CN101830773A - 一种氯化铵分解制氯乙烯的方法 - Google Patents

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Abstract

一种氯化铵分解制氯乙烯的方法，涉及一种氯乙烯的制备方法。制备以活性炭为载体的催化剂：将催化剂溶于水中，加盐酸至催化剂溶液澄清、不浑浊，再加入活性炭，混合均匀后烘干，即制得以活性炭为载体的催化剂；氯化铵的分解与氯乙烯的合成：将氯化铵升华后与乙炔气体混合，通入装有以活性炭为载体的催化剂的反应器中反应，反应产物用水吸收氨气后，将剩余气体冷冻压缩，即可得到液体氯乙烯产品。突出优点是将氯化铵与乙炔在催化剂作用下直接制得氯乙烯并回收氨气，提供了一种非汞催化电石法制氯乙烯的新工艺，可彻底解决我国电石法制氯乙烯工业的汞污染问题，同时，这是一种非电解法制氯乙烯的工艺，因此又可大量节约电能。

Description

一种氯化铵分解制氯乙烯的方法
技术领域
本发明涉及一种氯乙烯的制备方法，特别是一种用氯化铵和乙炔直接合成氯乙烯的方法。
背景技术
氯化铵是侯氏制碱法的副产物，随着纯碱工业规模的不断扩大，氯化铵产量与日俱增。目前，氯化铵主要作化肥使用，但有不少忌氯作物不能适用，且大量使用氯化铵易使土壤酸化，并抑制某些微生物的生长，容易对土壤造成危害。同时，随着尿素工业的发展，尿素产能已能满足国内氮肥市场的需求。因此，氯化铵退出氮肥市场是大势所趋。
目前，不少研究机构和纯碱企业都在研究氯化铵的综合利用问题，主要方案都是回收氨进行制碱循环，而将氯转化为氯化氢、氯气及氯甲烷、氯乙烯等有机氯产品，虽有不少相关报道和专利申请，但目前尚无成功的工业化装置和生产工艺。
本申请人在公开号为CN101302138的发明专利申请中提供一种氯乙烯的制备方法，将氯化镍粉末与氯化亚铜粉末混合均匀，装入反应器内，按质量百分比，氯化亚铜粉末的加入量为氯化镍粉末的0.5％～5％；控制温度在350～450℃，通入乙烯与氧气的混合物，或乙烷与氧气的混合物，使气固充分接触反应；将反应器送出的气体冷却到常温，使反应产生的水份冷凝，将水份分离并集中处理；除水后的气体经压缩至至少0.5MPa，冷却到10℃以下，使氯乙烯液化，得到氯乙烯产品。
公开号为CN101514140的发明专利申请公开一种乙炔氢氯化反应制备氯乙烯的方法。其特点是将溶剂13～120重量份，稀释剂3～20倍于溶剂重量加入带有搅拌器的混合器内，在室温下混合均匀后，再加入贵金属氯化物1重量份，贱金属氯化物0.1～6.8重量份，搅拌溶解获得非汞催化剂。然后将液相非汞催化剂装填于带有瓷环的管式反应器内，反应气以C2H2∶HCl＝1∶1～1.5的摩尔比，乙炔空速30～120h-1，经混合器混合均匀后，从反应器下端的气体分布板由下而上的进入液相催化反应区，于温度140～160℃进行氢氯化反应，获得氯乙烯。分析反应尾气，得知乙炔的转化率为70～95％，氯乙烯选择性96～99％。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氯化铵分解制氯乙烯的方法。
本发明的反应方程式为C2H2+NH4Cl→C2H3Cl+NH3。
本发明包括以下步骤：
1)制备以活性炭为载体的催化剂：
将催化剂溶于水中，加盐酸至催化剂溶液澄清、不浑浊，再加入活性炭，混合均匀后烘干，即制得以活性炭为载体的催化剂；
2)氯化铵的分解与氯乙烯的合成：
将氯化铵升华后与乙炔气体混合，通入装有以活性炭为载体的催化剂的反应器中反应，反应产物用水吸收氨气后，将剩余气体冷冻压缩，即可得到液体氯乙烯产品。
在步骤1)中，所述催化剂可采用氯化镧、氯化钡等中的至少一种，所述催化剂和活性炭，按质量百分比，催化剂为3％～30％，其余为活性炭；所述烘干可在空气中烘干，烘干的温度可为150～250℃，所述烘干也可以氮气保护下烘干，烘干的温度可为150～800℃。
在步骤2)中，所述反应的温度可控制在300～360℃，反应的时间可为0.5～20min，所述乙炔与氯化铵的摩尔比可控制在1∶(0.5～2)。
与现有的氯乙烯的制备方法相比，本发明的突出优点是将氯化铵与乙炔在催化剂作用下直接制得氯乙烯并回收氨气，提供了一种非汞催化电石法制氯乙烯的新工艺，可彻底解决我国电石法制氯乙烯工业的汞污染问题，同时，这是一种非电解法制氯乙烯的工艺，因此又可大量节约电能。目前，国内电石法氯乙烯吨产品耗汞约50g，每年耗汞超过500T；现有工艺采用电解食盐水制得氯气和氢气，再用氢气与氯气合成氯化氢，氯化氢再和乙炔反应得氯乙烯，每吨氯乙烯耗氯约0.6T，耗电约1500度。综上所述，本工艺可彻底解决汞污染并大量节约电能，是一种节能减排的绿色环保工艺。
具体实施方式
实施例1：将20g氯化镧加入150ml水中，加盐酸至全部溶解后，加入80g活性炭，使之充分混合均匀，然后在180℃下烘干，制得催化剂。将1∶1(摩尔比)的乙炔与氯化铵混合气，通入装有上述催化剂的反应器中，控制反应温度在320℃，反应时间约5min。反应产物用水吸收氨气后，剩余气体冷冻压缩，即可得到液态氯乙烯产品。以乙炔计，一次转化率在60％以上，氯乙烯的选择性达95％以上。
实施例2：将20g氯化钡加入150ml水中，全部溶解后，加入80g活性炭，使之充分混合均匀，然后在150℃下烘干，制得催化剂。将1∶0.5(摩尔比)的乙炔与氯化铵混合气，通入装有上述催化剂的反应器中，控制反应温度在300℃，反应时间约20min。反应产物用水吸收氨气后，剩余气体冷冻压缩，即可得到液态氯乙烯产品。以乙炔计，一次转化率在30％以上，氯乙烯的选择性达95％以上。
实施例3：将15g氯化镧和15g氯化钡加入150ml水中，加盐酸使之全部溶解后，加入70g活性炭，使之充分混合均匀，然后在160℃下烘干，制得催化剂。将1∶1.2(摩尔比)的乙炔与氯化铵混合气，通入装有上述催化剂的反应器中，控制反应温度在330℃，反应时间约10min。反应产物用水吸收氨气后，剩余气体冷冻压缩，即可得到液态氯乙烯产品。以乙炔计，一次转化率在60％以上，氯乙烯的选择性达95％以上。
实施例4：将10g氯化镧加入150ml水中，加盐酸使之全部溶解后，加入90g活性炭，使之充分混合均匀，然后在250℃下烘干，制得催化剂。将1∶1.5(摩尔比)的乙炔与氯化铵混合气，通入装有上述催化剂的反应器中，控制反应温度在340℃，反应时间约2min。反应产物用水吸收氨气后，剩余气体冷冻压缩，即可得到液态氯乙烯产品。以乙炔计，一次转化率在60％以上，氯乙烯的选择性达95％以上。
实施例5：将10g氯化钡加入150ml水中，全部溶解后，加入90g活性炭，使之充分混合均匀，然后在氮气保护下烘干，烘干的温度为150℃，制得催化剂。将1∶1.5(摩尔比)的乙炔与氯化铵混合气，通入装有上述催化剂的反应器中，控制反应温度在350℃，反应时间约1min。反应产物用水吸收氨气后，剩余气体冷冻压缩，即可得到液态氯乙烯产品。以乙炔计，一次转化率在60％以上，氯乙烯的选择性达95％以上。
实施例6：将10g氯化镧和10g氯化钡加入150ml水中，加盐酸使之全部溶解后，加入80g活性炭，使之充分混合均匀，然后在氮气保护下烘干，烘干的温度为400℃，制得催化剂。将1∶2(摩尔比)的乙炔与氯化铵混合气，通入装有上述催化剂的反应器中，控制反应温度在360℃，反应时间约0.5min。反应产物用水吸收氨气后，剩余气体冷冻压缩，即可得到液态氯乙烯产品。以乙炔计，一次转化率在60％以上，氯乙烯的选择性达95％以上。
实施例7：将3g氯化钡加入150ml水中，全部溶解后，加入97g活性炭，使之充分混合均匀，然后在氮气保护下烘干，烘干的温度为800℃，制得催化剂。将1∶1(摩尔比)的乙炔与氯化铵混合气，通入装有上述催化剂的反应器中，控制反应温度在350℃，反应时间约7min。反应产物用水吸收氨气后，剩余气体冷冻压缩，即可得到液态氯乙烯产品。以乙炔计，一次转化率在60％以上，氯乙烯的选择性达95％以上。

Claims (8)

1.一种氯化铵分解制氯乙烯的方法，其特征在于其反应方程式为C2H2+NH4Cl→C2H3Cl+NH3。
2.如权利要求1所述的一种氯化铵分解制氯乙烯的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)制备以活性炭为载体的催化剂：
将催化剂溶于水中，加盐酸至催化剂溶液澄清、不浑浊，再加入活性炭，混合均匀后烘干，即制得以活性炭为载体的催化剂；
2)氯化铵的分解与氯乙烯的合成：
将氯化铵升华后与乙炔气体混合，通入装有以活性炭为载体的催化剂的反应器中反应，反应产物用水吸收氨气后，将剩余气体冷冻压缩，即可得到液体氯乙烯产品。
3.如权利要求2所述的一种氯化铵分解制氯乙烯的方法，其特征在于在步骤1)中，所述催化剂为氯化镧、氯化钡中的至少一种。
4.如权利要求2或3所述的一种氯化铵分解制氯乙烯的方法，其特征在于在步骤1)中，所述催化剂和活性炭，按质量百分比，催化剂为3％～30％，其余为活性炭。
5.如权利要求2所述的一种氯化铵分解制氯乙烯的方法，其特征在于在步骤1)中，所述烘干是在空气中烘干，烘干的温度为150～250℃。
6.如权利要求2或5所述的一种氯化铵分解制氯乙烯的方法，其特征在于在步骤1)中，所述烘干是在氮气保护下烘干，烘干的温度为150～800℃。
7.如权利要求2所述的一种氯化铵分解制氯乙烯的方法，其特征在于在步骤2)中，所述反应的温度控制在300～360℃，反应的时间为0.5～20min。
8.如权利要求2所述的一种氯化铵分解制氯乙烯的方法，其特征在于在步骤2)中，所述乙炔与氯化铵的摩尔比控制在1∶0.5～2。
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