毕业论文-氯乙烯的合成与制备.docx

氯乙烯的合成与制备 一、氯乙烯的直接氯化法 氯乙烯的直接氯化法是通过将乙烯与氯气直接反应制得。具体步骤如下： 1. 原料准备：首先准备好乙烯和氯气作为反应的原料。乙烯通常由石油裂解气中分离得到，而氯气则是通过电解食盐水制备。 2. 反应装置：将乙烯和氯气分别导入反应装置中。反应装置通常采用塔式反应器，其内部填充有催化剂，可以增加反应效率。 3. 反应条件：反应一般在高温和高压条件下进行。高温可以提高反应速率，高压可以增加乙烯和氯气的接触面积，促进反应进行。 4. 反应控制：反应过程中需要控制乙烯和氯气的进料速率，以保证反应的稳定性和安全性。同时还需控制反应温度和压力，使其在适当范围内变化。 5. 分离和纯化：反应结束后，通过分离装置将氯乙烯从反应产物中分离出来。分离装置通常采用蒸馏、吸附等方法，将氯乙烯纯化。 二、氯乙烯的间接氯化法 氯乙烯的间接氯化法是通过先制备氯乙烯的前体化合物，再将前体化合物进行氯化得到。具体步骤如下： 1. 前体化合物制备：首先制备氯乙烯的前体化合物，常用的前体化合物有氯乙烯酸和氯乙醇。氯乙烯酸可以通过乙烯和氯气的直接反应得到，而氯乙醇则可以通过乙烯与氯化氢反应得到。 2. 氯化反应：将前体化合物与氯化剂反应，得到氯乙烯。氯化剂常用的有亚铁氯化铜、氯化铝等。 3. 分离和纯化：通过分离装置将氯乙烯从反应产物中分离出来，并进行纯化。 氯乙烯的制备主要有直接氯化法和间接氯化法两种方法。直接氯化法是通过乙烯和氯气的反应制得氯乙烯，而间接氯化法是先制备氯乙烯的前体化合物，再经过氯化反应得到氯乙烯。这两种方法各有优劣，可以根据具体情况选择合适的制备方法。氯乙烯的制备过程需要严格控制反应条件和操作参数，以确保反应的顺利进行和产品的质量。通过不断的研发和改进，氯乙烯的制备技术将得到进一步的提升和发展。  氯乙烯合成控制方案的优化 氯乙烯的合成方法分为乙烯法和电石法。天津大沽化工股份有限公司部分氯乙烯采用电石法生产, 即由电石与水反应生产乙炔, 乙炔再与氯化氢反应生成氯乙烯, 精制得到高纯度氯乙烯单体。 电石法氯乙烯的合成在转化器中进行。转化器是列管式换热器, 管中填充氯化汞催化剂, 氯化氢与乙炔的混合气体在催化剂的催化下生成氯乙烯, 反应热通过管间的热水带走, 用热水移出热量有助于保持较高的温度以维持反应速度。 1 影响氯乙烯合成转化率的因素 1. 1 反应温度 不同温度下乙炔与氯化氢加成生成氯乙烯的化学反应热力学平衡常数K?P?见表1。 由表1 可知: 在25~ 200 ℃ 时, K?P?均较大, 在此温度范围内, 均能得到较高平衡值的氯乙烯。同时,随温度上升, 乙炔和氯化氢加成生成氯乙烯的反应速度常数逐渐增大, 说明乙炔转化为氯乙烯的速度逐渐加快, 这对工业化生产是十分有利的, 但温度过高存在以下2 个方面的不利影响。 (1) 催化剂活性下降太快。 工业催化剂中, m( 氯化汞) ：m ( 活性炭) =( 8~ 12) ：( 92~ 88) , 活性炭和氯化汞是吸附与被吸附的关系, 两者间相互独立, 不形成晶格。氯化汞是一种易升华和易分解的物质, 尤其是在较高温度下分解更为显著。催化剂中氯化汞的升华曲线见图1。从图1 可以看出: 反应温度在160 ℃ 以上时, 氯化汞升华量比较多, 因此较为适宜的反应温度为130~ 160?℃?, 此时催化剂活性下降不快, 且生产强度较高。 图1 催化剂中氯化汞的升华曲线 (2) 高沸物增加。 随温度上升, 副反应加剧, 乙炔转化率降低, 生成高沸物的量增加, 直接导致原料消耗定额上升。 1. 2 催化剂活性 催化剂是氯化汞吸附在活性炭上制得的, 纯氯化汞对转化反应没有催化作用, 因此活性炭的质量对催化剂的活性影响很大。活性炭质量的主要衡量指标有吸苯率、表观密度等。吸苯率反映的是活性炭比表面积的大小。吸苯率高的活性炭孔道多, 无光泽, 比表面积大, 吸附能力强, 但机械强度低; 反之, 机械强度高的活性炭吸附能力差。制造催化剂应选择吸苯率较高的活性炭, 但为了使转化温度容易控制, 并减少粉尘的产生, 催化剂的机械强度在92% ~ 95% 较好。催化剂的表观密度受颗粒的规整度和密度影响, 表观密度大的催化剂颗粒质量大, 孔道少, 催化剂使用后期转化率下降快, 使用时间短。通常使用的催化剂的表观密度一般不应超过650?kg/m3。 1. 3 原料配比 因乙炔能把氯化汞还原成氯化亚汞和单质汞，使催化剂中毒, 因此转化反应要求氯化氢稍过量, 可通过分析二组转化器出口气体中的氯化氢含量(HCl 体积分数在3% ~ 8% ) 来控制原料配比。但HCl 过量太多, 会生成多氯化物( 如1, 1- 二氯乙烷等) 。一般在氯化氢纯度稳定的情况下, n( HCl ) ：n(C2?H2?) = (