氯乙烯的生产

氯乙烯的生产

摘要

聚氯乙烯（简称PVC）是五大通用合成树脂之一，世界产量和消费量仅次于聚乙烯和聚丙烯，位居世界第三位。生产聚氯乙烯的单体为氯乙烯，其市场需求量很大。本文探讨了氯乙烯的生产工艺，介绍了乙炔法生产氯乙烯的原理及对原料气的要求，着重探讨了其合成工序中需要注意的问题，以及介绍了其生产过程中的环境保护问题。

关键字氯乙烯单体生产工艺合成工序乙炔法

目录

摘要.......................................................................................................................................... I 正文.. (1)

一前言 (1)

二氯乙烯的生产工艺 (1)

2.1 氯乙烯的生产方法 (1)

2.2 氯乙烯生产合成工序中的原理 (2)

2.2.1 酸雾过滤器的除雾原理 (2)

2.2.2 合成工序水洗塔的净化原理 (2)

2.2.3 合成工序碱洗塔的净化原理 (2)

2.2.4 压缩工序 (2)

2.2.5 精馏工序 (2)

2.3 氯乙烯生产流程 (3)

三生产氯乙烯对原料气的要求 (3)

3.1 对乙炔气的要求 (3)

3.1.1 纯度 (3)

3.1.2 硫磷含量 (3)

3.1.3水分 (4)

3.2 对氯化氢气的要求 (4)

3.2.1 纯度 (4)

3.2.2 游离氯 (4)

3.2.3 含氧 (5)

四氯乙烯生产合成中应注意的问题 (5)

4.1 混合脱水对温度控制的要求 (5)

4.2 氯乙烯生产中应特别注意的问题 (5)

五氯乙烯生产中的环境保护问题 (6)

5.1废气处理 (6)

5.2废水处理 (6)

5.3噪声处理 (6)

致谢......................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 . (6)

正文

一前言

氯乙烯（CH2=CHCl）无色气体，易液化。沸点-13.4℃。微溶于水，溶于乙醇、乙醚。有毒性，长期吸入或接触可致肝癌。燃烧时火焰边缘微绿。与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限4～22％（体积）。可发生加成反应。在引发剂（如有机的过氧化物或偶氮化合物）作用下发生加聚反应，生成聚氯乙烯（PVC）塑料。还可以与某些不饱和化合物共聚成为改善某些性能的改性品种。如与醋酸乙烯酯的共聚物，用于制造薄膜、涂料、塑料地板、唱片、短纤维等；又如与偏二氯乙烯CCl2=CH2的共聚物具有无毒、透明、防腐等特性，可用于制渔网，座垫织物、滤布、包装薄膜等，商品名莎纶、合成1，1，2-三氯乙烷等。工业上用乙炔与氯化氢于汞盐作用下加成，或由乙烯氯化后热解生成氯化氢和氯乙烯、二氯乙烷热裂解等方法制得。

氯乙烯是聚氯乙烯（PVC）的单体，也是生产聚氯乙烯的主要原料。随着聚氯乙烯消费量的增长，市场上对聚氯乙烯的需求必然有所增长。氯乙烯是制作聚氯乙烯是我单体。聚氯乙烯是五大通用合成树脂之一，其消费量在合成树脂中仅次于聚乙烯居第二位。氯乙烯一发展成为重要的、大吨位的有机化工原料。我国五十年代开始研究和生产氯乙烯，到目前为止，我国制造氯乙烯的生产厂家有几十余家，但是我国现有装置的总生产能力仍然不能满足快速增长的市场需要。因此以氯乙烯为原料的产品在市场上前景广阔，生产氯乙烯相关产品可以获得可观的经济收益。

二氯乙烯的生产工艺

目前国内生产氯乙烯的方法多种多样，其中我了解到的有三种。第一：乙烯氧氯化生产氯乙烯工艺。此种生产方法一般分三步进行。第一部是乙烯氧化生成二氯乙烷（EDC）；第二步是EDC热裂解为氯乙烯及氯化氢；第三部是乙烯、氯化氢和氧发生氧氯化反应生成EDC，用氯化亚铜为主催化剂，以碱金属或碱土金属盐为助催化剂反应生成氯乙烯和水。第二种：乙烷氧化生产氯乙烯工艺。我国具有丰富的天然气和油气资源，其中乙烷含量很大，因此，用乙烷法生产氯乙烯不但具有很大的潜力和竞争力，而且还为综合利用油气和天然气开辟了更广阔的途径，可降低氯乙烯的生产成本。第三种：就是用乙炔法生产氯乙烯。下面主要介绍第三种。

2.1 氯乙烯的生产方法

氯乙烯的生产方法常用乙炔法，即以一定纯度的氯化氢与一定纯度的乙炔气体以1：1.05～1.1比例充分混合后，在HgCl2触媒作用下，在100～180℃作用下，反应生成氯乙烯。

在氯化高汞触媒存在时,乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的反应机理如下:

（1）反应方程式:

CH≡CH + HCl →CH2 = CHCl + 124. 8kJ / mol

乙炔首先与氯化高汞加成生成中间加成物氯乙烯氯汞:

CH≡CH + HgCl2→ClCH = CH - HgCl

此中间加成物很不稳定,通氯化氢即分解而生成氯乙烯:

ClCH = CH - HgCl + HCl →CH2 = CHCl + HgCl2

所生成的中间产物也可能再与氯化高汞产生加成反应,生成物再分离出氯化亚汞而生成二氯乙烯。但这种可能很小。为保证充分生成氯乙烯,氯化高汞触媒要求通过其的乙炔量为20～40m3/ m3触媒。

(2) 当混合气中氯化氢过量多时,所生成的氯乙烯能再与过量的氯化氢反应生成1.

1 —二氯乙烷。

CH2 = CHCl + HCl →CH3 - CHCl2

(3) 当混合气中乙炔过量多时,则过量的乙炔使氯化高汞催化剂还原成氯化亚汞或金属汞,使触媒失去活性,同时生成副产品二氯乙烯。

CH≡CH + HgCl2→ClCH = CH - HgCl

ClCH = CH - HgCl + HgCl2→ClHg - CHCl -CHCl - HgCl

ClHg - CHCl - CHCl - HgCl →CHCl = CHCl +Hg2Cl2

或:

CH≡CH + HgCl2 →Cl - CH - CH - Cl →Hg +ClCH = CHCl Hg

2.2 氯乙烯生产合成工序中的原理

2.2.1 酸雾过滤器的除雾原理

在混合冷冻脱水的过程中，冷凝的40%左右的盐酸，除少量是以液膜状自石墨冷却器列管内壁流出外，大部分呈极细微的酸雾悬浮于混合气流中，形成所谓的气溶胶，用一般的气象分离设备是捕集不到得，而采用浸渍3%～5%憎水性有机硅树脂的5～10ｕm 的玻璃棉，可以将其大部分分离下来。有人对此种玻璃纤维除酸雾过程进行显微摄影，发现气溶胶与垂直的玻璃棉相碰撞后，大部分雾粒被截留，借重力向下流动的过程中液滴逐渐增大，最后低落下来。

早期浸渍的甲级硅氧烷对20%的盐酸耐腐蚀性很差，当使用一段时间后因有机硅涂层被盐酸侵蚀而脱落，凝聚的酸滴不易下流而随气流带走。使气体含水量较高。因此生产中就必须经常更换玻璃棉，一般需要半年更换一次，现在大多采用含氟硅油浸渍的玻璃棉，由于含氟硅油通过SI-CL键和玻璃表面的游离羟基反应，形成化学键，使玻璃棉表面完全由CF3-基团整体地覆盖起来，耐腐蚀性及脱水效果都很好。

2.2.2 合成工序水洗塔的净化原理

利用HCl气体水溶性大的原理，以除去混合器中的HCl以及一些水溶性杂质（因为相似相溶的原理，所以氯乙烯的水溶性不大，所以可以忽略）。这一步是纯粹的物理吸收。

2.2.3 合成工序碱洗塔的净化原理

利用碱性吸收未除完的酸性气体，该过程是化学过程，以使混合气体进入压缩工段时气体基本中性，使下端工序的设备正常运行。

2.2.4 压缩工序

压缩工序的主要目的就是提高气体的沸点，根据P1V1/T1=P2V2/T2，得出当气体压力增加时，沸点会相应增加。在常温下，氯乙烯的沸点在-13.4℃，若在次温度下进行反应，不仅需要消耗大量的能量来降温，而且还容易使气体的微量水分结晶，堵塞管道。经过压塑机，体改气体的沸点，使氯乙烯能在常温下进行后续的净化工作，即节约了能量，又防止了设备的堵塞。

2.2.5 精馏工序

经过压缩后的气体，含有很多的杂质。而我们需要的是纯度≥99.997%的高纯度氯