9化工工艺学 氯化过程解析.ppt

* * * * * * * * 优点（与空气法相比） (1)床层温度分布好，热点温度低，有利于催 化剂稳定性。 (2) S ↑,XHCl ↑ (3)C2H4排放少 (4)乙烯浓度高，r ↑ (5)不用溶剂吸收二氯乙烷 9.1.5 平衡氧氯化法制氯乙烯1.平衡氧氯化制氯乙烯 HCl的平衡是关键 2. 1,2-二氯乙烷裂解制氯乙烯（高温） ClCH2CH2Cl CH2=CHCl + HCl +79.5KJ/mol 吸热可逆，自由基型链锁反应 （1）反应温度 T ↑,r ↑,X ↑ T450 ℃, X低；T=500 ℃, r ↑； T600 ℃, r副 r主 T:500 ～550 ℃ （2）压力 P ↑，X ↓ 加压操作，维持适宜空速，避免局部过热 P ↑，抑制结炭，S ↑，有利于氯乙烯和HCl的回收 （3）停留时间 τ↑ ，S ↓ 选择较短τ，获得高S。 （4）原料纯度 1,2－二氯丙烷 0.1 ～0.2%， X ↓ 氯丙烯， X ↓ ↓ 铁加速深度裂解 Fe100ppm, H2O5ppm * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * “ ” “ ” 第九章 氯化过程 9.1 氯代反应及产品 9.1.1 氯代反应类型 1.反应类型 （1）加成氯化 （2）取代氯化 （3）氧氯化 2.工业氯化方法 （1）热氯化 热能激发Cl2，解离成氯自由基，进而与烃类分子反应生成氯衍生物。 （2）光氯化法 以光子激发Cl2，解离成氯自由基 在液相中进行，反应条件温和 （3）催化氯化法 均相催化 非均相催化（金属氯化物为催化剂） 9.1.2 烃的取代氯化 1.甲烷热氯化 （1）反应机理 典型的自由基链锁反应 链引发： 链传递： 链中止： 产物：四种氯代甲烷的化合物 产物组成：与T有关，主要决定于Cl2/CH4比例。 （2）工业生产方法 CH4 : Cl2 = 3～4 : 1 产物以CH3Cl、CH2Cl2为主 Cl2太多，易发生爆炸反应 2.烯烃的热氯化 （1）烯烃的取代氯化与加成氯化 正构烯烃：低温发生加成，高温发生取代 取代 加成 活化能 大 小 位阻 大 小 α-氢原子的异构烯烃，通常条件下只发生α-氢原子的取代氯化。只要在低温下才可能发生加成反应。T起决定作用。反应机理也是自由基的链形反应。 (2)丙烯热氯化合成Α-氯丙烯 主反应： (2)丙烯热氯化合成Α-氯丙烯 副反应： 工艺条件 a.反应温度 高温有利于取代，但T过高，丙烯缩和成苯的反应速度加快。500～ 510℃ b. 原料配比 ⅰ采用大量过量的丙烯，反应易产生过热现象，导致丙烯的燃烧反应。 ⅱ 大量丙烯循环，不经济。 C3H6 : Cl2 = 4～5 : 1 C.混合条件 混合后加热－－经历一个加成反应阶段 加热后混合－－易发生燃烧反应 工业上：丙烯（预热200～ 400℃ ） Cl2（常温） 防止局部高温，防止局部Cl2浓度高。 混合－－反应 9.1.3 不饱和烃的加成氯化 1.乙烯制1，2－二氯乙烷（液相加氯合成） （1）反应原理 液相法有利于散热和控制反应温度的稳定 反应类型：离子型 催化剂：FeCl3（250～300ppm） 副反应：发生取代反应，生成多氯化物。 （2）工艺流程 低温氯化法：50℃ ，需移除大量反应热，需溶剂量大，能耗大。因洗涤脱除催经常化剂，污水排放需处理，也需经常补充催化剂。 氯化塔：整筒 高温氯化法：83.5 ℃ ， 收率高，反应热能得到利用，不需洗涤脱除催化剂，无污水排出，不需补加催化剂，克服乙烯和Cl2损失。 乙烯和Cl2利用率达99％以上，产品纯度99.99％。 U型反应器 2.乙炔气相合成加HCL合成氯乙烯 氯乙烯合成方法：乙炔加HCl法 乙烯氧氯化法 工业催化剂 HgCl2/C HgCl2含量↑ ，活性↑ ，10～20％ 活性稳定性差 T140 ℃，r 慢 T200 ℃, HgCl2大量升华，活性降低 温控：160～180 ℃ HgCl2-BaCl2/C，稳定性较好 能耗大，Hg有毒