收副产盐酸。目前,国外该法已经被淘汰,而我国的生产厂家主要采用该法进行生产,该法生产工艺虽然比较简单,但消耗高,产量低,所得产品质量差,生产周期长,生产成本高、三废污染严重,催化剂硫磺粉不仅污染主产品,也污染副产品盐酸,有时还造成管道设备的堵塞,使生产不正常,使得产品的应用范围受到一定的限制。 连续法氯乙酸生产工艺是以乙酸、液氯为原料,醋酐和硫酸为催化剂,经乙酸氯化、蒸馏、结晶、分离、干燥等过程制得氯乙酸。该法所得产品质量高,原料消耗少,且对原料氯要求不太苛刻,可以用液氯尾气或气氯生产,不足之处是反应转化率低,仅有45%左右,增加了蒸汽消耗和电耗。目前该法是世界上生产氯乙酸的主要方法,美国、日本、德国、荷兰、加拿大等国的大型氯乙酸生产企业均采用该法进行生产。
氯乙烯、氯乙酰氯水解法、三氯乙烯水解法、氯乙炔法、四氯乙烯法、丙三醇法、二氯乙酸法、三氯乙醛法、氯乙醇氧化法、乙烯酮氧化法和乙酸催化氯化法等十多种,工业生产方法主要有三氯乙烯水解法、氯乙酰氯法以及乙酸催化氯化法三种。
实验室制法:
在500ml三颈圆底烧瓶中放置300g(5mol)冰乙酸和15g(0.14mol)乙酸酐。在油浴中加热至105摄氏度时,开始徐徐通入氯气。在整个氯化过程中,油浴温度时钟维持在108-112℃之间。氯气通入几分钟后即开始反应,乙酸中的黄颜色(由于溶解的氯气所致)随即褪祛,并有氯化氢放出。这时可大大提高氯气通入速度,但以瓶中无黄色氯气逸出为度。氯化反应约需10小时左右。每隔2小时向反应物中加入5g乙酸酐,反应的终点可由逸出的氯化氢显著减少,或由取出样品的熔点来确定。当粗制的氯乙酸样品的熔点在45-50℃时,停止通入氯气。将融融的反应物移至蒸馏瓶中,蒸去少量的前馏分后,收集沸程为186-188℃的馏分冷凝后生成具有强烈气味的氯乙酸晶体。产量为425g。产率90%。亦可以用赤磷作催化剂将乙酸氯化而得。方程式:CH3COOH+Cl2-------ClCH2COOH+HCl(乙酸酐为催化剂)
——《现代化学试剂手册》
物质毒性 毒性作用试验数据编号 毒性类型 测试方法 测试对象 使用剂量 毒性作用 1 急性毒性 口服 大鼠 55 mg/kg 详细作用没有报告除致死剂量以外的其他值 2 急性毒性 吸入 大鼠 180 mg/m3 详细作用没有报告除致死剂量以外的其他值 3 急性毒性 腹腔注射 大鼠 16600 ug/kg 详细作用没有报告除致死剂量以外的其他值 4 急性毒性 皮下注射 大鼠 5 mg/kg 详细作用没有报告除致死剂量以外的其他值 5 急性毒性 皮下注射 小鼠 250 mg/kg 详细作用没有报告除致死剂量以外的其他值 6 慢性毒性 口服 大鼠 9750 mg/kg/13W-I 心脏毒性2.血液毒性 3慢性病相关毒性 7 慢性毒性 吸入 大鼠 20800 ug/m3/17W-I 1.肾,输尿管,膀胱毒性2.血液毒性 8 慢性毒性 口服 小鼠 13 mg/kg/13W-I 1.肝毒性2.肝重量发生变化3.死亡 9 慢性毒性 口服 小鼠 3840 mg/kg/16D-I 1流泪2.共济失调3死亡 10 慢性毒性 吸入 豚鼠 20800 ug/m3/17W-I 1.肾,输尿管,膀胱毒性2.血液毒性 11 突变毒性 小鼠淋巴细胞 548 mg/L 12 突变毒性 小鼠淋巴细胞 400 mg/L 13 突变毒性 仓鼠卵巢 160 mg/L 14 致癌性 皮下注射 小鼠 100 mg/kg 1致癌性 2.肺胸肝 部,呼吸毒性 15 致癌性 皮下注射 小鼠 1300 mg/kg/65W-I 1.致癌性
乙酸催化氯化法是目前国内外生产氯乙酸最主要的方法。它又可分为间歇式生产工艺和连续化生产工艺两种。 间歇式生产工艺是一般硫磺粉为催化剂,控制其用量约为乙酸总量的3%(质量百分数),反应采用二级串联氯化,主锅在90℃下通氯气,控制反应温度为96-100℃,副锅反应温度为85-90℃,当反应终点密度为1.35时即为反应终点。保温反应1小时后加入循环母液冷却结晶,在凝固点以上1-2℃加入晶种,缓慢冷却至25℃左右,经抽滤或离心分离制得产品。尾气氯化氢送填料吸收塔回收副产盐酸。
由氯乙酸与氢氧化钠(或碳酸钠)反应而得。将氯乙酸溶解于无水乙醇中,冷却至20℃以下,慢慢加入氢氧化钠饱和溶液。反应完毕,冷却析出结晶。过滤,用乙醇洗涤,减压蒸馏,干燥而得成品。一般有机合成中只需要氯乙酸钠的水溶液。在这种情况下,将氯乙酸水溶液和碳酸钠于70℃反应,使反应pH为6.8-7,即得所需的氯乙酸钠溶液。
一氯乙酸制备方法:一种制取一氯乙酸的工艺,其工艺步骤为:(1)配比好醋酸和硫磺,在90~100℃的温度下通入氯气;(2)将所得的乙酰氯气体引出、冷凝器后呈液态由冷醋酸吸收备用;(3)将步骤1和步骤2产生的液料比例配置,并预热;(4)在高位将步骤3配置好的液料连续放入氯化反应塔内,并同时通入氯气,其中生成的氯代乙酰氯和乙酰氯气体经冷凝后被回收,并循环生成一氯乙酸粗品.具有氯化反应速度快,液态混合,适合于塔式连续氢化反应操作;制取利用现成生产设备和条件,方法简单方便等优点.
氯化反应前加阻氯剂,按重量比,醋酸∶阻氯剂=1∶0.004~0.030。本发明在氯
化前加阻氯剂,氯化半成品中二氯乙酸可控制在3%(现有技术工艺平均为4~6%)
,最终成品收率提高2~3%,达到87%(目前,国内平均为84.6%),成品质量好。
中文名称 三氯乙酸
英文名称 Trichloroacetic acid
简称:TCA
别 名 三氯醋酸
分子式 C2HCl3O2;Cl3CCOOH 外观与性状 无色结晶,有刺激性气味,易潮解
分子量 163.40 蒸汽压 1.3kPa/51℃ 闪点:>110℃
熔 点 57.5℃ 沸点:197.5℃ 溶解性 溶于水、乙醇、乙醚
密 度 相对密度(水=1)1.63 稳定性 稳定
危险标记 20(酸性腐蚀品) 主要用途 用于有机合成和制医药、化学试剂、杀虫剂
2.对环境的影响:
一、健康危害
侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。
健康危害:吸入本品粉尘对呼吸道有刺激作用,可引起咳嗽、胸痛和中枢神经系统抑制。眼直接接触可造成严重损害,重者可导致失明。皮肤接触可致化学性灼伤。口服灼伤口腔和消化道,出现剧烈腹痛、呕吐和虚脱。
二、毒理学资料及环境行为
毒性:属低毒类。
急性毒性:LD503300mg/kg(大鼠经口);5640mg/kg(小鼠经口)
危险特性:不易燃烧。受高热分解产生有毒的腐蚀性气体。具有较强的腐蚀性。
燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳、氯化氢。
3.现场应急监测方法:
4.实验室监测方法:
液-液萃取气相色谱法《水和废水标准检验法》(20版)
5.环境标准:
前苏联 车间空气中有害物质的最高容许浓度 5mg/m3
美国(1976)农灌水标准 0.2mg/L
6.应急处理处置方法:
一、泄漏应急处理
隔离泄漏污染区,周围设警告标志,建议应急处理人员戴好防毒面具,穿化学防护服。不要直接接触泄漏物,将地面洒上苏打灰,然后用大量水冲洗,经稀释的洗水放入废水系统。如大量泄漏,收集回收或无害处理后废弃。
二、防护措施
呼吸系统防护:空气中浓度超标时,应该佩带防毒口罩。必要时佩带自给式呼吸器。
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。
防护服:穿工作服(防腐材料制作)。
手防护:戴橡皮手套。
其它:工作后,淋浴更衣。注意个人清洁卫生。
三、急救措施
皮肤接触:脱去污染的衣着,立即用水冲洗至少15分钟。若有灼伤,就医治疗。
眼睛接触:立即提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。必要时进行人工呼吸。就医。
食入:误服者立即漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。
灭火方法:雾状水、泡沫、二氧化碳、砂土。
7.生化性质
TCA与蛋白质之间主要有以下几个方面的作用:①在酸性条件下与蛋白质形成不溶性盐.②作为蛋白质变性剂使蛋白质构象发生改变,暴露出较多的疏水性基团,使之聚集沉淀.③随着蛋白质分子量的增大,其结构复杂性与致密性越大,TCA可能渗入分子内部而使之较难被完全除去,在电泳前样品加热处理时可能使蛋白质结构发生酸水解而形成碎片,而且随时间的延长这一作用愈加明显;
在电泳时使用TCA对蛋白质样品的浓缩或除盐时,对于分子质量大的蛋白质,要慎重选择TCA.对小分子量蛋白质的浓缩,采用TCA时也有两点需要注意:一是用TCA沉淀后,尽量用丙酮彻底抽提TCA二是样品处理后要尽快进行电泳分析,以免发生聚集及断裂,造成结果分析的不准确
中文名:一氯乙酸
中文别名:一氯醋酸氯乙酸
英文名称:Chloroacetic acid
英文别名:MCAChloroacetic acid, mono-Monochloroacetic acidMono Chloro Acetic Acidchloroacetate
CAS No.:79-11-8
EINECS号:201-178-4
用途:
氯乙酸为染料、医药、农药、树脂及其它有机合成的中间体。染料工业用于生产靛蓝染料医药工业用于合成咖啡因、巴比妥、肾上腺素、维生素B6、氨基乙酸农药工业用于制造乐果,除草剂,2,4-D- 丁酯,2,4,5一T、硫氰醋酸、萘乙酸等。
氯乙酸在农药、医药、染料、日化、表面活性剂、化学试剂以及造纸化学品、油田化学、纺织助剂橡胶助剂、电镀、香料香精等方面具有广泛的应用。
氯乙酸主要用于生产羧甲基纤维素(CMC)、PVC热稳定剂巯基乙酸、2,4-氯苯氧基乙酸(2,4-D)等。我国氯乙酸的主要消费领域是农药、农药工业,氯乙酸可以合成20余种常用的杀虫、除草和植物生产调节剂,其中消耗氯乙酸量最大的品种为全球范围内使用的主流除草剂草甘磷。