甲烷氯化工藝探討

1、小組成員：小組成員：段龍輝段龍輝 葉強(qiáng)葉強(qiáng) 劉凱劉凱 何世杰何世杰 王松王松The discussion of methane chloride process簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 Brief Introduction甲烷的氯化產(chǎn)品是有機(jī)工業(yè)合成的重要中間體和溶劑，廣泛的應(yīng)用于農(nóng)藥生產(chǎn)、染料、醫(yī)藥、抗生素等化工產(chǎn)業(yè)。但與美國(guó)、日本等國(guó)家相比，我國(guó)甲烷氯化物生產(chǎn)規(guī)模小,產(chǎn)不足需,進(jìn)口量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于出口量。因此探究甲烷氯化物生產(chǎn)的規(guī)?；靶滦吐然に嚦蔀樨酱鉀Q的問題。甲烷氯代物制備工藝甲烷氯代物制備工藝氣氣-固相催化法固相催化法氣氣-液相催化法液相催化法氣氣-液相非催化法液相非催化法脈沖放電等離子體甲烷氯化脈沖

2、放電等離子體甲烷氯化甲醇?xì)渎然瘹夤滔啻呋üに嚵鞒毯?jiǎn)圖反應(yīng)器中充填以活性氧化鋁為載體的固體催化劑，反應(yīng)溫度230300，壓力約300KPa。經(jīng)冷凝、水洗、堿洗等步驟后，純度可達(dá)99.9以上。氣固相催化法工藝流程圖1混合器; 2反應(yīng)器; 3,9冷凝器; 4水洗塔; 5堿洗塔; 6硫酸塔; 7壓縮機(jī); 8機(jī)后冷卻器; 10計(jì)量罐氣固相催化反應(yīng)反應(yīng)器示例圖氣固相催化反應(yīng)反應(yīng)器示例圖甲醇?xì)渎然瘹庖合啻呋üに嚵鞒毯?jiǎn)圖甲醇?xì)渎然瘹庖合啻呋üに嚵鞒毯?jiǎn)圖釜內(nèi)為固體氯化鋅配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)75的氯化鋅水溶液加熱至120攝氏度，反應(yīng)溫度為 120160，壓力約為98KPa。氯化氫和甲醇?xì)怏w在氯化鋅催化劑作用下發(fā)生

3、脫水的酯化放熱反應(yīng)。氣液相催化反應(yīng)工藝流程圖1甲醇汽化器; 2反應(yīng)釜; 3 ,4水冷凝器; 5,8水洗塔; 6氣液分離器; 7堿洗塔; 9固堿干燥器; 10壓縮機(jī); 11機(jī)后冷卻器; 12冷凝器; 13計(jì)量罐氣液相非催化法工藝流程圖1反應(yīng)器; 2汽提塔; 3,4換熱器; 5,7冷凝器; 6回流罐; 8氯化氫塔; 9 再沸器; 10蒸餾段甲醇?xì)渎然▋?yōu)缺點(diǎn)比較甲醇?xì)渎然▋?yōu)缺點(diǎn)比較甲醇?xì)渎然▋?yōu)重要工藝參數(shù)比較甲醇?xì)渎然▋?yōu)重要工藝參數(shù)比較脈沖放電等離子體甲烷氯化脈沖放電等離子體甲烷氯化 近年來，冷等離子體技術(shù)在甲烷轉(zhuǎn)化方面的研究日益活躍。其對(duì)反應(yīng)物分子的活化幾乎不引起體系溫度變化。反應(yīng)物分子可

4、以在室溫或接近室溫的條件下被活化，從而在十分溫和的條件下完成化學(xué)反應(yīng)。相比于傳統(tǒng)的甲烷氧化氯化法以及甲醇氯化法而言，在反應(yīng)條件方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 研究表明，從反應(yīng)氣配比、脈沖放電電壓和放電頻率這幾個(gè)方面著手對(duì)脈沖技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，可以獲得較好的氯化產(chǎn)率以及較優(yōu)的選擇性。基本原理 在等離子體作用下氯化反應(yīng)的關(guān)鍵步驟是高能電子和自由基等的產(chǎn)生，即在等離子體內(nèi)產(chǎn)生的高能電子與氯氣及甲烷分子發(fā)生非彈性碰撞，氯氣分子發(fā)生鍵斷裂，生成活性物氯自由基，甲烷分子發(fā)生活化或斷鍵反應(yīng)生成甲基自由基等，各種自由基作用相互碰撞作用，最終使甲烷氯化生成甲烷氯化物。脈沖法簡(jiǎn)單裝置圖相比于傳統(tǒng)的甲烷氧化氯化法，等離子脈沖法反

5、應(yīng)條件更加溫和，可在常溫常壓下反應(yīng)，從而在能源節(jié)約方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。等離子脈沖法的研究有望成為未來工業(yè)研究的重點(diǎn)。產(chǎn)物的選擇性及其產(chǎn)率分布。影響產(chǎn)物的因素氣配比脈沖放電電壓脈沖頻率一、原料氣配比隨著V(Cl2）：V(CH4)的增加，甲烷的轉(zhuǎn)化率先是逐漸增加后略有降低。氯代甲烷的選擇性分布如下：一氯二氯甲烷均是先增加后降低，三氯四氯甲烷 則是先降低后 增加?？?選 擇 性 達(dá) 到 最 大值為1.2:1二、脈沖電壓隨著脈沖放電電壓的增加，甲烷轉(zhuǎn)化率逐漸增加，一氯甲烷先逐漸增加后降低，氯甲烷則是先降低后增加，三氯甲烷總體相當(dāng)，四氯化碳較平穩(wěn)后有所增加。三、脈沖放電頻率隨著脈沖放電頻率的升高!甲烷轉(zhuǎn)化率先是逐漸增加后有所降低，一氯甲烷是先增加后降低，二氯甲烷逐漸降低，三氯甲烷則先降低后增加，四氯化碳較平緩地有所上升結(jié)論與反思 目前,國(guó)外甲烷氯化物的生產(chǎn)技術(shù)已相當(dāng)成熟,經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)高，單機(jī)生產(chǎn)能力高。與十年前相比，我國(guó)甲烷氯化工藝進(jìn)展迅速，逐漸擺脫了甲烷氯化物生產(chǎn)規(guī)模小,產(chǎn)不足需等問題。在生產(chǎn)工藝上主要以甲醇的液相和氣相催化反應(yīng)為主導(dǎo)，生產(chǎn)能力得到極大的提高。然而，生產(chǎn)設(shè)備亟需規(guī)模化，對(duì)臥式反應(yīng)床和反應(yīng)釜的開發(fā)有待提高。另外，在生產(chǎn)工藝上，應(yīng)注重創(chuàng)新型，擺脫高能耗