[發明專利]一種乙炔法氯乙烯合成反應工藝

在審

• 申請號: 202010867926.6
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112110788A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 顏藝專;胡夢麟;趙長森;竇余信;牛強
• 申請（專利權）人: 鄂爾多斯市瀚博科技有限公司
• 主分類號: C07C17/08
• 分類號: C07C17/08;C07C21/06
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 宋秀蘭

本發明涉及一種氯乙烯合成反應工藝，具體涉及一種乙炔法氯乙烯合成反應工藝，包括：(1)混合原料氣A進行絕熱催化反應，得到混合氣B；(2)混合氣B進行等溫催化反應，得到含氯乙烯的混合氣C，混合氣C進入后處理系統。本發明采用徑向與兩段式催化反應，取消了單獨的原料氣預熱器，減少了設備數量，節約了設備投資，降低了反應壓降，延長了催化劑壽命，同時提高了后續反應效率，使得轉化率＞98.5％、選擇性＞99％。

技術領域

本發明涉及一種氯乙烯合成反應工藝，具體涉及一種用于乙炔法氯乙烯合成的徑向絕熱等溫反應工藝。

背景技術

氯乙烯單體是聚氯乙烯聚合反應的原料，在電石法生產聚氯乙烯的過程中，乙炔裝置送來的乙炔氣經阻火器和預冷器冷卻到1-5℃左右，與氯化氫裝置送來的氯化氫氣體以1:1.05-1.1的分子配比混合，混合氣經冷卻脫水后再經過預熱器加熱至70-90℃，滿足起活溫度要求后再送入兩級串聯的氯乙烯合成轉化器，每一級轉化器可以由數臺并聯操作。第I級轉化器出口氣體中乙炔含量一般控制在20％-30％，第II級轉化器出口氣體中乙炔含量一般控制在1％-3％。生成的粗氯乙烯經過凈化、壓縮、精餾后送入后續工段生成聚氯乙烯。

乙炔和氯化氫非均相反應合成氯乙烯的方程式如下：

CHCH+HCl→CH₂CHCl+124.8kJ/mol

乙炔氫氯化反應是一種典型的強放熱反應，每摩爾反應會釋放出124.8kJ的能量。反應溫度對氯乙烯合成反應有較大影響。溫度升高有利于氯乙烯合成，但同時會造成催化劑活性組分流失，并增加二氯乙烯、二氯乙烷等副產物的生成。同時，不同催化劑要求不同的起活溫度要求，例如低汞催化劑要求的起活溫度為70-90℃，金系無汞催化劑要求的起活溫度約為130℃。

工業上采用單獨的換熱器對乙炔和氯化氫進行預熱，以保證催化劑要求的起活溫度。而氯乙烯合成轉化器一般采用固定列管式反應器，反應管直徑在長度在3000mm左右，管內裝填催化劑，反應氣由上而下軸向經過催化劑床層。反應放出的熱量通過殼程里的冷劑移出，冷劑一般采用水或者庚烷，冷劑與反應氣逆流換熱。

現有氯乙烯合成轉化器中存在明顯的熱點和軸向溫度分布，為了避免熱點溫度過高引起催化劑燒結、活性組分流失、壽命縮短，以及反應副產物增多，轉化器內除熱點外的床層溫度保持在相對較低的范圍內，盡管停留時間較長，但大部分空間內合成效率較低，不僅造成空間浪費，更加限制了單臺轉化器的反應效率和處理能力。

此外，乙炔分解爆炸臨界壓力僅為0.14MPa，因此氯乙烯合成必須保持在較小壓力下操作，一旦壓降明顯升高不僅會導致系統能耗增加，還會增加乙炔壓縮爆炸風險。因此，現有列管式反應器不僅對催化劑的大小和裝填要求較高，列管長度也不宜過長。受到長徑比的限制，轉化器直徑也不宜過大，使得現有列管式反應器的大型化較為困難。

專利文獻CN201611129302.4公開了一種乙炔法合成氯乙烯的反應工藝，該乙炔法合成氯乙烯的反應器，通過對反應器進行結構上的改進，使得乙炔法合成氯乙烯的反應器散熱效果和耐腐蝕性好，氯乙烯合成效率高且效果佳，其結構簡單，安裝便捷，能進一步地在固定床反應器內進行乙炔法合成氯乙烯的反應中發揮優勢。但使用汞催化劑環境污染嚴重。若要使用無汞催化劑，為滿足反應溫度要求，整個反應器需要保持在較高溫度下，容易導致催化劑失活。

專利文獻201810112960.5公開了一種非汞催化劑乙炔法氯乙烯合成工藝，經過兩次混合、預熱與轉化，反應得到粗氯乙烯。雖然轉化器通入乙炔氣濃度增大，有利用氯乙烯合成，促進乙炔轉化率升高，延長了催化劑使用壽命，但反應過程中需要預熱，反應器使用數量較多，反應工藝復雜，增加了反應成本。

基于以上現有技術中存在的問題，設計出一種既能滿足氯乙烯合成反應溫度，又能盡量避免催化劑失活，減少設備數量，同時有效利用系統能量的乙炔法氯乙烯合成反應工藝雖然很有必要，但仍然面臨許多挑戰。

發明內容