氯乙烯的生产方法生产原理
氯乙烯生产工艺介绍
氯乙烯生产工艺介绍氯乙烯(C2H3Cl)是一种无色的、具有特殊气味的液体。
它是一种重要的工业原料,广泛用于制造塑料、橡胶和溶剂等。
下面将介绍氯乙烯的生产工艺。
氯乙烯的生产主要通过氯乙烯法和乙烯法两种工艺进行。
一、氯乙烯法:氯乙烯法是利用1,2-二氯乙烷(EDC)经热解得到氯乙烯的过程。
这个过程通常分为三步进行。
1、氯化乙烯:首先,将乙烯气体和盐酸通过氯化塔,在反应塔内进行反应。
在反应过程中,由于乙烯的不饱和,会极易将氯气引入乙烯分子中,从而生成1-氯乙烷和2-氯乙烷。
反应温度和压力一般为60~100℃和2~4MPa。
此反应是一个放热反应,可以通过控制反应温度来控制放热反应的速率。
2、稳定剂除去:在反应塔中,乙烯会与氯乙烷反应生成1,1,2-三氯乙烯和催化剂,这对后续的脱氯反应会有负面影响。
因此,需要将反应液中的稳定剂去除。
目前,常用的方法是采用碱性条件进行除去。
3、脱氯:将稳定后的液体通过脱氯器,通过高温脱氯的方法,将1,1,2-三氯乙烷中的两个氯原子去除,生成氯乙烯和盐酸。
在脱氯过程中,需要控制反应温度和压力,一般将温度控制在200~270℃,压力控制在0.5~1.0MPa。
二、乙烯法:乙烯法是通过乙烯气体经氯化、催化氧化等步骤制得氯乙烯的方法。
1、乙烯氯化:将乙烯和氯气通过氯化塔,以催化剂的存在下,进行氯化反应。
在反应塔中,乙烯分子通过与氯气反应生成EDC,其中的副产物包括1,2-二氯乙烷和1,1,2-三氯乙烷等。
2、乙烯催化氧化:将EDC通过加热分解,使其分解为氯乙烯和盐酸。
反应温度一般控制在300℃以上,压力控制在0.5~1.0MPa。
该反应是一个放热反应,因此需要控制反应温度来控制反应速率。
3、氯乙烯分离:将催化氧化产生的混合气体通过分馏塔,将氯乙烯和副产物分离。
分馏塔内根据化学物质的沸点差异进行分离,将纯净的氯乙烯收集起来。
氯乙烯的生产工艺主要是通过氯乙烯法和乙烯法来进行。
其中,氯乙烯法主要是通过1,2-二氯乙烷热解来制得氯乙烯,而乙烯法则是通过乙烯气体经氯化和催化氧化等步骤制得。
氯乙烯的制法
氯乙烯的制法氯乙烯是一种重要的有机化工原料,广泛应用于塑料、橡胶、涂料等行业。
它的制法主要有两种:乙烯氯化法和乙烯氧氯化法。
乙烯氯化法是指通过将乙烯与氯气反应生成氯乙烯的方法。
这种方法主要分为气相氯化法和液相氯化法两种。
在气相氯化法中,乙烯和氯气在催化剂的作用下进行反应。
催化剂通常采用氯化铜、氯化铝等物质。
反应过程中,乙烯和氯气经过混合后进入反应器中,通过加热使其发生反应。
反应生成的氯乙烯蒸汽被冷却后,通过冷凝器进行液体分离,最终得到纯净的氯乙烯。
这种方法制备氯乙烯的工艺简单,但是由于氯气具有毒性,对设备和操作要求较高。
液相氯化法是将乙烯溶解在氯化亚铜溶液中,通过加热使其反应生成氯乙烯。
这种方法相对较安全,操作简单,但是生产成本较高。
乙烯氧氯化法是指通过将乙烯与氯和氧气混合反应生成氯乙烯的方法。
这种方法主要分为直接氧氯化法和间接氧氯化法两种。
直接氧氯化法是将乙烯、氯和氧气混合后,经过催化剂的作用进行反应。
催化剂通常采用氯化铜和氯化铝等。
反应过程中,乙烯、氯和氧气进入反应器中,通过加热使其发生反应。
反应生成的氯乙烯蒸汽被冷却后,通过冷凝器进行液体分离,最终得到纯净的氯乙烯。
这种方法制备氯乙烯的工艺相对较为复杂,但是反应效率较高。
间接氧氯化法是将乙烯首先与氯气反应生成氯乙烯,然后将氯乙烯与氧气进一步反应生成氯乙烯醇。
最后,氯乙烯醇经过脱水处理得到氯乙烯。
这种方法操作相对较复杂,但是反应过程中产生的氯乙烯醇可以用于其他化工产品的制备,具有较高的综合利用价值。
除了以上两种主要的制法外,还有一些其他的制备方法。
例如,通过氯化钠和乙醇的反应生成氯乙烯。
这种方法操作简单,但是产率较低。
总的来说,氯乙烯的制法多种多样,各有优缺点。
在实际生产中,可以根据具体情况选择合适的制备方法。
无论采用哪种方法,都需要注意操作安全,严格控制反应条件,以确保产品质量和生产效率。
氯乙烯作为重要的有机化工原料,在各个行业中具有广泛的应用前景。
氯乙烯的生产 氯乙烯的生产原理
CH2=CHCl+2HCl
(3)乙烯氧氯化反应 CH2=CH2+2HCl +1/2O2 CH2ClCH2Cl+ H2O
总反应式 : 2CH2=CH2+Cl2 +1/2O2 2CH2=CHCl+ H2O
反应原理
乙烯平衡氧氯化法生产氯乙烯的工艺流程框图
• 使HCl在整个生产过程中始 终保持平衡;
• 平衡氧氯化法是目前世界公 认为技术先进、经济合理的 生产方法。
氯乙烯的生产原理
图1
图2
图3
目
CONTENTS
录
01 反应原理 02 乙烯直接氯化反应 03 二氯乙烷裂解反应 04 乙烯氧氯化反应
01
反应原理
反应原理 乙烯氧氯化法生产氯乙烯包括三步反应:
(1)乙烯直接氯化反应 CH2=CH2+Cl2 CH2ClCH2Cl
(2)二氯乙烷裂解反应 2CH2ClCH2Cl
FeCl3
抑制取代反应,促进乙烯和氯气的加成反应,减少副反应, 增加氯乙烯的收率。
03
二氯乙烷裂解反应
04
乙烯氧氯化反应
二氯乙烷裂解反应
主反应: CH2=CH2+2HCl+1/2O2 → CH2ClCH2Cl+ H2O ∆H=-251kJ/mol (1)
副反应:CH2=CH2+2O2 → 2CO+2H2O CH2=CH2+3O2 → 2CO2+2H2O CH2=CHCl+HCl → CH3CHCl2
02
乙烯直接氯化反应
乙烯直接氯化反应
主反应:CH2=CH2+Cl2 CH2ClCH2Cl ∆H=-171.7kJ/mol 副反应:CH2ClCH2Cl+Cl2 → CH2ClCHCl2+HCl
氯乙烯合成反应原理及工艺条件
氯乙烯的合成过程及影响合成的工艺条件。
(一)氯乙烯合成反应原理一定纯度的乙炔气体和氯化氢气体按照1:(1.05-1.10)的比例混合后,进入转化器中,转化器列管中装填有吸附HgCL2催化剂的触媒,100-180℃温度下反应生成氯乙烯。
乙炔和氢气进入催化剂进行反应,一般认为反应机理分五个步骤来进行。
这五个步骤是外扩散,内扩散,表面反应,内扩散,外扩散。
其中表面反应为控制步骤。
上述反应是非均相放热反应,氯乙烯的合成工艺有固定床和沸腾床转化器,转化器的换热方式有多种选择,强制水循环移热工艺、庚烷自然循环移热工艺、热水自然循环移热工艺等。
反应历程:乙炔首先与氯化汞加成生成中间加成物氯乙烯基氯化汞,氯乙烯基氯化汞很不稳定,当遇到吸附在催化剂表面上的氯化氢时,分解生成氯乙烯在合成反应中还有少量的副反应的发生若氯化氢过量,生成的氯乙烯能再与氯化氢加成生成1,1-二氯乙烷。
若乙炔过量,过量的乙炔会使氯化汞还原成氯化亚汞和金属汞,使催化剂失去活性,同时生成1,2-二氯乙烯。
故生产中控制乙炔不过量。
有水存在时还会使乙炔和水生成乙醛等副反应副反应既消耗掉原料乙炔,又给氯乙烯精馏增加了负荷,合理的控制反应条件,才能增加氯乙烯产量,提高产品质量(二)氯乙烯合成工艺条件(1)反应温度:提高反应温度有利于加快氯乙烯合成速率,提高转化率。
但温度过高副反应增加,催化剂HgCl2易升华。
工业上,新催化剂反应温度控制在130 ℃,使用后期反应温度控制在180 ℃。
(2)反应压力乙炔与氯化氢合成氯乙烯是一个体积缩小的反应,提高压力有利于提高乙炔的转化率,但在高压、高温下乙炔容易爆炸,增加生产中的不安全因素,在常压下反应乙炔的转化率已达99%以上,因此压力在0.12~0.15Mpa即可。
(3)空间速度当空速增加时,气体与催化剂的接触时间减少,乙炔的转化率随之降低。
当空速减少时,乙炔转化率提高,但高沸点副产物也增多,生产能力下降。
实际生产中,空速为25~40,此时,即有较高的转化率,高沸点副产物的含量也较少。
氯乙烯生产工艺介绍
氯乙烯生产工艺介绍氯乙烯是一种重要的有机化学原料,广泛用于聚氯乙烯(PVC)的生产。
下面介绍氯乙烯的生产工艺。
氯乙烯的生产通常采用乙烯与氯气的催化氯化反应。
具体工艺流程如下:首先,将经过净化的乙烯和氯气按一定摩尔比例输入反应器,同时加入适量的反应促进剂。
这些反应促进剂通常是氯代烷烃或二元酸盐等化合物,能够促进乙烯与氯气的反应,并抑制不良的副反应。
其次,反应器内设有适当的加热和冷却装置,以控制反应温度。
反应温度一般在150-250摄氏度之间。
在反应过程中,乙烯和氯气通过催化剂的作用发生氯化反应,生成氯乙烯和氯化氢。
然后,反应混合物通过冷却装置将温度降低至20摄氏度以下,使氯乙烯凝结并从液相分离出来。
分离出的液态氯乙烯可以通过蒸馏和提纯等方法进行进一步处理。
最后,反应副产物氯化氢通过吸收装置吸收和处理,以避免对环境的污染。
吸收装置通常采用碱液(如水溶性钠氢碳酸)来对氯化氢进行吸收,并生成对环境无害的氯化钠。
整个氯乙烯生产工艺中的关键环节是反应催化剂的选择和使用。
催化剂需要具有高活性和高选择性,能够促进乙烯与氯气的氯化反应,同时抑制不良的副反应。
常用的催化剂有铜盐、铁盐和氯化铝等。
此外,工艺中还需要注意安全问题。
氯乙烯是一种具有毒性和高燃烧性的物质,对工人的生命和健康构成一定的威胁。
因此,在生产过程中需要严格控制反应温度和压力,保证设备和操作的安全性。
综上所述,氯乙烯的生产工艺主要包括乙烯与氯气的催化氯化反应、冷却和凝析、分离和提纯以及氯化氢的吸收和处理等环节。
工艺的主要挑战是催化剂的选择和使用,以及安全控制。
通过科学合理的工艺设计和严格的操作管理,可以实现高效、安全、环保的氯乙烯生产。
氯乙烯生产工艺论文
氯乙烯生产工艺论文氯乙烯是一种有机物,化学式为C2H3Cl,是化工行业中重要的原料之一。
氯乙烯的生产主要通过乙烯与氯气反应得到。
下面就氯乙烯的生产工艺进行论文阐述。
氯乙烯的生产工艺主要有多种方法,如直接氯化法、间接氯化法和乙烯裂解法等。
其中,直接氯化法是最常用的氯乙烯生产工艺。
直接氯化法是将乙烯和氯气进入反应器,在催化剂的作用下发生氯化反应,生成氯乙烯。
乙烯和氯气的摩尔比在1.1-1.2之间,可以获得较高的乙烯转化率和氯乙烯选择性。
反应温度一般在300-500°C之间,温度过高会导致催化剂失活,温度过低会影响反应速率。
压力一般在1-4 atm之间,可以有效控制反应速率。
直接氯化法的催化剂主要有氯化铝、氯化石墨和氯化铜等。
氯化铝是最常用的催化剂,具有较高的活性和选择性。
催化剂的选择对于反应的效果有重要影响,可以通过控制催化剂的种类、比表面积和造粒度来调节反应的转化率和选择性。
反应器的设计也是氯乙烯生产工艺中的重要环节。
反应器一般采用流化床反应器或固定床反应器。
流化床反应器可以提高催化剂的利用率和反应速率,但对于产物的分离和净化会有一定困难。
固定床反应器结构简单,操作方便,但对催化剂的热稳定性要求较高。
氯乙烯的分离和净化是氯乙烯生产工艺中的关键环节。
常用的分离方法有蒸汽重整法、吸附法和萃取法等。
蒸汽重整法是最常用的方法,通过利用氯乙烯与乙烯的沸点差异进行分离。
吸附法和萃取法相对较少使用,吸附法主要用于氯乙烯的脱色,而萃取法主要用于氯乙烯的净化。
总之,直接氯化法是目前氯乙烯生产工艺中最常用的方法。
该方法具有工艺简单、反应速率高、催化剂活性和选择性较高等优点。
但是,反应过程中也存在一些问题,如催化剂的选择性和稳定性、反应器的设计和操作等。
未来的研究可以着重解决这些问题,优化氯乙烯生产工艺,提高产量和质量。
pvc生产原理
pvc生产原理
PVC(聚氯乙烯)是一种重要的合成塑料,其生产原理是通过聚合反应将氯乙烯(VC)单体分子连接成长链聚合物。
以下是PVC的生产过程:
1. 氯乙烯制备:氯乙烯是从石油基础化工产品经过裂解或氯化生产的。
主要方法有乙炔法、乙烷氯化法和氯化乙炔法。
其中乙炔法是常用的制备氯乙烯的方法。
2. 聚合反应:将氯乙烯单体加入反应釜中,同时加入过氧化物类或乙酰过氧乙酸类的引发剂,引发剂在加热条件下会分解产生自由基。
自由基与氯乙烯发生链引发反应,将氯乙烯单体分子连接起来形成线性聚合物。
3. PVC颗粒化:聚合反应后的PVC以悬浮液的形式存在于反应体系中。
通过加入棕榈油、硬脂酸等表面活性剂,使聚合物颗粒分散均匀,避免颗粒间的聚集。
4. 脱水和干燥:将悬浮液通过过滤或离心分离,去除大部分的反应剩余物和溶剂。
然后将湿润的PVC颗粒置于干燥室中进行烘干,以去除残余的溶剂和水分。
5. 熔融加工:将烘干后的PVC颗粒通过塑料挤出机或注塑机进行熔融加工,使其变为可塑性良好的热塑性塑料。
在熔融状态下,可以通过挤出或注塑成型,制备出各种形状的PVC制品。
PVC生产的关键在于聚合反应,通过控制反应条件、化学添加剂的选择和控制,可以获得具有不同性能和用途的PVC产品。
氯乙烯生产方式生产原理
氯乙烯生产方式生产原理氯乙烯(C2H3Cl)是一种重要的有机化工原料,广泛应用于塑料、橡胶等行业。
氯乙烯的生产方式主要有氯乙烯法和乙烯氯化法两种。
一、氯乙烯法氯乙烯法是最早采用的生产氯乙烯的方法。
主要步骤如下:1.乙炔生成将乙炔与输送的氯进行反应,生成氯乙炔。
乙炔在乙炔生成炉中由底部喷嘴向上喷射,与天然气或石油气混合并点燃,通过反应管中的催化剂催化反应生成乙炔。
2.氯乙炔生成将生成的乙炔与氯气进行反应,生成氯乙炔。
反应温度一般为180-250℃,反应采用催化剂如二氧化铜、碳化钙等。
3.氯乙炔分解将氯乙炔进行高温分解,生成氯乙烯和氢氯化物。
分解反应温度在400-500℃之间,采用一系列的水冷器进行冷却。
4.分离纯化将氯乙烯和氢氯化物通过冷凝器进行冷凝,然后采用分离塔将混合物进行分离,得到纯净的氯乙烯产品。
二、乙烯氯化法乙烯氯化法是一种近年来逐渐发展起来的氯乙烯生产方法。
主要步骤如下:1.乙烯氯化将乙烯与氯气在催化剂存在下进行氯化反应,生成氯乙烯。
常用的催化剂有氯化铝、硫酸六铵等,反应温度一般控制在200-300℃之间。
2.硫酸处理将氯乙烯与浓硫酸进行接触,将其中的杂质如水、氯化氢等去除。
3.纯化通过蒸馏、萃取等方式将氯乙烯进行纯化,得到高纯度的氯乙烯产品。
氯乙烯的生产原理可以简单概括为以下几点:1.氯乙烯本质上是由碳、氢和氯组成的有机化合物。
生产氯乙烯的基础是乙烯与氯气进行反应。
在乙烯分子上添加氯分子可以通过断裂乙烯的碳碳双键,并与氯原子形成新的碳氯化学键。
2.生产氯乙烯的方法主要分为氯乙烯法和乙烯氯化法两种。
氯乙烯法主要是通过乙烯与氯气在适当催化剂存在下的反应生成氯乙炔,然后将氯乙炔进行高温分解得到氯乙烯;乙烯氯化法则是通过乙烯与氯气在催化剂存在下直接进行反应得到氯乙烯。
3.生产氯乙烯时需要控制反应条件。
反应温度的选择取决于催化剂的种类和反应动力学,一般在200-500℃之间。
反应过程中需要注意控制反应速率和选择适当的反应时间,避免不完全反应和副反应的发生。
氯乙烯的生产方法生产原理
氯乙烯的生产方法生产原理氯乙烯(化学式C2H3Cl)是一种无色有刺激性气味的有机化合物,广泛应用于聚氯乙烯(PVC)的制备以及橡胶、树脂、涂料等产业中。
氯乙烯的生产主要通过烯烃卤化反应和氯乙烯裂解反应两种方法进行。
下面将分别介绍这两种生产方法的步骤和原理。
烯烃卤化反应是一种将乙烯与氯气反应生成氯乙烯的方法。
其主要步骤如下:1.原料准备:将高纯度的乙烯和氯气按照一定的比例混合。
乙烯通常由乙烷或石油乙烷在催化剂的存在下加热裂解得到。
2.混合和催化剂:将乙烯和氯气混合后,加入催化剂。
常用的催化剂包括锌、氯化铁、过氧化物等。
3.氯乙烯生成反应:将混合物加热,使其达到反应温度。
反应温度通常为300-600摄氏度。
在催化剂的存在下,乙烯与氯气发生反应生成氯乙烯。
反应方程式如下:C2H4+Cl2→C2H3Cl4.氯乙烯分离和提纯:反应结束后,将产物冷却,使氯乙烯液化。
再经过一系列的分离和提纯步骤,如蒸馏、精质除、酸碱中和等步骤,将氯乙烯提纯。
氯乙烯裂解反应是一种将1,2-二氯乙烷裂解生成氯乙烯的方法。
其主要步骤如下:1.原料准备:将1,2-二氯乙烷和一定比例的热能提供剂混合。
1,2-二氯乙烷通常由氯乙烯和氯气反应得到。
2.加热:将混合物通过加热使其升温,进入裂解反应温度。
裂解反应温度通常为400-600摄氏度。
热能提供剂在此过程中起到提供热能的作用,使1,2-二氯乙烷发生裂解。
3.氯乙烯生成反应:在高温下,1,2-二氯乙烷经过裂解反应生成氯乙烯和氯化氢。
反应方程式如下:C2H4Cl2→C2H3Cl+HCl4.氯乙烯分离和提纯:反应结束后,将产物冷却,使氯乙烯液化。
再经过一系列的分离和提纯步骤,如蒸馏、精质除、酸碱中和等步骤,将氯乙烯提纯。
总的来说,氯乙烯的生产主要分为烯烃卤化反应和氯乙烯裂解反应两种方法。
这两种方法通过将乙烯或1,2-二氯乙烷与氯气反应,生成氯乙烯。
然后通过分离和提纯等步骤,将氯乙烯提纯,以供后续的应用。
工业制作氯乙烯的原理
工业制作氯乙烯的原理氯乙烯是一种重要的化工原料,广泛应用于塑料、橡胶、涂料等行业。
工业上制造氯乙烯主要有两种方法,即乙烯氯化法和四氯化碳法。
乙烯氯化法是指使用乙烯和氯气作为原料,经过氯化反应生成氯乙烯。
这种方法主要有乙烯盐酸法和乙烯氯化氧化法两种。
乙烯盐酸法是乙烯氯化法中最常用的方法。
该方法将乙烯在盐酸中溶解生成乙烯盐酸溶液,并通过加热加压的方式使盐酸中的乙烯转化为氯乙烯,反应方程式如下:C2H4 + HCl -> C2H5Cl在这个反应过程中,乙烯经过吸氯生氯的反应生成氯乙烯,同时产生大量的热量。
乙烯盐酸法制备氯乙烯的优点是反应速度快,适用于工业规模的生产,同时反应过程相对简单。
但是该方法有一个缺点,就是需要使用大量的盐酸,而盐酸一方面在生产过程中可能会产生环境污染,另一方面还会对设备产生腐蚀影响。
乙烯氯化氧化法是通过将乙烯与氯气反应生成氯化乙烯,然后再与氧气反应形成氯乙烯,具体的反应方程式如下:C2H4 + Cl2 -> C2H4Cl2C2H4Cl2 + O2 -> C2H3Cl乙烯氯化氧化法制备氯乙烯的优点是不需要使用大量的酸,相对环保,而且反应过程相对简单。
但是该方法需要高温高压条件下进行反应,设备要求较高,工艺复杂。
四氯化碳法是另一种制备氯乙烯的方法。
该方法将四氯化碳和乙烯在催化剂的作用下反应生成氯乙烯,反应方程式如下:C2H4 + CCl4 -> C2H3Cl + CCl3H该方法的优点是反应过程相对简单,适合用于小规模生产。
但是四氯化碳是危险品,有毒且易燃,制备氯乙烯的过程中需要严格控制反应条件和安全措施。
以上介绍了工业制备氯乙烯的三种主要方法,乙烯氯化法可以通过乙烯盐酸法和乙烯氯化氧化法两种不同的反应方式进行制备,而四氯化碳法则是另一种独立的制备方法。
不同的方法适用于不同规模的生产,根据具体的生产需求和条件选择适合的制备方法,可以高效地获得氯乙烯这一重要的化工原料。
电石法氯乙烯
电石法氯乙烯电石法氯乙烯是一种工业上常用的生产氯乙烯的方法。
电石法氯乙烯的生产过程中,通过电解氯化钠溶液制取氯气和氢气,然后将氯气与乙烯在催化剂的作用下进行氯化反应,最终得到氯乙烯。
电石法氯乙烯的生产过程包括三个主要步骤:电解氯化钠溶液、制取氯气和氢气;氯化反应;氯乙烯的分离和纯化。
电解氯化钠溶液是制取氯气和氢气的关键步骤。
在电解槽中,将氯化钠溶液加热至高温,然后通电。
通过电流的作用,氯化钠分解为氯气和氢气。
氯气位于电解槽的正极,氢气则位于负极。
这种电解过程是通过电解槽内的电解质来实现的,而电解质一般是由石灰石和焦炭等物质组成的。
氯化反应是将氯气与乙烯进行氯化的过程。
在氯化反应中,氯气和乙烯在催化剂的作用下进行反应。
常用的催化剂有氯化铜、氯化铁等。
氯乙烯的生成是一个放热反应,同时还会产生一些副产物,如1,2-二氯乙烷和氯化氢等。
氯乙烯的分离和纯化是将反应产物中的氯乙烯从其他副产物中分离出来,并进行纯化的过程。
常用的分离方法有冷凝、吸收和洗涤等。
在冷凝过程中,将反应气体冷却至低温,使氯乙烯液化。
然后通过吸收和洗涤等步骤,将氯乙烯与其他副产物进行分离。
电石法氯乙烯生产过程具有简单、高效、成本低等优点。
然而,该方法也存在一些问题。
首先,电石法氯乙烯生产过程中会产生大量的氯化氢等副产物,对环境造成污染。
其次,电石法氯乙烯的生产过程需要消耗大量的电能,对能源资源造成浪费。
此外,电石法氯乙烯的工艺条件较为苛刻,对设备和催化剂的要求较高。
为了解决这些问题,目前工业上还出现了其他生产氯乙烯的方法,如氯化氢法、氯化烯烃法等。
这些方法在生产效率、环保性和能源消耗等方面有一定的优势。
随着科技的不断进步和工艺的改进,未来氯乙烯的生产方法将更加多样化和环保化。
电石法氯乙烯是一种常用的生产氯乙烯的方法。
通过电解氯化钠溶液制取氯气和氢气,然后将氯气与乙烯进行氯化反应,最终得到氯乙烯。
电石法氯乙烯的生产过程包括电解氯化钠溶液、氯化反应以及氯乙烯的分离和纯化等步骤。
氯乙烯生产工艺流程
氯乙烯生产工艺流程
《氯乙烯生产工艺流程》
氯乙烯是一种重要的化工原料,广泛应用于塑料、橡胶、涂料和溶剂等领域。
其生产工艺流程通常包括氢氯酸盐法和乙烯氯化法两种主要方法。
氢氯酸盐法是一种将氯化氢和乙烯在催化剂的作用下反应生成氯乙烯的方法。
首先,将氯化氢与乙烯在催化剂的作用下进行氢氯酸盐反应,生成氢氯酸盐。
然后,通过裂解反应将氢氯酸盐分解成氯乙烯和氯化氢。
整个过程需要在高温和高压下进行,且需要催化剂的存在来促进反应的进行。
乙烯氯化法是一种将乙烯气体与氯气在催化剂的作用下反应生成氯乙烯的方法。
首先,将乙烯气体和氯气混合后,经过催化剂的催化作用,发生氯化反应,生成氯乙烯。
此方法相比氢氯酸盐法更简单,但需要使用氯气作为原料,而氯气对环境和人体健康有一定的危害。
在整个氯乙烯生产工艺流程中,需要考虑原料的选择、反应条件的控制、催化剂的选择和催化剂的再生等诸多方面的问题。
同时,要重视环保和安全生产,控制溢漏和排放,减少环境污染和安全事故的发生。
在未来,随着化工技术的发展和环保要求的提高,氯乙烯生产工艺流程可能会朝着更加环保、安全和高效的方向发展,为减少资源消耗和环境污染做出更大的贡献。
氯乙烯的生产
K 1.318×1016 5.623×1016 2.754×109 4.677×108 4.266×107 1.289×107 因此在此温度范围内均可获得较高的氯乙烯平衡分压
动力学方程式为
pC2 H 2 pHCl pHCl
10 3 1.2 10 exp RT
C2H2:HCl=1:(1.05~1.1)
影响因素——空间速率(接触时间)
空间速率/h-1
18
25 97.46
50 97.40
75 96.06
100 94.55
125
乙炔转化率/% 98.85 93.66
a.当空间速率增加时,原料与催化剂层的接触时间减少, 乙炔的转化率随之降低。空速越大,生产能力增大的趋势 逐渐变小,空速过大时,终因转化率太低,原料来不及反 应就离开反应器,致使设备生产能力下降。 b.当空间速率降低时,乙炔转化率虽然提高,但由于乙炔 生成的高沸点副产物也随之增加,设备生产能力也会减少。 实际生产中由于受到热点温度的限制,以乙炔(标准态) 记得空速取30~60h-1
氯乙烯:无色、有醚香气味的气体。难溶于水,溶于乙醇、
乙醚、丙酮和二氯乙烷。分子量62.50,熔点-153.7℃,沸点 -13.3℃,气体密度2.15g/L,相对密度(水=1)0.91,相对 蒸气密度(空气=1)2.2,临界压力5.57MPa,临界温度 151.5℃,饱和蒸气压346.53kPa(25℃),闪点-78℃,爆炸极 限3.6%~31.0%(体积比),自燃温度472℃,最大爆炸压力 0.666MPa。
乙炔:
理化性质:
无色无臭气体,易燃;经压缩或加热 可造成爆炸;
主要用途:是有机合成的重要原料之一。亦是合成橡胶、
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
氯乙烯生产工艺介绍
氯乙烯生产工艺介绍氯乙烯是一种广泛应用于塑料工业的有机化工产品,其主要用途是生产聚氯乙烯(PVC)塑料,被广泛应用于建筑、电子、汽车等行业。
以下是氯乙烯的生产工艺介绍。
一、氯乙烯的制备方法氯乙烯的制备主要有两种方法:氯化乙烯法和吸收法。
氯化乙烯法是指通过气相氯化法将乙烯与氯气反应生成氯乙烯。
该方法是目前主要的生产方法,具有投资低、能耗低、生产周期短等优点。
具体步骤如下:1.将乙烯和氯气混合后送入氯化塔,加热至300~500℃。
2.在氯化塔中发生氯化乙烯反应,生成氯乙烯。
3.通过减压脱氯来分离氯乙烯和未反应的乙烯、氯气和副产物。
4.进一步通过含氧化剂的氧化反应,将残余的乙烯和氯气转化为次氯酸乙烯,再经过加热、水洗、脱水和分离等步骤,最终得到纯度较高的氯乙烯。
吸收法是指将裂解氯乙烯废气中的氯化氢吸收并与乙烯反应生成氯乙烯。
该方法主要用于废气的处理和资源化利用,具有环保性好、能耗低等优点。
具体步骤如下:1.将氯乙烯裂解产生的废气通过喷淋塔进行吸收,使氯化氢和乙烯反应生成氯乙烯。
2.废气中残余的乙烯和氯化氢通过减压脱氯塔分离,其中乙烯回收重复使用,氯化氢则用于其他反应。
3.进一步通过加压加热、脱水和分离等步骤,最终得到纯度较高的氯乙烯。
二、氯乙烯的后处理1.脱气:将生产的氯乙烯通过脱气塔去除其中的余氯,使其纯度进一步提高。
2.分离:将脱气后的氯乙烯进行分离,得到纯净的氯乙烯产品。
3.储存和运输:将纯净的氯乙烯储存于贮槽中,通过管道或槽车进行运输。
三、氯乙烯生产工艺的优化与改进1.节能减排:通过控制反应条件、改进废气处理设备等措施,减少能耗并降低废气排放量,提高生产的环保性。
2.优化产能:通过改进反应设备和工艺条件,提高产能,实现规模经济效益。
3.改进催化剂:研发更高效的催化剂,提高反应的转化率和选择性。
4.氯乙烯废气资源化利用:通过吸收法等方法将废气中的氯化氢回收利用,可能的再利用包括氯化乙烯生成的氯乙烯、氯化氢气体以及氯化氢和乙烯反应生成的氯乙烯等。
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。
电石乙炔法生产氯乙烯
电石乙炔法生产氯乙烯简介氯乙烯是一种无色、可燃、有刺激性气体,广泛用于生产聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等重要化工产品。
电石乙炔法是目前主要的氯乙烯生产方法之一,本文将介绍电石乙炔法的基本原理、工艺流程以及生产过程中应注意的问题。
基本原理电石乙炔法利用电石(也称为石灰石)通过加热分解产生的乙炔气与氯气反应制备氯乙烯。
乙炔气和氯气经过氯化反应生成氯乙烯,副产物为氯化氢(HCl)。
工艺流程电石乙炔法生产氯乙烯的工艺流程主要包括以下几个步骤:1.原料准备:电石乙炔法的主要原料包括电石和氯气。
电石是一种含有高达40%以上的可分解乙炔气体的石灰石,需要通过破碎、研磨等工艺制备成一定粒度的粉末。
氯气则是通过电解盐水制备得到。
2.电石分解:将电石进入分解炉中进行加热分解。
通常,分解温度为900 - 950摄氏度,产生的气体主要是乙炔和一小部分氢气。
3.氯化反应:将分解得到的乙炔气体与氯气进行氯化反应。
反应温度通常为400 - 500摄氏度,反应产生的气体中主要是氯乙烯和氯化氢。
4.分离和纯化:通过冷凝和洗涤等工艺将反应产物中的氯乙烯和氯化氢分离,并通过稀碱洗涤来去除残余氯化氢。
5.精馏和尾气处理:对分离得到的氯乙烯进行精馏,提高纯度,并对产生的尾气进行处理,以减少对环境的污染。
注意事项在电石乙炔法生产氯乙烯过程中,需要注意以下几个问题:1.安全生产:氯乙烯具有刺激性和可燃性,操作人员需要严格遵守操作规程,注意防护措施,并确保设备和工艺的安全可靠。
2.能耗控制:电石乙炔法生产氯乙烯的过程能耗较高,需要注重能源的利用和节约,减少能源消耗。
3.环境保护:电石乙炔法产生大量氯化氢尾气,其中含有有害物质,需要进行有效的处理,以减少对环境的影响。
4.产品质量控制:氯乙烯是重要的化工原料,需要对生产过程进行严格控制,确保产品质量稳定。
5.废弃物处理:生产过程中会产生一些废弃物,如废酸液、废碱液等,需要进行妥善处理,防止对环境造成污染。
氯乙烯的生产方法、生产原理
氯乙烯的生产方法、生产原理1生产方法按其所用原料可大致分为下列几种:⑴乙烯法此法系以乙烯为原科,可通过三种不同途径进行,其中两种是先以乙烯氯化制成二氯乙烷:C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2然后从二氯乙烷出发,通过不同方法脱掉氯化氢来制取氯乙烯;另一种则直接从乙烯高温氯化来制取氯乙烯。
现分述如下:①二氯乙烷在碱的醇溶液中脱氯化氢(也称为皂化法)C2H4Cl2+ NaOH → C2H3Cl + NaCl + H2O此法是生产氯乙烯最古老的方法。
为了加快反应的进行,必须使反应在碱的醇溶液小进行。
这个方法有严重的缺点:即生产过程间歇,并且要消耗大量的醇和碱,此外在生产二氯乙烷时所用的氯,最后成为氯化钠形式耗费了,所以只在小型的工业生产中采用。
②二氯乙烷高温裂解C2H4Cl2→ C2H3Cl + HCl这个过程是将二氯乙烷蒸气加热到600℃以上时进行的,与此同时,还发生脱掉第二个氯化氢生成乙炔的反应,结果使氯乙烯产率降低。
为了提高产率,必须使用催化剂。
所用的催化剂为活性炭、硅胶、铝胶等,反应在480~520℃下进行,氯乙烯产率可达85%。
③乙烯直接高温氯化这一方法不走二氯乙烷的途径,直接按下式进行:C2H4 +Cl2→ C2H3Cl + HCl由上式可以看出这一反应是取代反应,但实际上乙烯与氯在300℃以下主要是加成反应,生成二氯乙烷。
要想使生成氯乙烯的取代反应成为唯一的反应,则必须使温度在450℃以上,而要避免在低温时的加成过程,可以采用将原科单独加温的方法来解决,但在高温下反应激烈,反应热难以移出,容易发生爆炸的问题。
目前一般用氯化钾和氯化锌的融熔盐类作裁热体,使反应热很快移出。
此法主要的缺点是副反应多,产品组成复杂,同时生成大量的炭黑,反应热的移出还有很多困难,所以大规模的工业生产还未实现。
⑵乙炔法这一方法是以下列反应为基础的:C2H2+ HCl → C2H3Cl其生产方法又可分为液相法和气相法。
乙烯氧氯化法生产氯乙烯[1].
乙烯氧氯化法生产氯乙烯一、概述1.氯乙烯的性质和用途氯乙烯在常温常压下是一种无色的有乙醚香味的气体,沸点-13.9℃,临界温度142℃,临界压力为5.12MPa,尽管它的沸点低,但稍加压力,就可得到液体的氯乙烯。
氯乙烯易燃,闪点小于-17.8℃,与空气容易形成爆炸混合物,其爆炸范围为4~21.7%(体积)。
氯乙烯易溶于丙酮、乙醇、二氯乙烷等有机溶剂,微溶于水,在水中的溶解度是0.001g/L。
氯乙烯具有麻醉作用,在20~40%的浓度下,会使人立即致死,在10%的浓度下,—小时内呼吸管内急动而逐渐缓慢,最后微弱以致停止呼吸。
慢性中毒会使人有晕眩感觉,同时对肺部有刺激,因此,氯乙烯在空气中的允许浓度为500ppm。
氯乙烯是分子内包含氯原子的不饱和化合物。
由于双键的存在,氯乙烯能发生一系列化学反应,工业应用最重要的化学反应是其均聚与共聚反应。
氯乙烯是聚氯乙烯的单体,在引发剂的作用下,易聚合成聚氯乙烯。
氯乙烯也可以和其它不饱和化合物共聚,生成高聚物,这些高聚物在工业上和日用品生产上具有广泛的用途。
因此,氯乙烯的生产在有机化工生产中占有重要的地位。
2.氯乙烯的生产方法氯乙烯首先在工业上实现生产是在20世纪30年代,当时是使用电石水解成,乙炔和氯化氢进行加成反应得到的。
其化学反应方程式为:CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2C2H2 + HCl CH2CHCl50年代前,电石是由焦炭与生石灰在电炉中加热生成:CaO+3C CaC2 + CO随着氮乙烯需求量的增加,人们致力于寻找生产氯乙烯更廉价的原料来源。
在50年代初期,乙烯成为生产氯乙烯更经济、更合理的原料。
实现了由乙烯和氯气生产氯乙烯的工业生产路线。
该工艺包括乙烯直接氯化生产二氯乙烷及二氯乙烷裂解生产氯乙烯。
随后,人们注意到二氯乙烷裂解过程,除生成氯乙烯外还生成氯化氢。
由此,工业界想到由氢化氢可以连同乙炔生产工艺一起生产氯乙烯。
CH 2=CH2十C12 → CH 2C1—CH 2C1CH 2C1—CH 2C1 → CH 2=CHC1十HC1十HCl → CH 2=CHC150年代后期,开发出乙烯氧氯化工艺以适应不断增长的对氯乙烯的需求。
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氯乙烯的生产方法、生产原理1生产方法按其所用原料可大致分为下列几种:⑴乙烯法此法系以乙烯为原科,可通过三种不同途径进行,其中两种是先以乙烯氯化制成二氯乙烷:C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2然后从二氯乙烷出发,通过不同方法脱掉氯化氢来制取氯乙烯;另一种则直接从乙烯高温氯化来制取氯乙烯。
现分述如下:①二氯乙烷在碱的醇溶液中脱氯化氢(也称为皂化法)C2H4Cl2+ NaOH → C2H3Cl + NaCl + H2O此法是生产氯乙烯最古老的方法。
为了加快反应的进行,必须使反应在碱的醇溶液小进行。
这个方法有严重的缺点:即生产过程间歇,并且要消耗大量的醇和碱,此外在生产二氯乙烷时所用的氯,最后成为氯化钠形式耗费了,所以只在小型的工业生产中采用。
②二氯乙烷高温裂解C2H4Cl2→ C2H3Cl + HCl这个过程是将二氯乙烷蒸气加热到600℃以上时进行的,与此同时,还发生脱掉第二个氯化氢生成乙炔的反应,结果使氯乙烯产率降低。
为了提高产率,必须使用催化剂。
所用的催化剂为活性炭、硅胶、铝胶等,反应在480~520℃下进行,氯乙烯产率可达85%。
③乙烯直接高温氯化这一方法不走二氯乙烷的途径,直接按下式进行:C2H4 +Cl2→ C2H3Cl + HCl由上式可以看出这一反应是取代反应,但实际上乙烯与氯在300℃以下主要是加成反应,生成二氯乙烷。
要想使生成氯乙烯的取代反应成为唯一的反应,则必须使温度在450℃以上,而要避免在低温时的加成过程,可以采用将原科单独加温的方法来解决,但在高温下反应激烈,反应热难以移出,容易发生爆炸的问题。
目前一般用氯化钾和氯化锌的融熔盐类作裁热体,使反应热很快移出。
此法主要的缺点是副反应多,产品组成复杂,同时生成大量的炭黑,反应热的移出还有很多困难,所以大规模的工业生产还未实现。
⑵乙炔法这一方法是以下列反应为基础的:C2H2+ HCl → C2H3Cl其生产方法又可分为液相法和气相法。
①液相法液相法系以氯化亚铜和氧化铵的酸性溶液为触媒,其反应过程是向装有含12~15%盐酸的触媒溶液的反应器中,同时通入乙炔和氯化氢,反应在60℃左右进行,反应后的合成气再经过净制手续将杂质除去。
液相法最主要的优点是不需要采用高温,但它也有严重的缺点,即乙炔的转化率低,产品的分离比较困难。
②气相法气相法是以活性炭为裁体,吸附氯化汞为触媒,亦即我们在下一节重点讨论的方法。
此法是以乙炔和氯化氢气相加成为基础。
反应是在装满触媒的转化器中进行。
反应温度一般为120~180℃左右。
此法最主要的优点是乙炔转化率很高,所需设备亦不太复杂,生产技术比较成熟,所以已为大规模工业生产所采用;其缺点是氯化汞触媒有毒,价格昂贵。
另外,从长远的发展上看乙炔法成本要比乙烯法高。
⑶乙烯乙炔法此法是以乙烯和乙快同时为原料进行联合生产,它是以下列反应为基础的:C2H4 + Cl2→ C2H4Cl C2H4Cl → C2H3Cl + HCl C2H2+ HCl → C2H3Cl 按其生产方法,此法又可分为:①联合法联合法即二氯乙烷的脱氯化氢和乙炔的加成结合起来的方法。
二氯乙烷裂解的副产物氯化氢,直接用作乙炔加成的原料,这免去了前者处理副产物的麻烦,又可以省去单独建立一套氯化氢合成系统,在经济上比较有利。
在联合法中,氯乙烯的合成仍是在单独的设备中进行的,所以需要较大的投资。
虽然如此,这种方法仍较以上各种方法合理、经济。
②共轭法(亦称裂解加成一步法)如上所述,联合法虽较其它单独生产法合理、经济,但氯乙烯的制备仍在单独的设备中进行,仍需占用很多设备,所以还不够理想。
共轭法就是在联合法的基础上进行改进的。
此法系同时往一个装有触媒的反应器中加入二氯乙烷和乙炔的混合物,催化热裂解是在230℃、压力在4Kg/cm2以下进行,二氯乙烷裂解时生成的氯化氢立即在20~50秒钟内和乙快反应,反应的生成物再经进一步的净制处理,以将杂质除去。
共轭法最主要的缺点是很难同时达到两个反应的最适宜条件,因而使乙烯与乙炔的消耗量提高。
③混合气化法近几年来,在烯炔法的基础上发展了一种十分经济的氯乙烯生产方法—混合气化法。
这一方法以石脑油和氯气为原料,只得到氯乙烯产品,故不存在废气的利用和同时生产多种产品的问题,可以小规模并很经济地生产出氯乙烯。
这种方法由下列几个过程组成:a 以石脑油的火焰裂解法制造含有乙炔和乙烯的裂解气;b 裂解气中的稀乙烯不经分离,直接同氯化氢反应制造氯乙烯;c 裂解气中的稀乙炔不经分离,直接同氯气反应制造二氯乙烷;d 将二氯乙烷热裂成氯乙烯和氯化氢,并将氯化氢分离,以便能够在反应(2)中使用;e 将从上述过程所得的氯乙烯进行合理的分离。
这个方法特别适用于不能得到电石乙炔或乙烯的地区,或者是乙炔和乙烯价格较高的地区。
由于乙炔和乙烯不需分离、浓缩和净化,没有副产物,因此不需添置分离没备,原料可综合利用,不需建立大型石油联合企业。
此法的缺点是一次投资费用较大。
⑷氧氯化法从乙烯法的二氯乙烷(EDC)裂解制造氯乙烯(VC)的过程中,生成物除氯乙烯外还有等分子的副产氯化氢生成,因此氯化氢的合理利用是个重要的问题。
氯化氢的利用,如前所述可以采用联合法加以回收,也可以采用氧氯化法将其作为氯源而重新使用。
氧氯化法是以氧氯化反应为基础的。
所谓氧氯化反应,就是在触媒作用下以氯化氢和氧的混合气作为氯源而使用的一种氯化反应。
氧氯化法就是在触媒存在下将氯化氢的氧化和烃的氯化一步进行的方法。
以乙烯为原料用氧氯化法制取氯乙烯的方法大致有下列三种形式:①三步氧氯化法三步氧氯化法示意图如图1-1所示:图1-1 三步氧氯化法示意图其反应原理如下:2C2H4 + 2Cl2→ 2C2H4Cl22C2H4 + 4HCl + O2→ 2C2H4Cl2 + 2H2O4C2H4Cl2→ 4C2H3Cl + 4HCl4C2H4 + 2Cl2 + O2→ 4C2H3Cl + 2H2O②二步氧氯化法二步氧氯化法示意如图1-2所示:图1-2 二步氧氯化法其原理是以下述反应为基础:4C2H4 + 2Cl2 + O2→ 2C2H4Cl2 + 2H2O2C2H4Cl2→ 2C2H3Cl + 2HCl2C2H4 + 2HCl + O2→ 2C2H3Cl + 2H2O③一步氧氯化法一步氧氯化法亦称乙烯直接氧氯化。
它是直接以下式反应为基础的:C2H4 + 2Cl2 + O2→ 4C2H3Cl + 2H2O一步氧氯化法示意图如图1-3所示:图1-3 一步氧氯化法由上述可以看出,三步法实际上系由乙烯氯化制二氯乙烷、乙烯氧氯化制二氯乙烷和二氯乙烷裂解制氯乙烯三种方法所组合而成,二步法则由乙烯氧氯化法和二氯乙烷裂解法组合而成。
所以严密地讲,这两种方法的氧氯化反应仅是用来制造二氯乙烷,而不是直接制造出氯乙烯,其过程是将氯化氢氧化和乙烯的氯化同时在一个过程中进行。
它们都是以下式反应为基础的:2C2H4 + 4HCl + O2→ 2C2H4Cl2 + 2H2O这个反应需要在触媒的存在下进行。
一般作为氧氯化反应的触媒,以持有可变原子价的金属氯化物最为有效;实际使用的触媒,以二价铜盐(氯化铜、硫酸铜)为主体,见碱金属和碱土金属盐类(氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸氢钠、硫酸钠)等作为助触媒,此外还加入稀土金属盐类作为第三成份构成复合触媒。
加入助触媒的目的用以提高氯的吸收能力和二氯乙烷的选择率,抑制乙烯的燃烧反应和触媒的升华或中毒;加入稀土元素则使之具有低温活性,以改善触媒对温度的依赖性,从而延长设备和载体的寿命。
在触媒作用下的氧氯化反应机理如下:C2H4 + 2CuCl2→ Cu2Cl2 + C2H4Cl2Cu2Cl2 + 3/2O2→ CuO·CuCl2CuO·CuCl2+ 2HCl → 2CuCl2 + H2OC2H4 + HCl +2O2→ C2H4Cl2 + 2H2O触媒裁体一般使用多孔性氧化铝、氧化镁、二氧化硅和硅藻土等。
反应器的形式很多,一般有固定床、移动床和流化床。
另外也有流化床与固定床的组合形式或者是以液相法来进行氧氯化反应的,各种形式的反应条件和经济效果也大不相同。
至于一步氧氯化法则是近年来最新的一种氯乙烯生产方法。
其特点是工艺过程特别简单,在资源利用、动力消耗和经济上更为合理,但技术和设备条件要求很高,需要纯度较高的乙烯和特殊的催化剂。
⑸乙烷法为了获得更充足的原料和更廉价的氯乙烯,当前各国正在积极研究以乙烷为原料制取氯乙烯的方法。
其途径如下:A.乙烷直接氯化将饱和碳氢化合物在不稳定的温度范围内,例如在1000℃下与氯气反应,可生成相当量的氯乙烯。
反应式为:C2H6 +2Cl2→ C2H3Cl + 3HClB.乙烷氧氯化反应式为:2C2H6 + Cl2 + 3/2O2→ 2C2H3Cl + 3H2O目前这些方法仅处于实验阶段,工业化方法尚未完成。
虽然现在工业上生产氯乙烯的方法大致上有以上几种,但是,由于全球石油价格上涨,再结合我国目前的技术及经济等综合状况来看,电石法比较适合我国。
因此,行业整合和节能降耗成为今后的必然形势,国内电石法企业必须转变观念,未雨绸缪,降低环境污染,加强“新工艺、新设备和新材料”的开发和应用,合理引进进口设备,使装置的技术水平不断提高,增强抵御市场风险的能力,才能够在竞争激烈的市场中赢得竞争优势,立于不败之地。
2生产原理⑴电石乙炔法生产氯乙烯工艺原理用乙炔气相法生产氯乙烯,即以活性炭为载体,吸附氯化汞为触媒,以乙炔和氯化氢气相加成为基础,在触媒的转化器中进行氯乙烯生产工艺。
此方法的优点是:乙炔转化率高,所需设备不太复杂,反应温度为160~180℃,生产技术比较成熟。
目前为大规模工业生产所再用,其缺点是:氯化汞触媒有毒,价格昂贵,污染环境。
一些工段的生产原理如下:①氯乙烯的合成转化反应机理催化剂存在下产生气相相加成反应。
反应式如下:乙炔与氯化氢HgCl2CH≡CH + HCl → CH2=CHCl + 124.8kj/mol(29.8kcal/mol)上述反应过程分为:外扩散、内扩散、表面反应,内扩散和外扩散五个步骤,其反应机理如下:乙炔与氯化汞加成生成中间加成物氯乙烯氯汞:CH≡CH + HgCl2→ ClCH=CH-HgCl因氯乙烯氯汞很不稳定,遇氯化氢分解生成氯乙烯:ClCH-CH-HgCl + HCl → CH2=CHCl + HgCl2②粗氯乙烯的净化(水洗、碱洗)原理水洗是属于一种气体的吸收操作,亦即利用适当的液体吸收剂处理气体混合物,使后者分离。
水是最常用易得的吸收剂。
利用降膜吸收器形成的液膜,强化了氯化氢与水的接触,能较有效地除去氯化氢,还能提高副产物盐酸的浓度。
水洗是一种简单、单纯的溶解过程,通称为简单吸收或物理吸收;而碱洗却不同,用碱洗吸收氯化氢、二氧化碳的过程,则起了化学反应,所用的碱液为12~15%左右的NaOH溶液。