浅析氯乙烯制备工艺研究进展

2017-03-04薛兴财周彩霞丁健青海盐湖工业股份有限公司青海格尔木816000

化工管理 2017年26期

关键词：氯化汞二氯乙烷乙烷

薛兴财周彩霞丁健（青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木816000）

浅析氯乙烯制备工艺研究进展

薛兴财周彩霞丁健（青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木816000）

本文对氯乙烯的各种制备工艺进行了简单介绍，并对电石乙炔法、乙烯直接氯化法、乙烯氧氯化法、乙烯-乙炔法、乙烷直接氧氯化法等工艺的流程和特点进行了探究。

氯乙烯；制备工艺

氯乙烯作为最重要的化工产品，其与氢氧化钠和乙烯齐名，用于氯化溶剂，聚氯乙烯树脂，聚偏二氯乙烯，冷冻剂等化工产品的生产，更是生产聚氯乙烯及其共聚物的重要单体。氯乙烯能与乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯等单体共聚的最主要原因，则归功于其化学结构中存在易产生聚合作用的不饱和双键[1]。共聚产物可以制得具有各特异性能的树脂，合成纤维，加工成压塑制品、管材、板材、涂料及各种建筑材料等。

1 氯乙烯制备工艺

1.1 电石乙炔法

作为最早的氯乙烯生产方法—电石乙炔法，其主要以乙炔和氯化氢(HCL)作为原料，加入氯化汞催化剂进行加成反应，生成目标产物。电石乙炔法反应的基本原理为：(HCL和乙炔在氯化汞催化条件下反应生成氯乙烯。其中以催化剂氯化汞为活性组分、以活性炭为载体。其反应机理为：乙炔与氯化汞加成反应生成不稳定态的中间产物—氯乙烯氯汞，其再与HCL反应生成氯乙烯。

电石乙炔法制备工艺的优点是工艺成熟、简单，设备投入资金较低。然而，由于采用的原料为电石，因此需要消耗大量的能耗，使氯乙烯生产成本增加，而且反应过程中使用的氯化汞催化剂对环境产生了严重的污染。目前，该方法在国外发达国家已基本被淘汰，而在发展中国家仍作为主要的氯乙烯生产方法。

1.2 乙烯直接氯化法

乙烯直接氯化法为气—液非均相反应，也是一种不饱和双键的加成反应，其反应原理为：乙烯气体和Cl2自反应器底部通入，在三氯化铁催化条件下，于二氯乙烷溶剂中反应生成二氯乙烷，并放出大量的热。

乙烯直接氯化法的制备工艺有液相法和气相法。气相法一般以氯化铁、氯化铝、氯化钙等为催化剂，液相法以二氯乙烷为溶剂，催化剂一般为三氯化铁，其在工业上应用较多。乙烯直接氯化液相法制备工艺按反应温度可分为低温、中温和高温氯化。乙烯低温氯化即先向乙烯通入Cl2,在三氯化铁催化存在下制得二氯乙烷，二氯乙烷在碱性的的乙醇溶液中再脱去HCL分子生成氯乙烯。该反应温度为50℃左右，其特点为需不断补充催化剂；生成的二氯乙烷需水洗，产生大量废水；需庞大的外循环冷却设备降低反应热；为间歇性生产且消耗大量的碱和乙醇。乙烯中温氯化中，氯化温度为90℃，生成的二氯乙烷不需水洗，只需经脱重、脱轻即可进行裂解，且氯化尾气可作为乙烯氧氯化反应的原料气。乙烯高温氯化法即以Cl2、乙烯为原料经高温条件下进行氯化生产氯乙烯，同时伴随着多种氯代烃的产生，反应温度为110～120℃，得到产品的纯度高，生成的二氯乙烷不需水洗、脱轻、脱重，利用反应热精馏后即可进行裂解，节能效果较好，流程简单。反应过程二氯乙烷不发生裂解。这三种方法的主要区别为反应过程中反应热的利用和产品的提纯。

1.3 乙烯氧氯化法

乙烯氧氯化法的制备工艺是以三氯化铁为催化剂，用乙烯与Cl2发生加成反应生成二氯乙烷，二氯乙烷选择性为99.8%，乙烯转化率为99.7%。二氯乙烷经精制后在500℃、2.0～2.5MPa压力下，于管式炉内裂解为和副产物HCL，氯乙烯的选择性为99%，二氯乙烷转化率为57%。HCL再与纯净的乙烯和氧气通过载于γ-氧化铝上的氧化铜催化剂发生氧氯化于固定床或沸腾床中反应生成1,2-二氯乙烷和水，此时产生较大反应热，需进行冷却，以防温度过高生成高级多氯化物。氯乙烯再经精制、提纯即可得产品。

乙烯氧氯化技术的发展改进了催化剂的和工艺条件，用纯氧气代替空气作氧化剂的纯氧乙烯氧氯化法的应用非常广泛，其优点主要是消耗低，污染小和可控性大。

1.4 乙烯-乙炔法

乙烯-乙炔法制备氯乙烯的工艺流程较为简单，技术相对成熟，但生产能力较小。以乙炔-乙烯为混合原料，先在催化反应器中与HCL反应，使乙炔转化成为氯乙烯，再用二氯乙烷洗涤回收，再通入氯化反应器，使乙烯与氯气在氧化铁催化剂及二氯乙烷溶剂存在下反应成为二氯乙烷。此工艺具有不需乙炔-乙烯分离、净化装置，杂质较少，成本较低等特点。