CN102775269A - 三氯乙烯气相催化生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是三氯乙烯气相催化生产方法。乙炔和氯气通过干燥过程后，分别送入乙炔氯化塔，乙炔与氯气进行氯化反应，然后通过四氯乙烷塔和精四氯乙烷汽化器气化，再通过裂解反应器反应后，通入解吸塔和低沸塔后到达三氯乙烯塔，形成三氯乙烯产品，脱出三氯乙烯后的物质经过中间塔处理后通入四氯乙烯塔形成四氯乙烯产品。分离四氯乙烯后的母液返回到四氯乙烷塔后部继续参与反应，而经过解吸塔后的物料再经过吸附塔吸附氯化氢，剩余物送达制碱厂用于生产聚氯乙烯原料。本发明方法在生产三氯乙烯的同时获得四氯乙烯产品，副产物还能够用于生产聚氯乙烯产品的原料。适宜利用乙炔和氯气生产三氯乙烯产品中应用。

Description

三氯乙烯气相催化生产方法

技术领域

本发明提出的是化工领域产品的生产方法，具体地说是三氯乙烯气相催化生产方法。

背景技术

现有三氯乙烯的制取方法：氯乙酸最早于1841年首次发现，1857年在实验中使乙酸在阳光直接照射下进行氯化反应制得氯乙酸。目前，氯乙酸的生产方法有氯乙烯、氯乙酰氯水解法、三氯乙烯水解法、氯乙炔法、四氯乙烯法、丙三醇法、二氯乙酸法、三氯乙醛法、氯乙醇氧化法、乙烯酮氧化法和乙酸催化氯化法等十多种。工业生产方法主要有三氯乙烯水解法、氯乙酰氯法以及乙酸催化氯化法三种。 三氯乙烯水解法是三氯乙烯在以93%的硫酸为催化剂，反应温度为160-180℃的条件下，通过控制三氯乙烯和水的比例，进行水解反应生成氯乙酸。该法可以达到高纯度的氯乙酸，产率可以达到90%，不足之处是副产盐酸较多，每吨产品可以副产30%的盐酸2.57吨，生产消耗定额偏高，工艺流程长，生产成本高。目前该法主要被欧洲的一些氯乙酸生产厂家所采用。 氯乙酰氯法是氯乙酰氯在碱性条件下水解得到氯乙酸，由于受到原料的限制，目前该法已经很少有生产厂家采用。 乙酸催化氯化法是目前国内外生产氯乙酸最主要的方法。它又可分为间歇式生产工艺和连续化生产工艺两种。间歇式生产工艺是一般硫磺粉为催化剂，控制其用量约为乙酸总量的3%（质量百分数），反应采用二级串联氯化，主锅在90℃下通氯气，控制反应温度为96-100℃，副锅反应温度为85-90℃，当反应终点密度为1.35时即为反应终点。保温反应1小时后加入循环母液冷却结晶，在凝固点以上1-2℃加入晶种，缓慢冷却至25℃左右，经抽滤或离心分离制得产品。尾气氯化氢送填料吸收塔回收副产盐酸。目前，国外该法已经被淘汰，而我国的生产厂家主要采用该法进行生产，该法生产工艺虽然比较简单，但消耗高，产量低，所得产品质量差，生产周期长，生产成本高、三废污染严重，催化剂硫磺粉不仅污染主产品，也污染副产品盐酸，有时还造成管道设备的堵塞，使生产不正常，使得产品的应用范围受到一定的限制。 连续法氯乙酸生产工艺是以乙酸、液氯为原料，醋酐和硫酸为催化剂，经乙酸氯化、蒸馏、结晶、分离、干燥等过程制得氯乙酸。该法所得产品质量高，原料消耗少，且对原料氯要求不太苛刻，可以用液氯尾气或气氯生产，不足之处是反应转化率低，仅有45%左右，增加了蒸汽消耗和电耗。目前该法是世界上生产氯乙酸的主要方法，美国、日本、德国、荷兰、加拿大等国的大型氯乙酸生产企业均采用该法进行生产。

经过专利检索，有一种皂化法生产三氯乙烯的方法被提出，其说明书摘要的内容是：本发明涉及一种皂化法生产三氯乙烯的工艺方法和装置，具体涉及采用大持液量立体传质塔板反应精馏塔制备三氯乙烯的工艺。该工艺方法是将氢氧化钙溶液从反应精馏塔上部加入，四氯乙烷从反应精馏段底部加入，反应精馏塔顶部得到较高纯度的三氯乙烯。本发明塔板持液量明显提高，塔板上清液层高度可以在２０－４００ｍｍ范围内任意调整，以满足反应精馏对持液量的要求。同时在此液层高度范围内，单层塔板压力降小于０．６ｋＰａ。单塔的转化率明显提高，反应精制塔顶部可得到纯度≥９８％的三氯乙烯。

发明内容

为了克服现有三氯乙烯生产方法的缺陷，本发明提出了三氯乙烯气相催化生产方法。该方法通过乙炔干燥工序，乙炔氯化工序，裂解脱HCL工序，反应物分离工序和回收工序，解决三氯乙烯气相法生产的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

乙炔和氯气通过干燥过程后，分别送入乙炔氯化塔，乙炔与氯气进行氯化反应，然后通过四氯乙烷塔和精四氯乙烷汽化器气化，再通过裂解反应器反应后，通入解吸塔和低沸塔后到达三氯乙烯塔，形成三氯乙烯产品，脱出三氯乙烯后的物质经过中间塔处理后通入四氯乙烯塔形成四氯乙烯产品。分离四氯乙烯后的母液返回到四氯乙烷塔后部继续参与反应，而经过解吸塔后的物料再经过吸附塔吸附氯化氢，剩余物送达制碱厂用于生产聚氯乙烯原料。

积极效果，本发明方法具有过程简单，并且在生产三氯乙烯的同时获得四氯乙烯产品，副产物还能够用于生产聚氯乙烯产品的原料。适宜利用乙炔和氯气生产三氯乙烯产品中应用。

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

据图1所示，乙炔和氯气通过干燥过程后，分别送入乙炔氯化塔，乙炔与氯气进行氯化反应，然后通过四氯乙烷塔和精四氯乙烷汽化器气化，再通过裂解反应器反应后，通入解吸塔和低沸塔后到达三氯乙烯塔，形成三氯乙烯产品，脱出三氯乙烯后的物质经过中间塔处理后通入四氯乙烯塔形成四氯乙烯产品。分离四氯乙烯后的母液返回到四氯乙烷塔后部继续参与反应，而经过解吸塔后的物料再经过吸附塔吸附氯化氢，剩余物送达制碱厂用于生产聚氯乙烯产品的原料。

原料选择：

乙炔：乙炔含量：≥98.5% wt％ ，磷化氢含量：≤0.002% wt％，硫化氢含量：≤1.498% wt％，含少量水份和惰性气体。硝酸银试纸检验不变色。

氯气：氯气含量：≥99.5%  wt％，水份含量≤0.002% wt％，惰性气体含量≤0.498% wt％。

乙炔氯化催化剂为三氯化铁，氯化铁含量≥98.6%；

脱HCl反应催化剂是浸渍氯化钡溶液的活性炭颗粒，寿命＞2500小时，磨损强度＞90%，长度3～6mm，粒度＞5.5mm＜5.0%，粒度＞2.75～1.0mm＜15%。

乙炔干燥工序：乙炔气经压缩机升压至0.1MPa，经冷却除水后进入干燥塔，用变压吸附方法，使乙炔水份≤20ppm，乙炔与干燥后氯气进入氯化塔。

乙炔氯化工序：将四、五氯乙烷气化后，在设定条件下，导入装有催化剂的固定床反应器，四氯乙烷脱HCl生成三氯乙烯，五氯乙烷转化为四氯乙烯。

裂解脱HCL工序：反应物脱除HCl后，经多塔分离制得成品三、四氯乙烯。

反应物分离工序：生成的四氯乙烷在塔顶冷凝器冷凝后连续采出，注入粗四氯乙烷贮罐。粗四氯乙烷用泵连续打入预热器预热后进入四氯乙烷塔中部，塔顶馏出物去回收塔。釜液采出后作为精四氯乙烷经汽化器进入脱HCl反应器。四氯乙烷在催化剂床层中发生分解反应，生成TCE和HCl。经换热器降温后的气相物料，在解吸塔除去HCl后，进入中间物料罐，HCl则经捕集器除去夹带的TCE送往氯化氢处理工序。反应液用泵连续打入低沸塔，塔顶馏出的低沸物去回收工序；釜液用泵送入TCE塔，严格控制回流比，塔顶采出纯度≥99.96%的TCE，加稳定剂后作为商品。

釜液经中间罐用泵打入中间塔，塔顶采出三、四氯乙烯混合物，返回解吸塔釜液罐，TCE含量低于0.1%的釜液则用泵注入PCE塔，塔顶采出纯度为99%以上的PCE，加稳定剂后作为商品。

PCE塔釜液为含有少量PCE的未反应四氯乙烷，返回精四氯乙烷罐循环使用。经过纤维捕集器捕集后的HCl气体进入HCl吸附塔，除去微量TCE后用罗茨鼓风机送往PVC工段。

回收工序：

四氯乙烷塔顶液、低沸塔顶液、氯化塔残液、高沸塔残液以及其它所有回收液经由碱洗塔间歇蒸馏塔间歇蒸馏，得到的各馏分分别送往各工序储罐作为商品。

各反应器控制参数：

乙炔氯化反应器反应温度90～130℃, ***余压0.008～0.026MPa, 每台反应器乙炔流量70.79Nm³/h, 每台反应器氯气流量132.15Nm³/h;

四氯乙烷塔釜温150℃, 顶温105℃, 进料量3350kg/h;

脱HCl反应器反应温度200～295℃, 四氯乙烷流量970kg/h;

解吸塔釜温95℃, 顶温90℃, 进料量3970 kg/h;

低沸塔釜温93℃, 顶温85℃, 进料量3340 kg/h;

三氯乙烯塔釜温136℃, 顶温87℃, 进料量3335kg/h;

中间塔釜温148℃, 顶温90℃, 进料量840kg/h;

四氯乙烯塔釜温152℃, 顶温120℃, 进料量740 Kg /h。

采用本发明生产方法所生产的产品技术指标：

色度（PT--Co）≤15；

密度 (g/cm3 20℃) 1.46～1.466；

蒸馏试验(0℃ 101.325 kPa)；

初馏点℃≥85.5；

干点℃≤91.0；

馏出95%（V/Y）的温度℃≤88.5；

蒸馏残渣%≤0.005；

酸度以HCI计%或 碱度以NaOH计%≤0.001≤0.025；

水份%≤0.01；

游离氯合格；

加速氧化试验后酸度以HCL计%≤0.02；

纯度优级:99.96% ，一级: 99.5%。 

Claims (8)

1.三氯乙烯气相催化生产方法，其特征是：

乙炔和氯气通过干燥过程后，分别送入乙炔氯化塔，乙炔与氯气进行氯化反应，然后通过四氯乙烷塔和精四氯乙烷汽化器气化，再通过裂解反应器反应后，通入解吸塔和低沸塔后到达三氯乙烯塔，形成三氯乙烯产品，脱出三氯乙烯后的物质经过中间塔处理后通入四氯乙烯塔形成四氯乙烯产品；

分离四氯乙烯后的母液返回到四氯乙烷塔后部继续参与反应，而经过解吸塔后的物料再经过吸附塔吸附氯化氢，剩余物送达制碱厂用于生产聚氯乙烯产品的原料。

2.根据权利要求1所述的三氯乙烯气相催化生产方法，其特征是：

原料选择：

乙炔：乙炔含量：≥98.5% wt％，磷化氢含量：≤0.002% wt％，硫化氢含量：≤1.498% wt％，含少量水份和惰性气体；

氯气：氯气含量：≥99.5% wt％，水份含量≤0.002% wt％，惰性气体含量≤0.498% wt％；

乙炔氯化催化剂三氯化铁含量≥98.6%；脱HCl反应催化剂寿命＞2500小时，磨损强度＞90%，长度3～6mm，粒度＞5.5mm，＜5.0%，粒度＞2.75～1.0mm＜15%。

3.根据权利要求1所述的三氯乙烯气相催化生产方法，其特征是：乙炔干燥工序：乙炔气经压缩机升压至0.1MPa，经冷却除水后进入干燥塔，用变压吸附方法，使乙炔水份≤20ppm，乙炔与干燥后氯气进入氯化塔。

4.根据权利要求1所述的三氯乙烯气相催化生产方法，其特征是：乙炔氯化工序：将四、五氯乙烷气化后，在设定条件下，导入装有催化剂的固定床反应器，四氯乙烷脱HCl生成三氯乙烯，五氯乙烷转化为四氯乙烯。

5.根据权利要求1所述的三氯乙烯气相催化生产方法，其特征是：裂解脱HCL工序：反应物脱除HCl后，经多塔分离制得成品三、四氯乙烯。

6.根据权利要求1所述的三氯乙烯气相催化生产方法，其特征是：反应物分离工序：生成的四氯乙烷在塔顶冷凝器冷凝后连续采出，注入粗四氯乙烷贮罐；

粗四氯乙烷用泵连续打入预热器预热后进入四氯乙烷塔中部，塔顶馏出物去回收塔；釜液采出后作为精四氯乙烷经汽化器进入脱HCl反应器；四氯乙烷在催化剂床层中发生分解反应，生成TCE和HCl；经换热器降温后的气相物料，在解吸塔除去HCl后，进入中间物料罐，HCl则经捕集器除去夹带的TCE送往氯化氢处理工序；反应液用泵连续打入低沸塔，塔顶馏出的低沸物去回收工序；釜液用泵送入TCE塔，严格控制回流比，塔顶采出纯度≥99.96%的TCE成品；

釜液经中间罐用泵打入中间塔，塔顶采出三、四氯乙烯混合物，返回解吸塔釜液罐，TCE含量低于0.1%的釜液则用泵注入PCE塔，塔顶采出纯度为99%以上的PCE成品；

PCE塔釜液为含有少量PCE的未反应四氯乙烷，返回精四氯乙烷罐循环使用；

经过纤维捕集器捕集后的HCl气体进入HCl吸附塔，除去微量TCE后用罗茨鼓风机送往PVC工段。

7.根据权利要求1所述的三氯乙烯气相催化生产方法，其特征是：回收工序：四氯乙烷塔顶液、低沸塔顶液、氯化塔残液、高沸塔残液以及其它所有回收液经由碱洗塔间歇蒸馏塔间歇蒸馏，得到的各馏分分别送往各工序储罐储存。

8.根据权利要求1所述的三氯乙烯气相催化生产方法，其特征是：各反应器控制参数：

乙炔氯化反应器反应温度90～130℃, ***余压0.008～0.026MPa, 每台反应器乙炔流量70.79Nm³/h, 每台反应器氯气流量132.15Nm³/h;

四氯乙烷塔釜温150℃, 顶温105℃, 进料量3350kg/h;

脱HCl反应器反应温度200～295℃, 四氯乙烷流量970kg/h;

解吸塔釜温95℃, 顶温90℃, 进料量3970 kg/h;

低沸塔釜温93℃, 顶温85℃, 进料量3340 kg/h;

三氯乙烯塔釜温136℃, 顶温87℃, 进料量3335kg/h;

中间塔釜温148℃, 顶温90℃, 进料量840kg/h;

四氯乙烯塔釜温152℃, 顶温120℃, 进料量740 Kg /h。

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