生产方法
乙烯、乙炔和混合烯炔法的特点如下:
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:
第一 氯乙烯的生产步乙烯氯化生成二氯乙烷;第二步二氯乙烷热裂解为氯乙烯及氯化氢;第三步乙烯、氯化氢和氧发生氧氯化反应生成二氯乙烷。
①乙烯氯化 乙烯和氯加成反应在液相中进行:
CH2=CH2 Cl2→CH2ClCH2Cl
采用三氯化铁或氯化铜等作催化剂,产品二氯乙烷为反应介质。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40~110℃,压力0.15~0.30MPa,乙烯的转化率和选择性均在99%以上。
②二氯乙烷热裂解 生成氯乙烯的反应式为:
ClCH2CH2Cl─→CH2=CHCl HCl
反应是强烈的吸热反应,在管式裂解炉中进行,反应温度500~550℃,压力0.6~1.5MPa;控制二氯乙烷单程转化率为50%~70%,以抑制副反应的进行。主要副反应为:
CH2=CHCl─→HC呏CH HCl
CH2=CHCl HCl─→ClCH3CHCl
ClCH2CH2Cl─→2C H2 2HCl
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50~150℃后,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,经精馏除去不纯物后,仍作热裂解原料。
③氧氯化反应 以载在γ-氧化铝上的氯化铜为催化剂,以碱金属或碱土金属盐为助催化剂。主反应式为:
H2C=CH2 2HCL ½O2→CLCH2CH2CL H2O
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)和氯乙烯的氧氯化(生成乙烷的多种氯化物)。反应温度200~230℃,压力0.2~1MPa,原料乙烯、氯化氢、氧的摩尔比为1.05:2:0.75~0.85。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,以移走反应热,并副产压力1MPa的蒸汽。固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,或在催化剂中掺入固体物质。二氯乙烷的选择性可达98%以上。 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,床内装有换热器,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中二氯乙烷。所得粗二氯乙烷经精制后进入热解炉裂解。
乙烯氧氯化法的主要优点是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。
乙炔法
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:
CH三CH HCL→CH2=CHCL
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。
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10%)催化剂。反应在常压下进行,管外用加压循环热水(97~105℃)冷却,以除去反应热,并使床层温度控制在180~200℃。乙炔转化率达99%,氯乙烯收率在95%以上。副产物是1,1-二氯乙烷(约1%),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,收率高;但能耗大,原料成本高,催化剂汞盐毒性大,并受到安全生产、保护环境等条件限制,不宜大规模生产。
混合烯炔法
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,热裂解成氯乙烯及氯化氢。氯化氢再循环用于混合气中乙炔的加成。
(1)AD
(2)利用二氯乙烷热裂解所产生的氯化氢作为氯化 剂,从而使氯得到完全利用,不向环境排放毒害气体 (3)
+HO-NO 2
+H 2 O
(4)
+2CH 3 COOH
+2H 2 O
(5)
+
O 2 →2nCO 2 + nHCl +nH 2 O
聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的。
有悬浮聚合法、乳液聚合法、本体聚合法和微悬浮聚合法,以悬浮聚合法为主,约占PVC总产量的80%左右。单体的来源:乙烯法、石油法和电石法。
我国的方法:主要还是电石法。(1)悬浮聚合法 使单体呈微滴状悬浮分散于水相中,选用的油溶性引发剂则溶于单体中,聚合反应就在这些微滴中进行,聚合反应热及时被水吸收,为了保证这些微滴在水中呈珠状分散,需要加入悬浮稳定剂,如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。
聚合是在带有搅拌器的聚合釜中进行的。聚合后,物料流入单体回收罐或汽提塔内回收单体。
然后流入混合釜,水洗再离心脱水、干燥即得树脂成品。特点是,反应器内有大量水,物料粘度低,容易传热和控制;聚合后只需经过简单的分离、洗涤 、干燥等工序,即得树脂产品,可直接用于成型加工;产品较纯净、均匀。
(2)乳液聚合法 最早的工业生产 PVC的一种方法。在乳液聚合中,除水和氯乙烯单体外,还要加入烷基磺酸钠等表面活性剂作乳化剂,使单体分散于水相中而成乳液状,以水溶性过硫酸钾或过硫 酸铵为引发剂,还可以采用“氧化-还原”引发体系,聚合历程和悬浮法不同。
也有加入聚乙烯醇作乳化稳定剂,十二烷基硫醇作调节剂,碳酸氢钠作缓冲剂的。聚 合方法有间歇法、半连续法和连续法三种。
聚合产物为乳胶状,乳液粒径0.05~2μm,可以直接应用或经喷雾干燥成粉状树脂。乳液聚合法的聚合周期短,较 易控制,得到的树脂分子量高,聚合度较均匀,适用于作聚氯乙烯糊,制人造革或浸渍制品。
(3)本体聚合法 聚合装置比较特殊,主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成。聚合分两段进行。
单体和引发剂先在预聚合釜中预聚1h,生成种子粒子,这时转化率 达8%~10%,然后流入第二段聚合釜中,补加与预聚物等量的单体,继续聚合。待转化率达85%~90%,排出残余单体,再经粉碎、过筛即得成品。
树脂的 粒径与粒形由搅拌速度控制,反应热由单体回流冷凝带出。此法生产过程简单,产品质量好,生产成本也较低。
二、氯乙烯单体的生产1.乙炔的生产: 乙炔的生产原料是电石,它的运输和使用必须符合“GB 10665-89”标准,使用前需要检测,电石的批次检测和采样按照国标“GB/T-6678-2003”规定来做,在使用过程中数以 安全,不要溅到身上。电石的破碎,一般采用100-300mm大的电石或者整块电石,在进入粉碎机时的合理粒径为25-50mm,经过破碎后的合理粒径可以达到25-50mm,另外,注意,进入破碎机的电石温度应该在130。
C以下,进入发生器的温度也应该小于80。C,否则对系统不安全。
电石的除尘也要符合环保部门的相关标准,在这些问题都解决以后。乙炔的发生,如下方程式:CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C¬2H2+130 kj/mol 但也会产生很多副反应,产生杂质:CaO + H2O → Ca(OH)2 CaS + 2H2O → Ca(OH)2 + H2S↑ Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3↑ Ca2Si + 4H2O → 2Ca(OH)2 + SiH4↑ Ca3As3 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2AsH3↑ Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3↑ 乙炔的净化,发生器产生的粗乙炔气,由发生器顶部引出,经水洗塔喷淋洗涤、再经正水封进入冷却塔,在冷却塔内部,乙炔气体从底部进顶部出,冷却水或从废次钠从顶部进入从底部出去,气液两相在塔内填料表面逆流接触,交换热量并且进一步的进行洗涤。
从冷却塔来的乙炔气,在保证乙炔气柜到一定的高度时,进入水泵加压后,再进入两台串联的清洗塔,与含有有效氯0.085%-0.12%的次氯酸钠溶液逆流进行逆流直接接触反应,除去粗乙炔气中的S、P等有害杂质。清净二塔主要除去乙炔中的饱和水分,使得纯度达到98.5%。
不含S、P。[3]2.乙烯氧氯化法制取氯乙烯 (1)乙烯氧氯化反应: 直接氯化:C2H4 +Cl2 → C2H4Cl2 (FeCl3作为催化剂) 氧氯化 :C2H4 + 2HCl + 1/2O2 → C2H4Cl2 + H2O +263 Kj(CuCl2做催化剂) 副反应:C2H4Cl2 + Cl2 → C2H3Cl3 +HCl C2H4 + HCl → C2H5Cl C2H4 + 2O2 → 2CO + 2H2O C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O C2H4 + 3HCl + O2 → C2H3Cl3 + 2H2O (2)二氯乙烷的裂解: 方程式如下:C2H4Cl2 → C2H3Cl + HCl – 67.93Kj 也存在副反应,注意副反应。
(3)乙烯氧氯化法工艺流程:共分为五个单元,直接氯化单元、氧氯化单元、二氯乙烷精制单元、二氯乙烷裂解单元和氯乙烯精制单元。 氧氯化单元,主要在流化床反应器上,首先将直接氯化单元含有乙烯的尾气和本单元的部分冷凝气体汇合经过补充新鲜的乙烯气后预热后,再按比,乙烯:氯化氢:氧气:惰性气体= 1.6:2.0:0.63:2.0的比例进料,生成二氯乙烷。
二氯乙烷精制单元,主要用低沸塔,目的是清除EDC中的低沸物,清除低沸物后再送入高沸塔除去高沸物,最后再送入二氯乙烷的回收塔,回收二氯乙烷。 二氯乙烷裂解单元,主要将二氯乙烷送入裂解炉中,反应后,再进入急冷塔,大约会有40%原料的EDC组成的循环液,直接喷淋避免副反应,冷热交换后进入下一个工段。
氯乙烯精制单元,二氯乙烷裂解后,生成氯乙烯和氯化氢,转化率为大约55%,所以又大量为转化的原。
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你好:
(1)选A、D。
聚氯乙烯不能发生加成反应,使溴水褪色;也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
所以B、C错
(2)氧氯化法循环利用Cl元素,且副产物为水,对环境无害。
二氯乙烷裂解后生成HCl,若不将其利用会污染环境。
而氧氯化法将HCl与O2、CH2=CH2反应,生成二氯乙烷和水。
二氯乙烷是合成氯乙烯的中间产物,水对环境无害。
即氧氯化法绿色环保、对原料利用率高。
望采纳O(∩_∩)O
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