反应热可通过冷却水或产品二氯乙烷汽化来移出。产物温度冷却到50~150℃后,进入脱氯化氢塔。二氯乙烷的选择性可达98%以上。所得粗二氯乙烷经精制后进入热解炉裂解。乙炔转化率达99%,氯乙烯收率在95%以上。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。工作液经处理后循环使用。其水溶液适用于医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒。
氯乙烯的生产方法
乙烯、乙炔和混合烯炔法的特点如下: 工业生产氯乙烯的主要方法。分三步进行(见图):第一
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≡CH+ HCl
CH2=CHCl+ HCl→ClCH2CH2Cl
ClCH2CH2Cl→C2H2 +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:
CH2=CH2 +2HCl+1/2 O2→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。 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≡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。 这是石油化工发展后以石油为基础开发的生产工艺。此法的最大缺点是伴随反应生成了大量的1,2-二氯乙烷,产率较低。
CH2=CH2+Cl2→CH2=CHCl+HCl 这是为解决乙烯直接氯化法存在的问题而开发的生产工艺,此法产率高。
CH2=CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl
CH2ClCH2Cl→CH2=CHCl+HCl 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。
双氧水的生产流程图
双氧水的生产流程图:
工艺步骤:
以2-乙基蒽醌为载体,以芳烃和磷酸三辛酯为溶剂配制成混合液体工作液。工作液在固定床内于一定的温度、压力和钯催化剂的催化作用下,与氢气进行氢化反应, 氢化完成液再与空气中的氧气进行氧化反应,得到的氧化液经纯水萃取、净化得到双氧水。工作液经处理后循环使用。其中氢化工序为整个生产工艺的核心,而氢化工序运行的效果,直接取决于钯催化剂的性能。钯催化剂作为蒽醌法过氧化氢生产中的一种昂贵的关键原料,在生产应用时必须结合其特点进行有效的控制,使钯催化剂安全平稳地使用, 否则,会影响钯催化剂效能正常发挥,造成浪费,影响产品产量质量,甚至造成难以弥补的损失。
知识点延伸:
双氧水即过氧化氢,化学式为H2O2,纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体,可任意比例与水混合,是一种强氧化剂,水溶液俗称双氧水,为无色透明液体。其水溶液适用于医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒。在一般情况下会分解成水和氧气,但分解速度极其慢,加快其反应速度的办法是加入催化剂——二氧化锰等或用短波射线照射。
谁知道甲醛的生产工艺?
目前,甲醛几乎都是采用甲醇空气氧化法制得的。按所用催化剂的不同类型,可以分为铁钼催化剂法和银催化剂法2种生产方法。目前,国外现有甲醛生产装置中约70%左右的装置使用银法生产工艺,近几年新建甲醛装置大部分采用铁钼法,我国甲醛生产厂家主要采用银法工艺。1 铁钼催化剂法
铁钼催化剂法是用Fe2O3、MnO3作催化剂,以铬和钴的氧化物作助催化剂,甲醇与过量空气混合,经净化、预热,在320-380℃温度下反应生成甲醛。该工艺路线以瑞典的Perstorp公司为典型。采用铁钼催化剂法工艺生产的甲醛装置生产能力较大,甲醇转化率高,可达95%-99%,甲醇消耗低,不需要蒸馏装置,可以生产高浓度的甲醛,甲醛成品中醇含量低,催化剂使用寿命长,但一次性投资大,电耗高。
2 银催化剂法
银催化剂法是用银丝网或铺成薄层的银粒为催化剂,过量的甲醇与空气在反应温度约为600-720℃条件下反应生成甲醛,银法工艺路线以德国BASF公司为代表。银法工艺简单,投资省,调节能力强,产品中甲酸含量少,尾气中含氢,可以燃烧,但是甲醇的转化率低,单耗高,催化剂寿命短,对甲醇纯度要求高,甲醛成品中甲醇含量高,只能生产低浓度甲醛。银催化剂法又可以分为两种生产工艺流程,一种是带有甲醛整流回收流程的循环工艺,另一种是不带甲醛整流回收流程的非循环工艺。两种工艺流程的选用依据主要是依据终产品甲醛的纯度。循环工艺是不完全转化法,甲醛转化率较低,但产品甲醛浓度高,醇含量低,且可根据用户的需求随时调节产品的甲醛浓度和醇含量;非循环工艺的甲醛生产成本和投资费用都较低,但其产品甲醛浓度不高且醇含量较高。