淺析氯乙烯制備工藝研究進(jìn)展

薛興財(cái) 周彩 霞丁健（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海格爾木816000）

淺析氯乙烯制備工藝研究進(jìn)展

薛興財(cái) 周彩 霞丁健（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海格爾木816000）

本文對(duì)氯乙烯的各種制備工藝進(jìn)行了簡單介紹，并對(duì)電石乙炔法、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藝的流程和特點(diǎn)進(jìn)行了探究。

氯乙烯；制備工藝

氯乙烯作為最重要的化工產(chǎn)品，其與氫氧化鈉和乙烯齊名，用于氯化溶劑，聚氯乙烯樹脂，聚偏二氯乙烯，冷凍劑等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，更是生產(chǎn)聚氯乙烯及其共聚物的重要單體。氯乙烯能與乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯等單體共聚的最主要原因，則歸功于其化學(xué)結(jié)構(gòu)中存在易產(chǎn)生聚合作用的不飽和雙鍵[1]。共聚產(chǎn)物可以制得具有各特異性能的樹脂，合成纖維，加工成壓塑制品、管材、板材、涂料及各種建筑材料等。

1 氯乙烯制備工藝

1.1 電石乙炔法

作為最早的氯乙烯生產(chǎn)方法—電石乙炔法，其主要以乙炔和氯化氫(HCL)作為原料，加入氯化汞催化劑進(jìn)行加成反應(yīng)，生成目標(biāo)產(chǎn)物。電石乙炔法反應(yīng)的基本原理為：(HCL和乙炔在氯化汞催化條件下反應(yīng)生成氯乙烯。其中以催化劑氯化汞為活性組分、以活性炭為載體。其反應(yīng)機(jī)理為：乙炔與氯化汞加成反應(yīng)生成不穩(wěn)定態(tài)的中間產(chǎn)物—氯乙烯氯汞，其再與HCL反應(yīng)生成氯乙烯。

電石乙炔法制備工藝的優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟、簡單，設(shè)備投入資金較低。然而，由于采用的原料為電石，因此需要消耗大量的能耗，使氯乙烯生產(chǎn)成本增加，而且反應(yīng)過程中使用的氯化汞催化劑對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染。目前，該方法在國外發(fā)達(dá)國家已基本被淘汰，而在發(fā)展中國家仍作為主要的氯乙烯生產(chǎn)方法。

1.2 乙烯直接氯化法

乙烯直接氯化法為氣—液非均相反應(yīng)，也是一種不飽和雙鍵的加成反應(yīng)，其反應(yīng)原理為：乙烯氣體和Cl2自反應(yīng)器底部通入，在三氯化鐵催化條件下，于二氯乙烷溶劑中反應(yīng)生成二氯乙烷，并放出大量的熱。

乙烯直接氯化法的制備工藝有液相法和氣相法。氣相法一般以氯化鐵、氯化鋁、氯化鈣等為催化劑，液相法以二氯乙烷為溶劑，催化劑一般為三氯化鐵，其在工業(yè)上應(yīng)用較多。乙烯直接氯化液相法制備工藝按反應(yīng)溫度可分為低溫、中溫和高溫氯化。乙烯低溫氯化即先向乙烯通入Cl2,在三氯化鐵催化存在下制得二氯乙烷，二氯乙烷在堿性的的乙醇溶液中再脫去HCL分子生成氯乙烯。該反應(yīng)溫度為50℃左右，其特點(diǎn)為需不斷補(bǔ)充催化劑；生成的二氯乙烷需水洗，產(chǎn)生大量廢水；需龐大的外循環(huán)冷卻設(shè)備降低反應(yīng)熱；為間歇性生產(chǎn)且消耗大量的堿和乙醇。乙烯中溫氯化中，氯化溫度為90℃，生成的二氯乙烷不需水洗，只需經(jīng)脫重、脫輕即可進(jìn)行裂解，且氯化尾氣可作為乙烯氧氯化反應(yīng)的原料氣。乙烯高溫氯化法即以Cl2、乙烯為原料經(jīng)高溫條件下進(jìn)行氯化生產(chǎn)氯乙烯，同時(shí)伴隨著多種氯代烴的產(chǎn)生，反應(yīng)溫度為110～120℃，得到產(chǎn)品的純度高，生成的二氯乙烷不需水洗、脫輕、脫重，利用反應(yīng)熱精餾后即可進(jìn)行裂解，節(jié)能效果較好，流程簡單。反應(yīng)過程二氯乙烷不發(fā)生裂解。這三種方法的主要區(qū)別為反應(yīng)過程中反應(yīng)熱的利用和產(chǎn)品的提純。

1.3 乙烯氧氯化法

乙烯氧氯化法的制備工藝是以三氯化鐵為催化劑，用乙烯與Cl2發(fā)生加成反應(yīng)生成二氯乙烷，二氯乙烷選擇性為99.8%，乙烯轉(zhuǎn)化率為99.7%。二氯乙烷經(jīng)精制后在500℃、2.0～2.5MPa壓力下，于管式爐內(nèi)裂解為和副產(chǎn)物HCL，氯乙烯的選擇性為99%，二氯乙烷轉(zhuǎn)化率為57%。HCL再與純凈的乙烯和氧氣通過載于γ-氧化鋁上的氧化銅催化劑發(fā)生氧氯化于固定床或沸騰床中反應(yīng)生成1,2-二氯乙烷和水，此時(shí)產(chǎn)生較大反應(yīng)熱，需進(jìn)行冷卻，以防溫度過高生成高級(jí)多氯化物。氯乙烯再經(jīng)精制、提純即可得產(chǎn)品。

乙烯氧氯化技術(shù)的發(fā)展改進(jìn)了催化劑的和工藝條件，用純氧氣代替空氣作氧化劑的純氧乙烯氧氯化法的應(yīng)用非常廣泛，其優(yōu)點(diǎn)主要是消耗低，污染小和可控性大。

1.4 乙烯-乙炔法

乙烯-乙炔法制備氯乙烯的工藝流程較為簡單，技術(shù)相對(duì)成熟，但生產(chǎn)能力較小。以乙炔-乙烯為混合原料，先在催化反應(yīng)器中與HCL反應(yīng)，使乙炔轉(zhuǎn)化成為氯乙烯，再用二氯乙烷洗滌回收，再通入氯化反應(yīng)器，使乙烯與氯氣在氧化鐵催化劑及二氯乙烷溶劑存在下反應(yīng)成為二氯乙烷。此工藝具有不需乙炔-乙烯分離、凈化裝置，雜質(zhì)較少，成本較低等特點(diǎn)。

1.5 乙烷直接氧氯化法

將乙烷在不穩(wěn)定的溫度如1500℃下與Cl2反應(yīng)，可生成相當(dāng)量的氯乙烯。制備工藝的關(guān)鍵是研制開發(fā)出一種降低反應(yīng)溫度，減輕設(shè)備腐蝕并減少副產(chǎn)物的生成量的新型催化劑，氯代烴副產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化成氯乙烯，提高了乙烷的轉(zhuǎn)化率。

2 結(jié)語

從全球目前的氯乙烯制備工藝技術(shù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢來看，乙烯法制仍占據(jù)主導(dǎo)地位。在富含乙烷資源的地區(qū)，乙烷法發(fā)展前景更為廣闊。乙炔法在國外雖然已經(jīng)退出歷史舞臺(tái)，但在我國仍將是主要的氯乙烯制備工藝。乙烯氧氯化法方法是現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)的主導(dǎo)方法。

[1] 李雅麗.氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展概述[J].中國化工信息, 2006(09).

[3] 王俐.二氯乙烷/氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè), 2007,25(4):31-35.

薛興財(cái)（1984-）；性別：男，籍貫：青海省海西州格爾木，學(xué)歷：大專，畢業(yè)于蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院；現(xiàn)有職稱：；研究方向：氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)。