氯乙烯合成工艺.ppt
氯乙烯的合成工艺简介第一章第一章 绪论绪论 1.1 发展历史发展历史 1.2 氯乙烯的主要物化性质氯乙烯的主要物化性质第二章 主要工艺简介 2.1 乙烯氧氯化法乙烯氧氯化法 2.2 乙炔法乙炔法 2.3 混合烯炔法混合烯炔法 第一章第一章 绪论绪论1.1 发展历史发展历史 早期，氯乙烯采用电石，乙炔与氯化氢催化加成早期，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。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。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。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，此法得到了迅速发烯为原料生产氯乙烯的完整方法，此法得到了迅速发展。展。1.2 氯乙烯的主要物化性质氯乙烯的主要物化性质外观与性状：无色、有醚样气味的气体外观与性状：无色、有醚样气味的气体 熔点（熔点（）：）：-160.0沸点（沸点（）：）：-13.9 溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙醚、溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂丙酮等多数有机溶剂危险特性：易燃，与空气混合能形成爆危险特性：易燃，与空气混合能形成爆 炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。燃烧或无抑制剂时可发生剧烈聚合。其险。燃烧或无抑制剂时可发生剧烈聚合。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会燃烧。地方，遇火源会燃烧。第二章 主要工艺简介2.1 乙烯氧氯化法乙烯氧氯化法 现在工业生产氯乙烯的主要方法。分三步进行。现在工业生产氯乙烯的主要方法。分三步进行。第一步第一步 乙烯氯化生成二氯乙烷，乙烯和氯加成反乙烯氯化生成二氯乙烷，乙烯和氯加成反应在液相中进行：应在液相中进行：CH2CH2+Cl2CH2ClCH2Cl 采用三氯化铁或氯化铜等作催化剂，产品二氯乙采用三氯化铁或氯化铜等作催化剂，产品二氯乙烷为反应中间物。反应热可通过冷却水或产品二氯乙烷为反应中间物。反应热可通过冷却水或产品二氯乙烷汽化来移出。反应温度烷汽化来移出。反应温度40110，压力，压力0.150.30MPa，乙烯的转化率和选择性均在，乙烯的转化率和选择性均在99以上。以上。第二步第二步 二氯乙烷热裂解为氯乙烯及氯化氢：二氯乙烷热裂解为氯乙烯及氯化氢：ClCH2CH2ClCH2CHCl+HCl 反应是强烈的吸热反应，在管式裂解炉中进行，反应反应是强烈的吸热反应，在管式裂解炉中进行，反应温度温度500550,压力压力0.61.5MPa；控制二氯乙烷单程转；控制二氯乙烷单程转化率为化率为5070,以抑制副反应的进行。主要副反应为：以抑制副反应的进行。主要副反应为：CH2CHClHCCH+HCl CH2CHCl+HClCH3CHCl2 ClCH2CH2Cl2C+H2+2HCl 裂解产物进入淬冷塔，用循环的二氯乙烷冷却，以避免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。产物温度冷却到继续发生副反应。产物温度冷却到50150后后,进入脱氯化进入脱氯化氢塔。塔底为氯乙烯和二氯乙烷的混合物，通过氯乙烯精氢塔。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未反应的粗二氯乙烷,经精馏除去不纯物后经精馏除去不纯物后,仍作热裂解原料。仍作热裂解原料。第三步第三步 乙烯、氯化氢和氧发生氧氯化反应生成乙烯、氯化氢和氧发生氧氯化反应生成二氯乙烷。以负载在二氯乙烷。以负载在氧化铝上的氯化铜为主催化氧化铝上的氯化铜为主催化剂，以碱金属或碱土金属盐为助催化剂。主反应式剂，以碱金属或碱土金属盐为助催化剂。主反应式为：为：H2CCH2+2HCL+O2CLCH2CH2CL+H2O 主要副反应为乙烯的深度氧化（生成一氧化碳、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）。反应温度二氧化碳和水）。反应温度200230，压力，压力0.21MPa,原料乙烯、氯化氢、氧的摩尔比为原料乙烯、氯化氢、氧的摩尔比为 1.05:2:0.750.85。反应器有固定床和流化床两种形式，固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，管内填充颗粒状催定床常用列管式反应器，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，过催化剂床层，管间用加压热水作热载体，以移走反应热，并副产压力以移走反应热，并副产压力1MPa的蒸汽。固的蒸汽。固定床反应器温度较难控制，为使有较合理的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，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。二氯乙烷的选或在催化剂中掺入固体物质。二氯乙烷的选择性可达择性可达98以上。以上。在流化床反应器中进行乙烯氧氯化反应时，采用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催化剂处于流化状态,床内装有换热器床内装有换热器,可有效地引出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。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中二氯乙烷。所得粗二氯乙烷经精制后进入热解炉裂解。进行循环使用。解。进行循环使用。乙烯氧氯化法的主要优点是反应器乙烯氧氯化法的主要优点是反应器能力大、生产效率高、生产成本低、单体能力大、生产效率高、生产成本低、单体杂质含量少和可连续操作等特点。杂质含量少和可连续操作等特点。缺点是能耗高，设备投资大，工艺缺点是能耗高，设备投资大，工艺过程复杂，只能用于大规模生产。过程复杂，只能用于大规模生产。2.2 乙炔法乙炔法 在氯化汞催化剂存在下，乙炔与氯化氢加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：成直接合成氯乙烯：CHCH HCLCH2CHCL 其过程可分为乙炔的制取和精制，氯乙烯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，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量一般为载体质量的10）催化剂。反应在常）催化剂。反应在常压下进行压下进行,管外用加压循环热水（管外用加压循环热水（97105）冷却，以除去反应热冷却，以除去反应热,并使床层温度控制在并使床层温度控制在180200。乙炔转化率达。乙炔转化率达99,氯乙烯收率在氯乙烯收率在95以上。副产物是以上。副产物是1，1-二氯乙烷（约二氯乙烷（约1），），也有少量乙烯基乙炔、二氯乙烯、三氯乙烷等。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，收率此法工艺和设备简单，投资低，收率高；但能耗大，原料成本高高；但能耗大，原料成本高,催化剂汞盐毒催化剂汞盐毒性大性大,并受到安全生产、保护环境等条件限并受到安全生产、保护环境等条件限制，不宜大规模生产。制，不宜大规模生产。2.3 混合烯炔法混合烯炔法 该法是以石油烃高温裂解所得的乙炔和乙该法是以石油烃高温裂解所得的乙炔和乙烯混合气（接近等摩尔比）为原料，与氯化氢一烯混合气（接近等摩尔比）为原料，与氯化氢一起通过氯化汞催化剂床层，使氯化氢选择性地与起通过氯化汞催化剂床层，使氯化氢选择性地与乙炔加成，产生氯乙烯。分离氯乙烯后，把含有乙炔加成，产生氯乙烯。分离氯乙烯后，把含有乙烯的残余气体与氯气混合，进行反应，生成二乙烯的残余气体与氯气混合，进行反应，生成二氯乙烷。经分离精制后的二氯乙烷，热裂解成氯氯乙烷。经分离精制后的二氯乙烷，热裂解成氯乙烯及氯化氢。氯化氢再循环用于混合气中乙炔乙烯及氯化氢。氯化氢再循环用于混合气中乙炔的加成。的加成。该方法是前两者的结合。该方法是前两者的结合。
