氧氯化催化剂催化乙烯燃烧副反应的动力学
乙烯氧氯化法
乙烯氧氯化法
乙烯氧氯化法是一种工业化生产氯乙烯的方法，其主要原料为乙烯和氯气。
该方法的优点在于生产过程简单，反应速度快，产率高，且可以在常温下进行。
因此，乙烯氧氯化法是目前生产氯乙烯的主要方法之一。
乙烯氧氯化法的反应机理是乙烯和氯气在催化剂的作用下发生氧氯化反应，生成氯乙烯和HCl。
催化剂通常采用氯化铜、氯化铁等金属盐类，也可以使用氧化铁、氧化铜等氧化物作为催化剂。
反应温度一般在100-200℃之间，反应压力为1-2 atm。
乙烯氧氯化法的反应式如下：
C2H4 + Cl2 → C2H3Cl + HCl
乙烯氧氯化法的优点在于：
1. 生产过程简单，反应速度快。
2. 产率高，可以达到90%以上。
3. 可以在常温下进行，不需要高温高压条件。
4. 原料易得，成本低廉。
乙烯氧氯化法的缺点在于：
1. 反应生成的HCl会对设备和环境造成腐蚀。
2. 反应产生的HCl需要进行处理，增加了生产成本。
3. 反应过程中需要使用催化剂，催化剂的选择和回收也是一个难点。
总的来说，乙烯氧氯化法是一种简单、高效的生产氯乙烯的方法，具有广泛的应用前景。
随着环保意识的提高，对于HCl的处理和催化剂的回收也将成为该方法需要解决的问题。
未来，乙烯氧氯化法还有很大的发展空间，可以通过改进反应条件和催化剂的选择来提高产率和降低成本，同时也需要加强环保措施，减少对环境的影响。
乙烯氧氯化法
乙烯氧氯化法概述乙烯氧氯化法是一种用于合成氯乙烯的化学过程。
在该过程中，乙烯（也称为乙烯烷）经过氧化和氯化反应，产生氯乙烯。
乙烯氧氯化法是工业上最重要的氯乙烯生产方法之一，其产量占全球氯乙烯总产量的很大比例。
原理乙烯氧氯化法的原理是将乙烯和氯气通过催化剂的作用在高温条件下反应，生成氯乙烯。
首先，通过催化剂的作用，乙烯与氧气反应生成乙烯氧化物。
然后，将乙烯氧化物与氯气继续在催化剂的作用下反应，生成氯乙烯。
整个过程如下所示：乙烯 + 氧气→ 乙烯氧化物乙烯氧化物 + 氯气→ 氯乙烯 + 氯化氢其中，氯乙烯是目标产品，氯化氢是一个副产物，通常会被回收利用。
反应条件乙烯氧氯化法的反应条件对于反应效率和产物质量非常重要。
以下是乙烯氧氯化法常见的反应条件：•温度：反应温度通常在300-500摄氏度之间，以确保反应能够进行，在达到理想速率的同时，避免产生不良的副反应。
•压力：通常会在正压条件下进行，以确保足够的反应物接触、混合和反应。
•催化剂：乙烯氧氯化法中使用的催化剂通常是金属氯化物，如铜氯化物或铬氯化物。
这些催化剂能够促使反应进行，并提高反应的选择性。
设备乙烯氧氯化法通常需要一套专门的设备来进行。
以下是乙烯氧氯化法常见的设备：•反应器：用于进行乙烯氧化和氯化反应。
反应器通常是圆柱形的，由耐高温、耐腐蚀的材料制成，如不锈钢。
•加热装置：用于控制反应温度。
可以使用电加热器、燃烧炉等设备来加热反应器。
•强制循环系统：用于保持反应物在反应器中的均匀分布，促进反应进行。
•分离设备：用于分离产物和副产物。
通常使用蒸馏柱和冷凝器来分离氯乙烯和氯化氢。
应用氯乙烯是一种重要的化工原料，被广泛用于合成聚氯乙烯（PVC），这是一种常见的塑料材料。
因此，乙烯氧氯化法在化工行业中具有广泛的应用。
聚氯乙烯是一种重要的塑料材料，具有良好的耐化学品性能、电绝缘性能和可塑性。
它在建筑、电子、汽车、包装等领域中被广泛使用。
乙烯氧氯化法的产物氯乙烯是生产聚氯乙烯的重要原料，因此乙烯氧氯化法对于塑料行业的发展具有重要意义。
乙烯氧氯化制氯乙烯[整理版]
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第七章氯化第四节乙烯氧氯化制氯乙烯问题4：什么叫氧氯化反应？什么叫HCl的平衡氧氯化制氯乙烯的反应过程？0一．三步法（平衡HCl的氧氯化法）C2H4+Cl2——>C2H4Cl2C2H4+2HCl+0.5O2——>C2H4Cl2+H2O2C2H4Cl2——>2C2H3Cl+2HCl二．二步法：适用于副产HCl的工业，进口EDC.三．一步法：2C2H4+Cl2+0.5O2——>2C2H3Cl+H2O四．乙烷法制VCM（乙工业化）五．直接氯化反应1．C2H4+Cl2——>C2H4Cl2+Q催化剂：FeCl3,Q=171.5KJ/mol副反应：C2H4Cl2+Cl2——>C2H3Cl3+HCl2.反应机理：离子型机理CH2=CH2+Cl—Cl——>[CH2—CH2Cl]+Cl[CH2=CH2—Cl]+Cl——>ClCH2CH2Cl催化剂作用：FeCl3+Cl2——>[FeCl4]+ClCl+C2H4——>[CH2CH2Cl][CH2CH2Cl]+[FeCl4]——>ClCH2CH2Cl+FeCl33.反应动力学：r=kC C2=*C Cl24.反应条件：a.C2=与Cl2的mol比工业上：C2=:Cl2=1.05:1因为Cl2的后处理困难；爆炸混合物。
b.反应温度：工业上：38°C—100°C38°C：产物液相出料；100°C：产物EDC气相出料。
※工艺流程：六．氧氯化反应：1．C2H4+2HCl+0.5O2——>C2H4Cl2+H2O 催化剂CuCl2;放热56.6KJ/mol副反应：乙烯燃烧副反应：深度氧氯化C2H4+3HCl+O2——>C2H3Cl3+2H2OC2H4+3HCl+2O2——>CCl3CHO+3H2O2.反应催化剂：表7-4不同K/Cu原子比的CuCl2—KCl/r—Al2O3催化剂的选择性单组分催化剂：CuCl2/r-Al2O3C2H4:HCl:O2=1.16:2:0.9C2H4与O2过量，保证HCl的转化率。
化工生产技术与操作 第二版 项目五 氯乙烯生产技术与操作
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图5-9 温度对反应速率的影响
图5-10 温度对选择性的影响（以二氯乙烷计）
图5-11 温度对乙烯燃烧反应的影响
项目五 氯乙烯生产技术与操作
任务三 乙烯氧氯化法生产氯乙烯
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一、二氯乙烷生产
3. 原料配比 按乙烯氧氯化反应方程式的计量关系，原料摩尔配比的理论值为C2H4∶HCl∶O2=1∶2∶0.5。 由二氯乙烷生成的速率方程可知，氧氯化反应速率与乙烯的浓度成正比，而与HCl浓度的0.3次方成 正比，所以乙烯分压大，二氯乙烷生成的速率也快。在实际生产中若乙烯对氯化氢的配比过低，会 造成流化床反应不稳定，有可能造成催化剂凝结，旋风分离器大量带出催化剂等危害。其原因是HCl 过量则吸附在催化剂表面，使催化剂颗粒胀大，密度减小。若采用乙烯稍微过量，能使HCl接近全部 转化。但若乙烯过量太多，又会使烃类的燃烧反应增多，尾气中CO、CO2含量增加，因而选择性下 降。实际生产中，正常情况下控制乙烯略为过量，主要依据尾气中的乙烯含量在0.7％～1％为准，若 操作得好，还可以进一步将尾气中乙烯含量降到0.5％。
项目五 氯乙烯生产技术与操作
任务二 乙炔法合成氯乙烯
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二、工艺条件的选择和控制
2. 反应温度 温度对氯乙烯合成有较大影响，提高反应温度有利于加快氯乙烯合成的反应速率，获得比较高 的转化率。反应温度/℃160180200乙炔转化率/%85.693.6898.83但是温度过高，不仅使生成二氯乙烷 的副反应增加，选择性下降，而且还会出现乙炔聚合物沉积于催化剂表面的现象，高温条件下更会 致使氯化汞升华被气流带走以及氧化汞被还原为亚汞或金属汞，同时生成二氯乙烷。因此，高温条 件下催化剂容易失活，缩短其寿命，故操作温度不能过高，氯乙烯合成反应的适宜温度范围是130～ 180 ℃。反应温度与催化剂的活性有关。在催化剂使用初期，催化活性很强，反应温度控制在130～ 150 ℃，以减少HgCl2的升华损失，随着催化剂的使用，其活性逐渐下降，反应温度逐渐升高，以维 持催化剂活性，中期150～170 ℃，末期170～180 ℃。
氯乙烯的生产—应用生产原理确定工艺条件
确应
任 务 三
定 工 艺 条
用 生 产 原
件理
知识点2：乙烯氧氯化制二氯乙烷 反应原理与工艺条件确定
1.生产原理
平衡氧氯化法生产氯乙烯：包括乙烯直接氯化， 乙烯氧氯化，二氯乙烷裂解三个工序
主反应
220~240°C
CH2=CH2 + 2 HCl + 1/2 O2 CuCl2
H2C CH2 + H2O Cl Cl
H2C CH2 + H2O
CuCl2
Cl Cl
反应压力的高低要根据反应器的类型而定，流化床宜于低 压操作，固定床为克服流体阻力，操作压力宜高些。 当用空气做氧化剂进行氧氯化时，反应气体中含有大量的 惰性气体，为了使反应气体保持一定的分压，常用加压操作。 氧气做氧化剂一般常压操作。 生产中一般控制反应压力为0.1～1MPa。
（3）反应压力
从乙烯氯化反应原理可见，增大压力对反应有利。 压力升高，还可以防止二氯乙烷沸腾汽化损失。 但压力过高，氯气无法吸入，反应不能顺利进行。 生产中一般控制压力为0.2～0.3MPa。
2.工艺条件的确定
（4）原料纯度
氯气中含水，会导致催化剂氯化铁水解，生成盐 酸，从而造成设备的腐蚀，水分含量要严格控制。 控制其它不饱和烃类物质的含量。
2.工艺条件的确定
（2）反应压力
二氯乙烷裂解是体积增大的反应，提高压力对反应平衡不利。 实际生产过程中却常采用加压操作，原因： ✓ 一是加压操作可以抑制积碳等深度裂解副反应，提高产品收率； ✓ 二是加压操作保证物流畅通，维持适当空速，可以改善设备的传 热条件，使反应温度均匀，避免局部过热； ✓ 三是加压还利于提高产品分离温度，利于产物VCM和副产物HCl 的冷凝回收，节省冷量； ✓ 四是加压有利于提高设备的生产能力。 生产中一般控制反应压力为0.6～1.0 MPa，有些工艺压力高达 1.5MPa
在铜催化剂上乙烯氧氯化反应动力学
在铜催化剂上乙烯氧氯化反应动力学【摘要】随着国家能源政策的调整，乙烯氧氯市场得到了较大的发展，国内新建了一批大乙烯氧氯装置，在原料路线上以原料成为主导趋势，技术上在净化、合成、节能降耗等方面都有了很大的发展，并发展了自有技术，单系列、大型化成了大家的共识，本文主要阐述了在铜催化剂上乙烯氧氯化反应动力学的一系列问题。
【关键词】铜催化剂，乙烯氧氯化，动力学abstract :with the adjustment of the national energy policy, ethylene oxide chlorine market got great development, build a batch of domestic ethylene chloride oxygen device, with raw materials become dominant trend in raw material route, technology in the purification, synthesis, aspects and so on saving energy and reducing consumption has a great development, and develop its own technology, single series, large scale was the consensus of all, this article mainly elaborated on the copper catalysts of ethylene oxychlorination reaction kinetics of a series of problems.key words:copper catalyst, ethylene oxychlorination, dynamics一.前言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.针对我国在铜催化剂上乙烯氧氯化反应动力学进行深入的研究和探讨。
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分 的进 料浓度 ，进 入预 热器 ，最 后进 入流 化床反应 器 ，从反应 器 出来 的混合 气经 冷凝 器冷凝 ，未冷凝
的混合气 通过 湿式 流量计 计 量后 ，进入 气 相色谱分 析尾气 组成 。
图 １ 乙 烯燃 烧 反 应 实 验 流 程 示 意
Ｆｉ ． Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｆ ｗ ｈ ｅ ｆｅ ｈ ｌｎ ｏ ｇ１ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ｌ ｓ ｅ ｔ ｔ ｙｅ ｅ ｃ ｍｂ ｓ ｉｎ ｉ ｒ ｄ ｅ ｔｌｓ ｅ ｃ ｏ ｏ ｏ ｕ ｔ ａ ｇ ａ ｉｎ —ｅ ｓ ｒ ａ ｔ ｒ ｏ ｎ
主反应 方程式 为 ：
１
厶
Ｃｕ Ｃ１
Ｃ Ｈ４ ＨＣ ＋÷Ｏ — ２ ＋２ １ ２
Ｃ Ｈ４ １ Ｈ２ ２ Ｃ２ ＋ Ｏ
（） １
流化 床反应 器 因其 具 有 较 大 的操 作 弹 性 和 良好 的 传 热 效 果 而 成 为 乙烯 氧 氯 化 反应 首 选 的 反应 器 ［ 。但实 际生产 过程 中发 现 ，当反应器 生产 负荷 较 高时 ，Ｃ Ｈ ２ ］ ： 燃 烧 副 反应 影 响 显 著 ，不 仅使 原料
文 章编 号 ：１０ －７３ （０ ７ １ ０ ６ ０ ０ １ ６ １ ２ ０ ）０ － ６ － ６
氧 氯化 催 化剂 催 化 乙烯 燃 烧 副 反应 的动 力 学
朱 诚 袁 向前 宋 宏 宇
２０３） Ｏ ２７ （ 东 理 工 大 学化 学 工 程 联 合 国 家 重 点 实 验 室 ，上海 华
关 键词 ： 流 化 床 反 应 器 ；乙烯 燃 烧 ；动 力 学 ； 氧氯 化 催 化 剂
中 图分 类 号 ： ０６ ３ Ｔ ３ ５ ３ ４ ； Ｑ ２．
文 献 标 识码 ： Ａ
利用 乙烯 氧氯 化法生 产 １ ２二 氯 乙烷 （ Ｄ ） 一种较为 先进并 且 被广 泛采 用 的 Ｅ Ｃ生 产工 艺 ［ 。 ，一 Ｅ Ｃ是 Ｄ １ ］
１ 实 验 部分催 化 剂为 日本 三井 公 司研 制 开发 的 ＮＣ １ ０ Ｄ —０ ０型 氧氯 化催 化剂 ，具 有较
高的选 择性 ，已被 国 内多 家 Ｅ Ｃ生产企 业引进使 用 。原料 气 ｃ Ｈ ｚ Ｄ 。 ，Ｏ ，Ｎｚ 均采用 市售 高纯钢 瓶气 ，
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第 ２ 卷第 ｌ ３ 期
２０ ０ ７年 ２月
化 学 反 应 工 程 与工 艺
Ｃｈ ｍ ｉａ ａ ｔｏｎ Ｅｎｇｎｅ ｒｎｇ ａ ｃ ｎｏ ｏ ｅ ｃ ｌＲｅ ｃ ｉ ｉ ｅ ｉ ｎｄ Ｔｅ ｈ ｌ ｇｙ
Ｖｏ ３，Ｎ ｏ １ Ｉ２ Ｆｅｂ ２０ ． ０７
纯度在９ ． ９ 以上 。ＮＣ １ ０ ９ ９ 一０ ０型催化 剂的具 体规格 见表 １ 。
表 １ 催 化 剂 的 物 理 性质
Ｔａ ｅ １ Ｔｈｅｐｈ ｓｃ ｌｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆｃ ｔ ｌｓ ｂｌ ｙ ｉａ ｏ ｒｉｓｏ ａ ａｙ ｔ
收 稿 日期 ：２０ —２１ ；修 订 日期 ：２ ０ —１２ ０ ６１ —９ ０ ７０ —６ 作 者 简 介 ：朱 诚 （９ ０ ，男 ，硕 士研 究 生 ；袁 向 前 （ ９ ６ ，男 ，副 教授 ，通 讯 联 系 人 。Ｅ ｍａｌｙ ａ ｘａ ｇｉｎ ｃ ｓ．ｄ ．ｌ １ ８ 一） １５ 一） － ｉ；ｕ ｎ ｉ ｑ ＠ｅｕｔｅｕ ｅ ｎ ａ ｌ
１ ｍａ ｓ ｆｏ ｍ ｅ ｅ ￣２ ｈ ａ ｅ ｝３ ｇ ａ ｉｎｔｌ ｓ ｅ ｃ ｏ ｝４ ｔ ｅ ｍａ ｏ ｐ ｅ － ｏ ｄ ｎｓ ｒ － ｓ ｌ ｗ ｔ ｒ － ｅ ｔ ｒ － ｒ ｄ ｅ —ｅ ｓ ｒ ａ ｔ ｒ － ｈ ｒ ｌｃ ｕ ｌ ；５ ｃ ｎ ｅ ｅ ￣ ６ ｓ ｐａ ａ ｏ ｆｇ ｓ ａ ｄ ｌ ｕ ｄ；７ ｗｅ ｌ ｗ ｔ ｒ － ａ ｈ ｏ ｔ ｇ ａ ｈ － ｅ ｒ ｔ ｒｏ ａ ｎ ｉ ｉ ｑ － ｔｆｏ ｍｅ ｅ ；８ ｇ ｓ ｃ ｒ ｍａ ｏ ｒ ｐ
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第 ２ 卷第 １ ３ 期
朱
诚 等 ． 氧氯 化 催 化 剂 催 化 乙 烯 燃 烧 副 反 应 的 动 力 学
６ ７
１ ２ 实 验 装 置 和 流 程 ．
实验流程 如 图 １ 示 。原料 气 由钢瓶 经减压 阀减 压至体 系所需 压力 后 ，经过 质量 流量计 调节各组 所
气单 耗提高 ，而且 同 时产生 的 Ｃ 降低 了氧氯 化反 应 的选 择 性 。尽 管针 对 乙烯 氧氯 化反 应 的机 理和 Ｏｚ
动力 学 已有 大量 的研究 ［ ，但关 于 氧氯化催 化剂催 化 Ｃ Ｈ 烧副 反应 的动 力 学研 究却 鲜有 报 道 。前 ３ ］ ： 燃 人在进行 乙烯 氧氯化 流化 床反 应器模 拟 时往 往认 为该 反应 的选 择性 极 高 而忽 略 燃烧 等 副反 应 的影 响 ， 或者未将 燃烧 副反应 的研 究结 果 公开 ［ 。因此 ，有必 要 研究 Ｃ Ｈ 氧氯 化 法 生产 Ｅ ４ ］ 。 ＤＣ过程 中燃烧 副 反 应的动 力学 ，为今后 流 化床反应 器 的模拟 和工艺 条件 的优化 打下基 础 。
摘 要 ： 在 小 型 流 化 床 反 应 器 中 ，在 常 压 ， ２ ０ ２ ０ ℃ ，流 化 气 速 ０ ０ ｓ的 条 件 下 ，采 用 工 业 用 １～ ５ ． ４ｍ／
ＮＣ １ ０ 型 氧 氯化 催 化 剂 进 行 催 化 ｃ Ｈ 燃 烧 副 反应 的宏 观 动 力 学 实 验 。采 用 幂 函 数 型 动 力 学 方 程 建 立 了 一０ ０ ２ ｃ Ｈ 燃 烧反 应 动 力 学 模 型 ，采 用 改 进 的高 斯 一 ２ 牛顿 法 回归 模 型参 数 ，并 进 行 残 差 分 析 和 统 计 检 验 。结 果 表 明 ，所得 到 的反 应 器 出 口 ｃ Ｈ ２ 的摩 尔 分 率 的 动力 学 模 型 计 算值 与实 验 数 据 吻 合 良好 ， 可 以 为 乙烯 氧 氯 化 流化 床 反应 器 的放 大 设 计 和 模 型化 提 供 理 论 依 据 。