CN108546228A - 一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法 - Google Patents

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Abstract

一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法，属于化工产品的制备方法领域，该方法以乙炔和氯气为原料，将乙炔和氯气通入装有催化剂、光源和四氯乙烷的塔式反应器中，在催化剂和光的作用下，乙炔被加成氯化，一步生成五氯乙烷3CL2+C2H2 → C2HCL5+HCL。本发明简化了现有生产五氯乙烷的工序，实现了一步生成五氯乙烷，降低了生产成本。

Description

一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法
技术领域
本发明属于化工产品的制备方法领域，特别涉及一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法。
技术背景
五氯乙烷是生产四氯乙烯的重要原料，由于四氯乙烯对臭氧层的破坏能力较小，ODP（臭氧层破坏指数）为0.15，可以代替现形使用的氟氯烃而减小对大气层的破坏，因此四氯乙烯的生产受到广泛的关注。四氯乙烯主要用作化工原料,可以生产制冷剂FC-125(替代CFC-12)，以及溶剂、干洗剂、金属脱脂溶剂，也可用作驱肠虫药，脂肪类萃取剂等。作为清洗剂主要用于家电、汽车、精密机械、微电子等行业作金属部件、电子元件的清洗等。近些年，四氯乙烯在溶剂、清洗剂以及制冷剂等方面的应用越来越广泛，目前全球每年的需求量在100万吨以上，主要集中在欧美地区以及中国。欧美主要用作溶剂、清洗剂和发泡剂，我国主要用于生产制冷剂。
四氯乙烯的生产有石油法和乙炔法两种。石油法是采用C2烃乙烯、乙烷或C2氯代烃经氧氯化反应，可以直接得到三氯乙烯、四氯乙烯，欧美地区多采用该方法。乙炔法是将乙炔氯化得到四氯乙烷，四氯乙烷脱氯化氢得到三氯乙烯、三氯乙烯再加氯得到五氯乙烷，五氯乙烷脱氯化氢得到四氯乙烯。目前，我国主要采用这种方法生产四氯乙烯。其化学方程式为：
2C2H2 + 5Cl2 → C2H2Cl4 + C2HCl5 + HCl
C2H2Cl4 + C2HCl5 → C2HCl3 + C2Cl4 + 2HCl
该方法工艺生产流程复杂，需要设备及控制点繁琐，实际生产过程五氯乙烷转化率仅为20%-40%，过程产成品以四氯乙烷转化率60%-75%，目前均采取该工艺路线进行生产，五氯乙烷生产成本较高。
发明内容
本发明的目的针对现有技术的不足之处，提供一种低成本的五氯乙烷的制备方法。
为实现本发明目的技术方案如下：
一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法，以乙炔和氯气为原料，将乙炔和氯气通入装有催化剂、光源和四氯乙烷的塔式反应器中，在催化剂和光的作用下，乙炔被加成氯化，一步生成五氯乙烷3CL2+C2H2 → C2HCL5+HCL。
氯气与乙炔气按1:3比例同时进料，在母液底端乙炔进料，侧部90度进料氯气，母液采用95%五氯乙烷，制备过程反应温度80～150℃，金属卤化物催化和光照条件下，乙炔转化率85～100%，五氯乙烷选择性30～60%。
所述的催化剂为AlCl3、SnCl4、SbCl3、TiCl4、ZnCl2或FeCl3中的一种或多种复合，催化剂用量为反应液的0.2～1.5%。光源为紫外光或可见光，波长200～700nm。
本发明的显著效果为：简化了现有生产五氯乙烷的的工序，实现了一步生成五氯乙烷，降低了生产成本。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明方法。实施例的产物检测工具采用安捷伦6890N/5937（GC/MS）气相色谱/质谱联用仪。
实施例一
一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法，在φ1000陶瓷塔式反应器光照下，塔体升温至80℃，准备开始投料反应。氯气与乙炔气1:3同时进料，在母液底端乙炔进料，侧部90度进料氯气，母液采用95%五氯乙烷，催化剂AlCl3、SnCl4、SbCl3、TiCl4、ZnCl2混合按照1：0.5：1：0.2：1比例投入2550克。
反应转化得32%五氯乙烷。
实施例二
一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法，在φ1000陶瓷塔式反应器光照下，塔体升温至120℃，准备开始投料反应。氯气与乙炔气1:3同时进料，在母液底端乙炔进料，侧部90度进料氯气，母液采用95%五氯乙烷，催化剂AlCl3、SnCl4、SbCl3、TiCl4、ZnCl2混合按照1：0.5：1：0.2：1比例投入2550克。反应转化得60%五氯乙烷。
实施例三
一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法，在φ1000陶瓷塔式反应器至光照下，塔体升温至150℃，准备开始投料反应。氯气与乙炔气1:3同时进料，在母液底端乙炔进料，侧部90度进料氯气，母液采用95%五氯乙烷，催化剂AlCl3、SnCl4、SbCl3、TiCl4、ZnCl2混合按照1：0.5：1：0.2：1比例投入2550克。反应转化得48%五氯乙烷。
氯气与乙炔气在反应器内停留时间为7s，调整催化剂比例最终得出结论为：
最优反应参数：温度120℃，催化剂比例AlCl3和SbCl3为1：1，光照波长370nm，五氯乙烷转化率60%。

Claims (5)

1.一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法，其特征在于该方法以乙炔和氯气为原料，将乙炔和氯气通入装有催化剂、光源和四氯乙烷的塔式反应器中，在催化剂和光的作用下，乙炔被加成氯化，一步生成五氯乙烷3CL2+C2H2→C2HCL5+HCL。
2.根据权利要求1所述的一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法，其特征在于，氯气与乙炔气按1:3比例同时进料，在母液底端乙炔进料，侧部90度进料氯气，母液采用95%五氯乙烷，制备过程反应温度80～150℃。
3.根据权利要求1所述的一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法，其特征在于催化剂为AlCl3、SbCl3、FeCl3、SnCl2和TiCl4中的一种或多种的组合物，最优催化剂为1:1的AlCl3和SbCl3。
4.根据权利要求1所述的一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法，其特征在于催化剂在四氯乙烷中的含量为0. 2～1.5%。最优催化剂用量为0.8%。
5.根据权利要求1所述的一种由乙炔和氯气反应直接生产五氯乙烷的方法，其特征在于光源为紫外光或可见光，波长为200～700nm。最优光源波长为370nm。
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