1,2-二氯乙烷气相催化法制氯乙烯_化工论文

论文导读:：沸点-13.9℃。1,2-二氯乙烷气相催化法制氯乙烯。
论文关键词：1，2-二氯乙烷气相催化法制氯乙烯

 

二氯乙烷(EDC)和氯乙烯单体(VCM)是生产聚氯乙烯的原料。VCM由二氯乙烷(EDC)热裂解生产，EDC由乙烯和氯气生产。实际上所有VCM装置都与EDC生产组合成一体化。全球约95%的EDC用于生产VCM，几乎所有VCM用于生产PVC。EDC的其他用途是用在氯化溶剂，如三氯乙烯、乙胺、亚乙烯基氯和三氯乙烷，也用于生产四氯乙烯的中间体和用作生产六氯代酚基甲烷的催化剂。

氯乙烯（H₂C＝CHCl ）是一种应用于高分子化工的重要的单体，可由乙烯或乙炔制得。为无色、易液化气体，沸点-13.9℃，临界温度142℃，临界压力5.22MPa。

主要用于生产聚氯乙烯，并能与醋酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酸酯、偏二氯乙烯（1，1-二氯乙烯）等共聚，制得各种性能的树脂。此外，还可用于合成1，1，2-三氯乙烷及1，1-二氯乙烯等。

1835年法国人V.勒尼奥用氢氧化钾在乙醇溶液中处理二氯乙烷首先得到氯乙烯。20世纪30年代化工论文，德国格里斯海姆电子公司基于氯化氢与乙炔加成，首先实现了氯乙烯的工业生产。初期，氯乙烯采用电石，乙炔与氯化氢催化加成的方法生产，简称乙炔法。

以后，随着石油化工的发展，氯乙烯的合成迅速转向以乙烯为原料的工艺路线。1940年，美国联合碳化物公司开发了二氯乙烷法。为了平衡氯气的利用，日本吴羽化学工业公司又开发了将乙炔法和二氯乙烷法联合生产氯乙烯的联合法。

1960年，美国陶氏化学公司开发了乙烯经氧氯化合成氯乙烯的方法，并和二氯乙烷法配合，开发成以乙烯为原料生产氯乙烯的完整方法，此法得到了迅速发展。乙炔法、混合烯炔法等其他方法由于能耗高而处于逐步被淘汰的地位。

二、生产方法

乙烯、乙炔法的特点如下：

乙烯氧氯化法 ：现在工业生产氯乙烯的主要方法。分三步进行：第一步乙烯氯化生成二氯乙烷；第二步二氯乙烷热裂解为氯乙烯及氯化氢；第三步乙烯、氯化氢和氧发生氧氯化反应生成二氯乙烷。

①乙烯氯化：乙烯和氯加成反应在液相中进行：

CH₂＝CH₂+Cl₂→CH₂ClCH₂Cl

采用三氯化铁或氯化铜等作催化剂，产品二氯乙烷为反应介质。反应热可通过冷却水或产品二氯乙烷汽化来移出。反应温度40～110℃，压力0.15～0.30MPa，乙烯的转化率和选择性均在99％以上。

②二氯乙烷热裂解生成氯乙烯的反应式为：

ClCH₂CH₂Cl─→CH₂＝CHCl+HCl

反应是强烈的吸热反应，在管式裂解炉中进行，反应温度500～550℃，压力0.6～1.5MPa；控制二氯乙烷单程转化率为50％～70％，以抑制副反应的进行。

主要副反应为：

CH₂ ＝CHCl─→C₂H₂+ HCl

CH₂ ＝CHCl+HCl─→CH₃CHCl₂

ClCH₂CH₂Cl─→2C+H₂+2HCl

裂解产物进入淬冷塔，用循环的二氯乙烷冷却，以避免继续发生副反应。产物温度冷却到50～150℃后，进入脱氯化氢塔论文发表。塔底为氯乙烯和二氯乙烷的混合物，通过氯乙烯精馏塔精馏，由塔顶获得高纯度氯乙烯，塔底重组分主要为未反应的粗二氯乙烷，经精馏除去不纯物后，仍作热裂解原料。

③氧氯化反应　以载在γ－氧化铝上的氯化铜为催化剂，以碱金属或碱土金属盐为助催化剂。主反应式为：

H₂C＝CH₂+2HCL+?O₂→ClCH₂CH₂Cl+H₂O

主要副反应为乙烯的深度氧化（生成一氧化碳、二氧化碳和水）和氯乙烯的氧氯化（生成乙烷的多种氯化物）。反应温度200～230℃，压力0.2～1MPa，原料乙烯、氯化氢、氧的摩尔比为 1.05:2:0.75～0.85。

反应器有固定床和流化床两种形式，固定床常用列管式反应器化工论文，管内填充颗粒状催化剂，原料乙烯、氯化氢与空气自上而下通过催化剂床层，管间用加压热水作热载体，以移走反应热，并副产压力1MPa的蒸汽。固定床反应器温度较难控制，为使有较合理的温度分布，常采用大量惰性气体作稀释剂，或在催化剂中掺入固体物质。二氯乙烷的选择性可达98％以上。

在流化床反应器中进行乙烯氧氯化反应时，采用细颗粒催化剂，原料乙烯、氯化氢和空气分别由底部进入反应器，充分混合均匀后，通入催化剂层，并使催化剂处于流化状态，床内装有换热器，可有效地引出反应热。这种反应器反应温度均匀而易于控制，适宜于大规模生产，但反应器结构较复杂，催化剂磨损大。

由反应器出来的反应产物经水淬冷，再冷凝成液态粗二氯乙烷。冷凝器中未被冷凝的部分二氯乙烷及未转化的乙烯、惰性气体等经溶剂吸收等步骤回收其中二氯乙烷。所得粗二氯乙烷经精制后进入热解炉裂解。

乙烯氧氯化法的主要优点是利用二氯乙烷热裂解所产生的氯化氢作为氯化剂，从而使氯得到了完全利用。

乙炔法： 　在氯化汞催化剂存在下，乙炔与氯化氢加成直接合成氯乙烯：

C₂H₂+HCl→CH₂＝CHCl

其过程可分为乙炔的制取和精制，氯乙烯的合成以及产物精制三部分。在乙炔发生器中，电石与水反应产生乙炔，经精制并与氯化氢混合、干燥后进入列管式反应器。

管内装有以活性炭为载体的氯化汞(含量一般为载体质量的10％)催化剂。反应在常压下进行，管外用加压循环热水(97～105℃)冷却，以除去反应热，并使床层温度控制在180～200℃。乙炔转化率达99％，氯乙烯收率在95％以上。副产物是1，1-二氯乙烷（约1％），也有少量乙烯基乙炔、二氯乙烯、三氯乙烷等。

此法工艺和设备简单，投资低，收率高；但能耗大化工论文，原料成本高，催化剂汞盐毒性大，并受到安全生产、保护环境等条件限制，不宜大规模生产。

气相催化脱氯化氢法 ：

本工艺利用特定的催化剂（由于涉及专利的问题，在此不作过多的介绍）在气相条件下催化脱氯化氢，温度控制在200℃左右，从而制得氯乙烯单体和氯化氢气体。主要反应的方程式为：

ClCH₂CH₂Cl→CH₂=CHCl+HCl

简易工艺流程如下图

三、高温裂解工艺和气相催化裂解工艺比较

通过对以上数据的对比我们可以得出：

1、气相催化法可以提高产品转化率，一般其转化率在95％左右。

2、气相催化法可比高温裂解法降低200元/吨左右的成本，这只是看得见的经济成本，还不包括社会效益和环保成本。

3、气相催化法反应温度低，反应比较温和，结焦、结炭较少，环境污染也少，符合当前国家提倡的节能减排的要求和保护环境的要求。

4、项目投资较小，可以在现有的设备和工艺的基础上进行工艺改进。

5、气相催化法因为选择性高（在该工艺中选择性就是转化率），因而副产物比较少，产物分离比较容易。