淺析氯乙烯制備工藝研究進展

薛興財 周彩 霞丁健（青海鹽湖工業股份有限公司，青海格爾木816000）

淺析氯乙烯制備工藝研究進展

薛興財 周彩 霞丁健（青海鹽湖工業股份有限公司，青海格爾木816000）

本文對氯乙烯的各種制備工藝進行了簡單介紹，并對電石乙炔法、乙烯直接氯化法、乙烯氧氯化法、乙烯-乙炔法、乙烷直接氧氯化法等工藝的流程和特點進行了探究。

氯乙烯；制備工藝

氯乙烯作為最重要的化工產品，其與氫氧化鈉和乙烯齊名，用于氯化溶劑，聚氯乙烯樹脂，聚偏二氯乙烯，冷凍劑等化工產品的生產，更是生產聚氯乙烯及其共聚物的重要單體。氯乙烯能與乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯等單體共聚的最主要原因，則歸功于其化學結構中存在易產生聚合作用的不飽和雙鍵[1]。共聚產物可以制得具有各特異性能的樹脂，合成纖維，加工成壓塑制品、管材、板材、涂料及各種建筑材料等。

1 氯乙烯制備工藝

1.1 電石乙炔法

作為最早的氯乙烯生產方法—電石乙炔法，其主要以乙炔和氯化氫(HCL)作為原料，加入氯化汞催化劑進行加成反應，生成目標產物。電石乙炔法反應的基本原理為：(HCL和乙炔在氯化汞催化條件下反應生成氯乙烯。其中以催化劑氯化汞為活性組分、以活性炭為載體。其反應機理為：乙炔與氯化汞加成反應生成不穩定態的中間產物—氯乙烯氯汞，其再與HCL反應生成氯乙烯。

電石乙炔法制備工藝的優點是工藝成熟、簡單，設備投入資金較低。然而，由于采用的原料為電石，因此需要消耗大量的能耗，使氯乙烯生產成本增加，而且反應過程中使用的氯化汞催化劑對環境產生了嚴重的污染。目前，該方法在國外發達國家已基本被淘汰，而在發展中國家仍作為主要的氯乙烯生產方法。

1.2 乙烯直接氯化法

乙烯直接氯化法為氣—液非均相反應，也是一種不飽和雙鍵的加成反應，其反應原理為：乙烯氣體和Cl2自反應器底部通入，在三氯化鐵催化條件下，于二氯乙烷溶劑中反應生成二氯乙烷，并放出大量的熱。

乙烯直接氯化法的制備工藝有液相法和氣相法。氣相法一般以氯化鐵、氯化鋁、氯化鈣等為催化劑，液相法以二氯乙烷為溶劑，催化劑一般為三氯化鐵，其在工業上應用較多。乙烯直接氯化液相法制備工藝按反應溫度可分為低溫、中溫和高溫氯化。乙烯低溫氯化即先向乙烯通入Cl2,在三氯化鐵催化存在下制得二氯乙烷，二氯乙烷在堿性的的乙醇溶液中再脫去HCL分子生成氯乙烯。該反應溫度為50℃左右，其特點為需不斷補充催化劑；生成的二氯乙烷需水洗，產生大量廢水；需龐大的外循環冷卻設備降低反應熱；為間歇性生產且消耗大量的堿和乙醇。乙烯中溫氯化中，氯化溫度為90℃，生成的二氯乙烷不需水洗，只需經脫重、脫輕即可進行裂解，且氯化尾氣可作為乙烯氧氯化反應的原料氣。乙烯高溫氯化法即以Cl2、乙烯為原料經高溫條件下進行氯化生產氯乙烯，同時伴隨著多種氯代烴的產生，反應溫度為110～120℃，得到產品的純度高，生成的二氯乙烷不需水洗、脫輕、脫重，利用反應熱精餾后即可進行裂解，節能效果較好，流程簡單。反應過程二氯乙烷不發生裂解。這三種方法的主要區別為反應過程中反應熱的利用和產品的提純。

1.3 乙烯氧氯化法

乙烯氧氯化法的制備工藝是以三氯化鐵為催化劑，用乙烯與Cl2發生加成反應生成二氯乙烷，二氯乙烷選擇性為99.8%，乙烯轉化率為99.7%。二氯乙烷經精制后在500℃、2.0～2.5MPa壓力下，于管式爐內裂解為和副產物HCL，氯乙烯的選擇性為99%，二氯乙烷轉化率為57%。HCL再與純凈的乙烯和氧氣通過載于γ-氧化鋁上的氧化銅催化劑發生氧氯化于固定床或沸騰床中反應生成1,2-二氯乙烷和水，此時產生較大反應熱，需進行冷卻，以防溫度過高生成高級多氯化物。氯乙烯再經精制、提純即可得產品。

乙烯氧氯化技術的發展改進了催化劑的和工藝條件，用純氧氣代替空氣作氧化劑的純氧乙烯氧氯化法的應用非常廣泛，其優點主要是消耗低，污染小和可控性大。

1.4 乙烯-乙炔法

乙烯-乙炔法制備氯乙烯的工藝流程較為簡單，技術相對成熟，但生產能力較小。以乙炔-乙烯為混合原料，先在催化反應器中與HCL反應，使乙炔轉化成為氯乙烯，再用二氯乙烷洗滌回收，再通入氯化反應器，使乙烯與氯氣在氧化鐵催化劑及二氯乙烷溶劑存在下反應成為二氯乙烷。此工藝具有不需乙炔-乙烯分離、凈化裝置，雜質較少，成本較低等特點。

1.5 乙烷直接氧氯化法

將乙烷在不穩定的溫度如1500℃下與Cl2反應，可生成相當量的氯乙烯。制備工藝的關鍵是研制開發出一種降低反應溫度，減輕設備腐蝕并減少副產物的生成量的新型催化劑，氯代烴副產物可轉化成氯乙烯，提高了乙烷的轉化率。

2 結語

從全球目前的氯乙烯制備工藝技術現狀和未來發展趨勢來看，乙烯法制仍占據主導地位。在富含乙烷資源的地區，乙烷法發展前景更為廣闊。乙炔法在國外雖然已經退出歷史舞臺，但在我國仍將是主要的氯乙烯制備工藝。乙烯氧氯化法方法是現今工業生產的主導方法。

[1] 李雅麗.氯乙烯生產技術進展概述[J].中國化工信息, 2006(09).

[3] 王俐.二氯乙烷/氯乙烯生產技術進展[J].化學工業, 2007,25(4):31-35.

薛興財（1984-）；性別：男，籍貫：青海省海西州格爾木，學歷：大專，畢業于蘭州石化職業技術學院；現有職稱：；研究方向：氯乙烯生產技術。