氯乙烯的制备及应用

背景及概述^[1][2]

氯乙烯结构简式CH2=CHCl,无色易液化的气体，具有醚类气味。难溶于水，可溶于乙醇、乙醚、丙酮等。易燃，易爆，爆炸极限3.6～26.4% (体积)。通常经呼吸道吸入，也可经皮肤吸收，属低毒。长期吸入高浓度氯乙烯可引起头痛、头晕、乏力、记忆力减退、四肢酸痛、多汗、雷诺氏症、肝脾肿大伴有肝功能异常，有的可出现硬皮病样改变及指(趾)端溶骨症。工人中肝血管肉瘤和肝癌发病率增高。氯乙烯已确定为人类致癌物。预防重点是设备和管道的密闭化，聚合釜内层加涂料减少清釜次数，清釜前先抽风或灌水排去剩留的氯乙烯，必要时应佩带送风防毒面具。流行病学调查表明，氯乙烯对人可引起肝血管肉瘤。聚氯乙烯清釜工发生肝血管肉瘤的相对危险度为400，潜伏期9～38年。国际癌症研究所(IARC)将氯乙烯列为人类化学致癌物(证据充分)。我国规定车间空气中最高容许浓度为30mg/m³。

制备^[3][4][5]

目前工业上氯乙烯生产方法主要有乙烯法、乙烷氧氯化法和乙炔法三种。乙炔法工艺合成氯乙烯是最早实现工业化的技术路线。

20世纪30年代，德国科学家以氯化汞作催化剂，乙炔和氯化氢为反应原料合成氯乙烯，并最终实现了工业化生产。该工艺技术走的是 一条典型的煤化工路线，首先利用焦炭和生石灰反应生产电石，再以生成的电石为原料与水反应制得乙炔，最后乙炔和氯化氢以氯化汞为催化剂加成制得氯乙烯。该技术工艺简单、投资小，技术成熟，适合我国发展应用，问题是采用乙炔法生产氯乙烯必须从根本上解决的 汞污染。

因此，开发绿色生产氯乙烯工艺和开发无毒环保的非汞催化剂成为摆在整个氯乙 烯行业面前亟待解决的问题，是乙炔法合成聚氯乙烯树脂工艺技术革新和可持续发展的基石和核心。

方法1：氯乙烯由乙炔与氯化氢在催化剂作用下加成制得 (乙炔法)，但此法耗电量太大。近年来，随着石化工业的发展，氯乙烯可由石油炼厂气中的乙烯与氯加成后脱氯化氢制得 (乙烯法)。

方法2：一种绿色催化生产氯乙烯和三氯乙烯的方法。该方法以乙炔为碳源、四氯乙烷为氯源，在无毒无害的绿色催化剂的作用下一步生成氯乙烯和三氯乙烯。催化剂为FeCl3、CaCl2、AlCl3、SnCl2和TiCl4中的一种或多种物质。催化反应过程为：将乙炔通入装有催化剂和四氯乙烷混合物的管式反应器中，在催化剂的作用下乙炔被氯化，生成氯乙烯，同时副产三氯乙烯；反应物经分离后可得到纯净的氯乙烯和三氯乙烯。该方法生成氯乙烯避开了现生产中的乙炔氢氯化生产氯乙烯的汞催化剂或钡催化剂，真正意义上实现了氯乙烯的无害化生产。

方法3：一 种聚氯乙烯生产中氯乙烯的精制方法，该方法能够有效的克服氯乙烯 生产过程中所存在的问题。所采用的技术方案是：原料和碱水混合后进入水分离器，在碱水的作用下水和氯乙烯分层，分层后的水层从水分离器的底部排出，顶部的氯乙烯层打入精馏塔中，从而有效的降低了原料中的水浓度。精馏塔为塔板数为40～150块的板式塔，第二精馏塔为塔板数为48～180块的板式塔，并且采用高效导向筛板技术，从而能够在第二精馏塔的塔顶得到纯度较高的氯乙烯产品。随着氯乙烯装置生产能力的逐渐提高，副产物的产量也在不断增加，于是对二氯乙烯、二氯乙烷、三氯乙烷等副产物的回收不仅可以有效降低对环境的污染，而且能够实现更多的经济效益。

使用本发明所公布的聚氯乙烯生产中氯乙烯的精制方法，可以从第三精馏塔塔顶回收二氯乙烯，从第四精馏塔塔顶回收二氯乙烷，塔底回收三氯乙烷等其它物质。在生产中使用的传统塔板通常存在使用周期较短，经常需要维修等缺点，这严重阻碍了工厂效益的提高，而在本发明中采用高效导向筛板技术，在提高产品质量的同时能够防止塔板堵塞，延长安全生产周期。

应用^[1]{6}}

氯乙烯可用于聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯共聚物、丙烯腈-氯乙烯共聚物的合成，也可用作致冷剂或杀虫剂的喷射剂。其应用举例：氯乙烯生产高分子材料聚氯乙烯。聚氯乙烯，简称PVC，是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物，物理外观为白色粉末，无毒、无臭，其化学稳定性很高，具有良好的可塑性。

聚氯乙烯树脂是五大通用树脂中用量的品种，广泛应用于建筑、汽车、高铁、船舶、航空航 天和国防军工等诸多领域，在国民经济和社会发展中具有非常重要的地位。氯乙烯生产聚氯乙烯的工艺，它合理利用了氯乙烯的转化热量，节能降耗；压缩设备选用螺杆压缩机，自动化程度高，能耗低；根据温度不同合理选择聚合釜的冷却介质，缩短了聚合釜的聚合反应时间，提升了产量，增加了效益。

主要参考资料

[1]  卫生学大辞典

[2] 环境科学大辞典

[3] 中国中学教学百科全书·化学卷

[4] CN201611254579.X 一种绿色催化生产氯乙烯和三氯乙烯的方法 

[5] CN201110187203.2 聚氯乙烯生产中氯乙烯的精制方法 

[6] CN201710208131.2 一种粗品氯乙烯生产高分子材料聚氯乙烯的工艺