氯乙烯工艺--氧氯化上

目 录 摘要 ..................................................................................................................................................2 关键词 ..............................................................................................................................................2 前言 ..................................................................................................................................................2 1 氯乙烯的生产原理.....................................................................................................................2 1.1 原料的制取.....................................................................................................................2 1.1.1 氯气的制取.................................................................................................................2 1.1.2 乙烯的制取.................................................................................................................2 1.2 氯乙烯合成反应式.........................................................................................................2 1.2.1 反应原理.....................................................................................................................2 1.2.1.1 反应机理的主要依据.............................................................................................3 1.2.1.2 反应动力学方程式显示的规律 .............................................................................3 1.3 乙烯氧氯化过程的主要副反应 .....................................................................................3 1.3.1 乙烯的深度氧化.........................................................................................................3 1.3.2 生成副产物 1,1,2-三氯乙烷和氯乙烷 ....................................................................3 1.3.3 其它氯衍生物副产物的生成 .....................................................................................3 2 催化剂.........................................................................................................................................3 3 工艺条件.....................................................................................................................................4 3.1 温度.................................................................................................................................4 3.2 反应压力.........................................................................................................................5 3.3 配料比.............................................................................................................................6 3.4 原料气纯度.....................................................................................................................6 3.5 停留时间.......................................................................................错误！未定义 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 签。 4 工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ...................................................................................................错误！未定义书签。 4.1 氧氯化反应...................................................................................错误！未定义书签。 4.2 以空气作氧化剂的乙烯流化床氧氯化制 1,2-二氯乙烷的工艺流程错误！未定义书 签。 4.2.1 氧氯化反应部分.......................................................................错误！未定义书签。 4.2.1.1 工艺 流程图 破产流程图 免费下载数据库流程图下载数据库流程图下载研究框架流程图下载流程图下载word ...........................................................................错误！未定义书签。 4.2.1.2 流程叙述...............................................................................错误！未定义书签。 4.2.2 1,2-二氯乙烷的分离和精制 ...................................................错误！未定义书签。 4.2.2.1 工艺流程图...........................................................................错误！未定义书签。 4.2.2.2 流程叙述...............................................................................错误！未定义书签。 小结 ................................................................................................................错误！未定义书签。 参考文献.........................................................................................................错误！未定义书签。 致谢 ................................................................................................................错误！未定义书签。 摘要：由乙烯加氯制得 1，2-二氯乙烷后，再于高温脱去一分子氯化氢制得，利 用二氯乙烷热裂解所产生的氯化氢作为氯化剂，从而使氯得到了完全利用。为此 本文将对乙烯法生产氯乙烯的工艺进行说明。 关键词：氯乙烯 1，2-二氯乙烷 工艺条件 工艺流程 前言 聚氯乙烯树脂是世界五大通用 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 之一，世界总产量仅次于聚乙烯而居塑料 产量的第二位。聚氯乙烯树脂具有阻燃、绝缘、耐磨损、耐腐蚀等优良的综合性 能，用途广泛，主要应用于化学建材、化工、轻工、塑料、农业等行业。 氯乙烯（VCM）是聚氯乙烯(PVC)的单体，聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯树脂是 世界五大通用材料之一，世界总产量仅次于聚乙烯而居塑料产量的第二位。聚氯 乙烯树脂具有阻燃、绝缘、耐磨损、耐腐蚀等优良的综合性能，用途广泛，主要 应用于化学建材、轻工、塑料、农业、建筑、交通运输、电力电讯和包装等各领， 此外,氯乙烯还用作冷冻剂。 我国 2004 年氯乙烯产量 503 万吨，进口 211 万吨，表观消费 714 吨。根据 各应用领域的发展计划及其消费量的增长情况，预测我国 2010 年和 2015 年我国 VCM 树脂的求量将分别达到 1150 万吨和 1540 万吨左右，氯乙烯项目市场前景广 阔。 1 氯乙烯的生产原理 1.1 原料的制取 1.1.1 氯气的制取 电解饱和食盐水。（由氯碱厂提供） 原理见反应方程式： 2 2 22NaCl + 2H O Cl + H + 2NaOH ⎯⎯⎯→ ↑ ↑电解 在水中，氯以离子形式存在，电解时，在阴极的电子向阳极，并聚集在阳极， 溶液中的氯离子在阳极得到电子，达到稳定的结构，生成氯单质，即氯气。 1.1.2 乙烯的制取 主要从石油炼制厂和石油化工厂所生产的气体里分离出来 1.2 氯乙烯合成反应式 2 2 2 2 2 1H C=CH +2HCl+ O +ClCH CH Cl+ H O 2 2 2 1.2.1 反应原理 第一步：吸附在催化剂上的乙烯与CuCl2作用生成 1,2-二氯乙烷，并使CuCl2 还原为Cu2Cl2： 2 2 2 2 2 2CH =CH +2CuCl ClCH CH Cl + Cu Cl→ 第二步：Cu2Cl2被氧气氧化为两价铜，并生成包含有CuO的络合物： 2 2 2 22Cu Cl + O 2CuO CuCl → • 第三步：络合物再与HCl作用分解为CuCl2和水： 2 2CuO CuCl + 2HCl 2CuCl + H O• → 2 2 反应的控制步骤是第一步。 1.2.1.1 反应机理的主要依据 (1)乙烯单独通过氯化铜催化剂时，有二氯乙烷生成，同时催化剂CuCl2还原 为Cu2Cl2； (2)将空气或者氧气通过被还原的Cu2Cl2时，Cu2Cl2可以全部转变为CuCl2； (3)乙烯的浓度对反应速度的影响最大。 催化剂和试验条件不同，得到的动力学方程也不同。已经报道的动力学方程 有： r=k Pc0.6 Ph0.2 Po0.5 r=k Pc Ph0.3 (氧的浓度达到一定值后) 式中： Pc、Ph、Po -- 分别为C2H4、HCl和O2的分压。 1.2.1.2 反应动力学方程式显示的规律 乙烯浓度对氧氯化反应速度影响最大； 氧浓度范围不同，对反应的影响也不同； HCl 的浓度范围不同，对反应的影响也不同。 1.3 乙烯氧氯化过程的主要副反应 1.3.1 乙烯的深度氧化 2 4 2 2 2 4 2 2 2 C H + 2O 2CO + 2H O C H + 3O 2CO + 2H O → → 1.3.2 生成副产物 1,1,2-三氯乙烷和氯乙烷 2 2 3 2 2 2 2 2 2 CH =CH + HCl CH CH Cl ClCH CH Cl CH =CHCl+HCl CH =CHCl+HCl+O ClCH CHCl → → → 1.3.3 其它氯衍生物副产物的生成 还有少量副产物生成，例如：三氯甲烷、四氯化碳、氯乙烯、1,1,1-三氯乙 烷、顺式-1,2-二氯乙烯等。 这些副产物的总量仅为 1,2-二氯乙烷生成量的 1%以下。 2 催化剂 （1）组分:以r-Al2O3为载体的CuCl2 ，其活性与活性组份CuCl2的含量有关。 图 1 为在CuCl2/r-Al2O3催化剂中，铜含量 对催化剂活性和选择性（以CO2的生成率表示） 的影响。由图 可以看出：铜含量增加，催化 剂的活性显著增加。当铜含量达到 5～6%(质 量)时，HCl的转化率几乎接近 100%，其活性 已达到最高。但是随着铜含量的增加，深度氧 化副产物CO 1 2的生成率也有所增加，但增加不 多。 (2)工业催化剂：铜含量为 5%(质量)左 右。 (3)催化剂制作：用成型的r-Al2O3浸渍 CuCl2溶液制得；对于流化床反应器，用微球 形r-Al2O3浸渍制得；也可以用混合凝胶法制 得。 (4)催化剂优点：具有良好的选择性； (5)催化剂缺点：氯化铜容易挥发，催化剂活性下降，热稳定性比较差；温 度越高，活性下降越快。 (6)催化剂改进 在催化剂中加入碱金属或者碱土金属氯化物（如：KCl），以改善单组份催化 剂的热稳定性和使用寿命。 (7)催化剂中加入 KCl 的优缺点： 催化剂的活性降低，热稳定性提高。 不同组成的CuCl2-KCl/r-Al2O3催化剂，具有不同活性，填充不同的床层高度， 以得到一个合理的温度分布。 3 工艺条件 3.1 温度 该反应为强放热反应，反应热为：251kJ/mol；因此反应温度的控制十分重 要。 （1）反应温度过高的缺点 ①反应选择性下降：乙烯完全氧化反应加速，CO2和CO的生成量增多，副产 物三氯乙烷的生成量增加； ②催化剂寿命缩短：催化剂的活性组份 CuCl2 挥发流失快，催化剂活性下 降快，催化剂寿命短。 图 2 图 3 为温度对 1,2-二氯乙烷(EDC)生成速度、选择性和乙烯燃烧副反 应的影响(催化剂为：CuCl2/r-Al2O3；催化剂Cu含量为：12%(wt))。 由图可以看出，当温度＞250℃时，1,2-二氯乙烷的生成速度增加缓慢，选择性 显著下降，乙烯燃烧反应明显增多。因此：在保证 HCl 的转化率接近全部转化的 前提下，反应温度应当尽可能低。 （2）适宜的反应温度 适宜的反应温度与催化剂的活性有关。当采用高活性CuCl2/r-Al2O3催化剂 时，适宜的反应温度为 220～230℃。 3.2 反应压力 增高压力可以提高反应速度，但却使选择性下降。 图 5和图 6为压力对反应选择性的影响。 由图可以看出,压力增高，生成 1,2-二氯乙烷的选择性降低，而副产物氯乙烷的 生成量增加。所以反应压力不应当过高。 3.3 配料比 （1）理论配料比 乙烯、氯化氢和氧摩尔比=1:2:0.5。 （2）正常操作情况下： 乙烯和氧都是过量的。 （3）HCl 过量的缺点： 过量的 HCl 吸附在催化剂表面，会使催化剂颗粒膨胀，视密度减小。如果 用流化床反应器，床层会急剧升高，甚至发生节涌现象。 ①乙烯过量：采用乙烯稍微过量，能使HCl接近全部转化。但乙烯用量太多， 会使烃的燃烧反应增多，尾气中CO和CO2的含量增多，使选择性下降。 ②氧气过量：氧气稍微过量，也能提高 HCl 的转化率，但用量过多，也会 使选择性下降。 原料气的配比，必须在爆炸极限以外。 3.4 原料气纯度 （1）原料气浓度影响 可以使用浓度比较低的原料气C2H4； （2）惰性气体影响 原料气中CO、CO2和N2等惰性气体的存在，对反应没有影响。 （3）原料气中乙炔等含量的影响 但是原料气中的乙炔、丙烯和C4烯烃的含量必须严格控制。它们都会发生 氧氯化反应，而生成四氯乙烯、三氯乙烯、1,2-二氯丙烷等多氯化物，使产品 1,2-二氯乙烷的纯度降低，而影响它的后加工过程。