氯乙烯的生產(chǎn)-應(yīng)用生產(chǎn)原理確定工藝條件

石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)項(xiàng)目六氯乙烯的生產(chǎn)知識(shí)點(diǎn)3：二氯乙烷裂解生成氯乙烯反應(yīng)原理與工藝條件確定應(yīng)用生產(chǎn)原理確定工藝條件任務(wù)三1.生產(chǎn)原理平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯：包括乙烯直接氯化，乙烯氧氯化，二氯乙烷裂解三個(gè)工序此反應(yīng)是吸熱可逆反應(yīng)主反應(yīng)1.生產(chǎn)原理副反應(yīng)平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯：包括乙烯直接氯化，乙烯氧氯化，二氯乙烷裂解三個(gè)工序2.工藝條件的確定二氯乙烷裂解是吸熱反應(yīng)，溫度升高對(duì)提高反應(yīng)的速率和平衡常數(shù)均有利。溫度在450℃時(shí)，裂解反應(yīng)速度很慢，X較低；當(dāng)溫度升到500℃左右，裂解反應(yīng)速度顯著加快。但反應(yīng)溫度過(guò)高，二氯乙烷深度裂解和氯乙烯分解、聚合等副反應(yīng)也相應(yīng)加速。當(dāng)溫度超過(guò)600℃，副反應(yīng)速度將顯著大于主反應(yīng)速度，轉(zhuǎn)化率雖然提高，但S↓↓，氯乙烯產(chǎn)品的收率明顯下降；生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)溫度在500～550℃之間。（1）反應(yīng)溫度2.工藝條件的確定二氯乙烷裂解是體積增大的反應(yīng)，提高壓力對(duì)反應(yīng)平衡不利。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中卻常采用加壓操作，原因：一是加壓操作可以抑制積碳等深度裂解副反應(yīng)，提高產(chǎn)品收率；二是加壓操作保證物流暢通，維持適當(dāng)空速，可以改善設(shè)備的傳熱條件，使反應(yīng)溫度均勻，避免局部過(guò)熱；三是加壓還利于提高產(chǎn)品分離溫度，利于產(chǎn)物VCM和副產(chǎn)物HCl的冷凝回收，節(jié)省冷量；四是加壓有利于提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)壓力為0.6～1.0MPa，有些工藝壓力高達(dá)1.5MPa（2）反應(yīng)壓力2.工藝條件的確定EDC純度>99%1，2—二氯丙烷、氯丙烯、1，1—二氯乙烷雜質(zhì)：抑制EDC裂解反應(yīng)。1，2—二氯丙烷0.1~0.2%（強(qiáng)裂解抑制劑，其含量

，裂解反應(yīng)速度

，提高裂解溫度彌補(bǔ)轉(zhuǎn)化率的下降，則副反應(yīng)和生焦量會(huì)更多），EDC轉(zhuǎn)化率下降4～10%。1，2—二氯丙烷的裂解產(chǎn)物氯丙烯具有更強(qiáng)的抑制裂解作用，1，1—二氯乙烷對(duì)裂解反應(yīng)有較弱抑制作用。生產(chǎn)上一般控制1，2—二氯丙烷含量小于0.2%。鐵離子會(huì)加速深度裂解副反應(yīng)。Fe離子

1×10-4。原料中如果含有水分，會(huì)加劇對(duì)設(shè)備和管道的腐蝕。H2O

1×10-5。（3）原料純度2.工藝條件的確定選擇原則是保證生產(chǎn)過(guò)程高產(chǎn)率、低積碳。停留時(shí)間的延長(zhǎng)，能提高原料的轉(zhuǎn)化率。過(guò)長(zhǎng)的停留時(shí)間相應(yīng)導(dǎo)致VCM聚合、生焦等副反應(yīng)增加，從而降低氯乙烯收率。且爐管的運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短。通常轉(zhuǎn)化率控制在為50%～55％，停留時(shí)間為8s左右。（4）停留時(shí)間石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)項(xiàng)目六氯乙烯的生產(chǎn)知識(shí)點(diǎn)2：乙烯氧氯化制二氯乙烷反應(yīng)原理與工藝條件確定應(yīng)用生產(chǎn)原理確定工藝條件任務(wù)三1.生產(chǎn)原理平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯：包括乙烯直接氯化，乙烯氧氯化，二氯乙烷裂解三個(gè)工序這是一個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)主反應(yīng)CuCl21.生產(chǎn)原理副反應(yīng)平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯：包括乙烯直接氯化，乙烯氧氯化，二氯乙烷裂解三個(gè)工序CH2=CH2+2O2→2CO+2H2OCH2=CH2+3O2→2CO2+2H2O2CH2ClCH2Cl+2HCl+O2→2CH2ClCHCl2+2H2O2CH2ClCHCl2+2HCl+O2→2CHCl2CHCl2+2H2OCH2=CH2+3HCl+O2→CH2ClCHCl2+2H2O1.生產(chǎn)原理催化劑：工業(yè)上常用CuCl2作催化劑，可分為單組分、雙組分和多組分催化劑。①單組分催化劑應(yīng)用最早，組成為CuCl2／γ-A12O3，用成型的γ—A12O3浸漬CuCl2溶液制得。主要缺點(diǎn)：反應(yīng)過(guò)程中CuCl2易揮發(fā)流失，活性下降，反應(yīng)溫度越高，揮發(fā)流失量越大，活性下降越快。平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯：包括乙烯直接氯化，乙烯氧氯化，二氯乙烷裂解三個(gè)工序1.生產(chǎn)原理催化劑：工業(yè)上常用CuCl2作催化劑，可分為單組分、雙組分和多組分催化劑。②雙組分催化劑在CuCl2／γ-A12O3催化劑中加入堿金屬或堿土金屬的氯化物，提高單組分的活性和熱穩(wěn)定性，防止了CuCl2的流失，常用的是主要是KCl。加入少量KCl能維持原活性，且能抑制深度氧化產(chǎn)物CO2的生成，但KCl用量增加時(shí)，活性迅速下降。加入稀土金屬的氯化物，如氯化鈰、氯化鑭等也可以穩(wěn)定活性并增長(zhǎng)其壽命。③多組分催化劑性能更趨于完善。以氯化銅-金屬氯化物-稀土金屬氯化物組成的催化劑，具有高活性和熱穩(wěn)定性。反應(yīng)溫度一般在260℃左右。此時(shí)CuCl2很少揮發(fā)，不腐蝕，且選擇性高。平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯：包括乙烯直接氯化，乙烯氧氯化，二氯乙烷裂解三個(gè)工序2.工藝條件的確定強(qiáng)放熱反應(yīng)，溫度控制十分重要。T↑,對(duì)乙烯氧氯化反應(yīng)有利；T↑↑，乙烯完全氧化反應(yīng)加速,副產(chǎn)物CO2、CO增加，三氯乙烷生成量也增加；S↓；溫度過(guò)高還會(huì)使催化劑的活性組分CuCl2揮發(fā)流失快，導(dǎo)致催化劑活性下降，壽命縮短；保證HCl的轉(zhuǎn)化率接近全部轉(zhuǎn)化，反應(yīng)溫度低些為好；原料先預(yù)熱到150℃以上再進(jìn)入反應(yīng)器，防止HCl-水冷凝液出現(xiàn)而腐蝕設(shè)備。與催化劑的活性有關(guān)：高活性CuCl2/γ-Al2O3:220~230℃。（1）反應(yīng)溫度CuCl22.工藝條件的確定反應(yīng)壓力的高低要根據(jù)反應(yīng)器的類型而定，流化床宜于低壓操作，固定床為克服流體阻力，操作壓力宜高些。當(dāng)用空氣做氧化劑進(jìn)行氧氯化時(shí)，反應(yīng)氣體中含有大量的惰性氣體，為了使反應(yīng)氣體保持一定的分壓，常用加壓操作。氧氣做氧化劑一般常壓操作。生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)壓力為0.1～1MPa。（2）反應(yīng)壓力CuCl22.工藝條件的確定理論上n(C2H4):n(HCl):n(O2)==1：2：0.5實(shí)際生產(chǎn)中，通?？刂埔蚁┖脱鯕膺^(guò)量，以提高HCl的轉(zhuǎn)化率。

乙烯分壓增大，EDC生成速度加快。若乙烯對(duì)HCl配比過(guò)低，流化床反應(yīng)不穩(wěn)定，催化劑凝結(jié)而被大量帶出，故采用C2H4過(guò)量。但過(guò)量太多，烴類燃燒反應(yīng)增多，尾氣中的CO和CO2含量增加，S↓。一般選擇C2H4略過(guò)量（5~10%），使HCl轉(zhuǎn)化完全。（3）原料配比CuCl22.工藝條件的確定氧氣過(guò)量對(duì)反應(yīng)穩(wěn)定性有益。但氧氣用量過(guò)多，會(huì)使EDC損失過(guò)多，乙烯燃燒反應(yīng)增加，使乙烯消耗量增加。氧氣不足則會(huì)消耗催化劑本身的化學(xué)結(jié)合氧，使催化劑失去流化特性，產(chǎn)生局部過(guò)熱和HCl反應(yīng)不完全等后果。O2過(guò)量50%左右。氯化氫過(guò)量,過(guò)量的氯化氫會(huì)吸附在催化劑表面,使催化劑顆粒脹大,密度減小,若采用流化床反應(yīng)器,床層可能會(huì)急劇升高,甚至發(fā)生節(jié)涌現(xiàn)象,影響正常生產(chǎn)。實(shí)際生產(chǎn)n(C2H4):n(HCl):n(O2)=1.05:2:(0.75～0.85)（mol）（3）原料配比CuCl22.工藝條件的確定乙烯純度越高，氧氯化產(chǎn)品雜質(zhì)越少，對(duì)EDC提純有利。乙炔、丙烯和C4烯烴（含量嚴(yán)格控制）：發(fā)生氧氯化反應(yīng)生成四氯乙烯、三氯乙烯、1，2—二氯丙烷、1，2—二氯丁烷等多氯化物,使產(chǎn)品二氯乙烷的純度降低，而且會(huì)對(duì)二氯乙烷的裂解過(guò)程產(chǎn)生不利影響（易結(jié)焦、抑制裂解）。原料氣HCl主要由二氯乙烷裂解得到，一般要進(jìn)行除炔處理。（4）原料純度CuCl22.工藝條件的確定活性高的催化劑適合較高的空速,活性低的催化劑適宜較低的空速。一定的催化劑，HCl的轉(zhuǎn)化速率隨接觸時(shí)間延長(zhǎng)而提高，到一定程度后反而下降。τ↑，HCl轉(zhuǎn)化率↑,τ太大，HCl轉(zhuǎn)化率↓（發(fā)生連串副反應(yīng)，二氯乙烷裂解產(chǎn)生HCl和氯乙烯）。工業(yè)生產(chǎn)上，氧氯化反應(yīng)通?？刂苹旌蠚怏w的空速在250～350h-1。在低空速操作時(shí)，適宜的停留時(shí)間一般為5～10s。（5）空速與停留時(shí)間CuCl2石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)項(xiàng)目六氯乙烯的生產(chǎn)知識(shí)點(diǎn)1：乙烯直接氯化制二氯乙烷反應(yīng)原理與工藝條件確定應(yīng)用生產(chǎn)原理確定工藝條件任務(wù)三1.生產(chǎn)原理平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯：包括乙烯直接氯化，乙烯氧氯化，二氯乙烷裂解三個(gè)工序該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可以在氣相中進(jìn)行，也可以在溶劑中進(jìn)行。工業(yè)上是采用液相催化氯化法，乙烯液相加氯是在極性溶劑中進(jìn)行，常用的溶劑是產(chǎn)物1,2-二氯乙烷本身。液相反應(yīng)優(yōu)于氣相反應(yīng)有利于散熱，以產(chǎn)物EDC本身作為溶劑有利于氯的離解，有利于中間體的溶劑化。主反應(yīng)1.生產(chǎn)原理平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯：包括乙烯直接氯化，乙烯氧氯化，二氯乙烷裂解三個(gè)工序主要生成多氯乙烷。CH2＝CH2+HCl→CH3CH2ClCH2＝CH2+Cl2→CH2＝CHCl+HClCH2＝CHCl+Cl2→CH2＝CCl2+HClCH2ClCH2Cl+Cl2→CH2ClCHCl2+HClCH2ClCHCl2+Cl2→CHCl2CHCl2+HCl副反應(yīng)催化劑：采用鹽類作催化劑，工業(yè)上是用FeCl3催化劑（抑制取代,促進(jìn)加成,減少副反應(yīng),↑氯乙烯收率）;助催化劑：NaCl副反應(yīng)的發(fā)生不但使EDC產(chǎn)率降低，精制困難，而且還會(huì)影響聚合過(guò)程的PVC質(zhì)量。因此，應(yīng)盡量抑制取代（副反應(yīng)）反應(yīng)。2.工藝條件的確定生產(chǎn)中常采用：乙烯:氯氣（1.1:1.0）（mol）乙烯略過(guò)量：保證氯氣反應(yīng)完全,使氯化液中游離氯含量降低,減輕對(duì)設(shè)備的腐蝕并有利于后處理；同時(shí)可以避免氯氣和原料氣中含有的氫氣直接接觸而引起的爆炸危險(xiǎn)；乙烯稍過(guò)量有助于減少多氯化物的生成概率，過(guò)剩乙烯也易于處理。氯氣對(duì)乙烯過(guò)量：多氯化物增多，還會(huì)造成后續(xù)清凈工序的設(shè)備腐蝕。因此，應(yīng)避免氯氣過(guò)量。生產(chǎn)中控制尾氣中氯含量不大于0.5%，乙烯含量小于2％。（1）原料配比2.工藝條件的確定乙烯液相氯化是放熱反應(yīng)，工業(yè)上采用液相法進(jìn)行生產(chǎn)以利于散熱。溫度過(guò)高，對(duì)主反應(yīng)不利，S↓，副產(chǎn)物增加，T↑，有利于取代反應(yīng)。溫度過(guò)低，反應(yīng)速度變慢,也不利于反應(yīng).低溫氯化（53℃左右）;高溫氯化（溫度接