常規(guī)法和兩段法生產(chǎn)氯乙烯的工藝對比分析

薛興財　張志勇

摘 要：隨著社會的不斷進步與發(fā)展，PVC樹脂在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用越來越廣泛，而PVC樹脂的原料氯乙烯的需求量也逐年增加，根據(jù)國內(nèi)外資料顯示，生產(chǎn)氯乙烯的方法根據(jù)采用原料的不同主要分為乙烯法和乙炔法。本文介紹了乙炔法生產(chǎn)工藝中的常規(guī)法工藝與兩段法工藝，從工藝流程，生產(chǎn)設(shè)備，工藝參數(shù)等方面進行了比較。

關(guān)鍵詞：氯乙烯；常規(guī)法工藝；兩段法工藝；比較

氯乙烯作為一種化工原材料，在建筑材料、食品包裝、染料、香料、冷凍劑等方面有著極為廣泛的應(yīng)用。氯乙烯為我們的日常生活帶了了眾多便利，例如氯乙烯作為聚氯乙烯的一種單體，可以發(fā)生聚合反應(yīng)生產(chǎn)聚氯乙烯，即PVC，PVC是世界上產(chǎn)量最大的塑料產(chǎn)品，我們?nèi)粘Ｉ钪械乃芰袭a(chǎn)品眾多，多數(shù)是PVC材料。世界范圍內(nèi)對氯乙烯的需求量大約5000萬噸/年，目前生產(chǎn)氯乙烯的工藝主要是兩種，一種是乙烯法，另一種是乙炔法。我國的氯乙烯生產(chǎn)工藝比西方發(fā)達國家起步晚，在工藝技術(shù)方面革新的空間還很大，目前我們多數(shù)大型氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)仍舊采用傳統(tǒng)的乙炔法生產(chǎn)工藝。

1 氯乙烯工藝簡介

盡管氯乙烯的合成路線眾多，但是能大規(guī)模生產(chǎn)的工藝技術(shù)仍舊是乙烯法與乙炔法兩種，乙炔法生產(chǎn)氯乙烯的工藝最早與上世紀40年代在德國實現(xiàn)了工業(yè)化，為塑料工業(yè)的發(fā)展奠定了原料基礎(chǔ)。隨著石油化工行業(yè)的不斷發(fā)展，乙烯作為一種石油化工產(chǎn)品逐漸被開發(fā)用于合成氯乙烯，目前很多發(fā)達國家已經(jīng)逐步淘汰了乙炔法生產(chǎn)工藝。我國在上世紀50年代末才開始引進乙炔法生產(chǎn)氯乙烯的工藝，乙炔主要來源于電石電解產(chǎn)物，電石是由煤炭與石灰石產(chǎn)生，我國煤炭資源比較豐富，礦石儲量大，合成電石成本低，因此乙炔法生產(chǎn)氯乙烯的工藝具有很大優(yōu)勢。

1.1 乙炔法工藝

乙炔法是目前應(yīng)用最廣泛的生產(chǎn)氯乙烯的工藝，原理是電石水解生成乙炔，乙炔與氯化氫氣體在氯化汞催化下加成生成氯乙烯。該工藝路線簡單，對生產(chǎn)設(shè)備要求較低，投資少，工藝路線成熟穩(wěn)定，但是氯化汞觸媒有毒性，對操作人員構(gòu)成傷害，同時價格昂貴，造成環(huán)境污染。

1.2 乙烯法工藝

乙烯法生產(chǎn)氯乙烯是最古老的工藝，該工藝路線的原理是將乙烯與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成二氯乙烷，然后在堿性或高溫裂解條件下選擇性的脫去一分子氯化氫生成氯乙烯。該工藝路線成熟，能大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)率較高，但是該路線間歇性生產(chǎn)過程，采用堿脫氯化氫的形式環(huán)境污染嚴重，高溫裂解也很容易脫掉兩分子氯化氫，因此對溫度控制要嚴格。

2 常規(guī)法工藝

常規(guī)法工藝過程中的氯化氫氣體首先進入緩沖罐沖洗除去大部分雜質(zhì)，之后經(jīng)過兩級冷凝罐、兩級除霧罐、兩段硫酸除水干燥罐除去氯化氫氣體中的水分，使氯化氫氣體中的水分含量≤500 mg/L，干燥后的氯化氫氣體與乙炔混合經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱后進入反應(yīng)釜，兩者在催化劑條件下進行加成反應(yīng)，反應(yīng)生成的氯乙烯氣體首先經(jīng)過除汞器除去含有汞的殘留催化劑，之后經(jīng)過冷卻塔將產(chǎn)品氯乙烯冷凝，再經(jīng)過吸收塔，吸收為參與反應(yīng)的氯化氫氣體，最后將氯乙烯進行堿洗除去酸性物質(zhì)，得到氯乙烯的粗品，粗品經(jīng)過精餾提純得到高純度的氯乙烯產(chǎn)品。

3 兩段法工藝

3.1 兩段法工藝來源

目前國內(nèi)兩段法工藝生產(chǎn)氯乙烯的企業(yè)并不多，其中內(nèi)蒙古海吉氯堿公司采用的是荷蘭約翰布朗公司兩段法工藝路線，并購進了其生產(chǎn)設(shè)備，由于種種原因荷蘭約翰布朗公司并沒有將其生產(chǎn)工藝轉(zhuǎn)讓給內(nèi)蒙古海吉氯堿公司，內(nèi)蒙古海吉氯堿公司經(jīng)過5年努力，對荷蘭約翰布朗公司兩段法工藝路線進行了自主創(chuàng)新，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，并投入生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量合格，該項工藝達到了世界先進水平。

3.2 兩段法工藝介紹

氯化氫氣體用水吸收，解析出的氯化氫氣體經(jīng)過一級冷凝、一級除霧、三段硫酸干燥，使氯化氫氣體中的含水量≤40 mg/L，另一端經(jīng)電石產(chǎn)生的乙炔氣體經(jīng)壓縮機后進入冷凝塔，再經(jīng)干燥塔除水，之后將氣體混合依次進入預(yù)熱器、反應(yīng)釜，生成的氯乙烯氣體直接壓縮，經(jīng)過精餾提純，對于高沸點的殘夜進行回收。

4 常規(guī)法工藝與兩段法工藝比較

常規(guī)工藝的主要優(yōu)點是工藝路線成熟，產(chǎn)能大，但是常規(guī)工藝對設(shè)備要求較高，生產(chǎn)過程對設(shè)備的腐蝕性較大，需要大量的氯化氫氣體，對環(huán)境污染較為嚴重，使用的催化劑也需要定期更換，增加了生產(chǎn)成本。兩段法工藝首先對生產(chǎn)設(shè)備要求少，設(shè)備的使用壽命較長，工藝路線相對于常規(guī)法簡單，工藝轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)能高，催化劑更換次數(shù)少，降低了成本，但是兩段法工藝目前在國內(nèi)應(yīng)用較少，有一些催化劑還受專利保護。

無論是在生產(chǎn)成本方面還是在能耗方面兩段法工藝都具有明顯的優(yōu)勢，常規(guī)法工藝經(jīng)過許多年工藝革新在某些方面仍舊有很多優(yōu)勢，兩段法工藝是近些年來開發(fā)的一種合成氯乙烯的新工藝，在某些技術(shù)方面還需要進一步完善。

5 結(jié)論

兩段法生產(chǎn)工藝解決了生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化器蝕漏問題，同時采用加壓生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)的效能，減少了生產(chǎn)成本。常規(guī)法工藝在大規(guī)模生產(chǎn)中仍然就有優(yōu)勢，但是落后的工藝技術(shù)也需要革新，隨著科技的進步與發(fā)展，氯乙烯的生產(chǎn)工藝會更加完善。

參考文獻：

[1]辛鳳珍.氯乙烯生產(chǎn)工藝對比[J].云南化工， 2010，37（1）： 65-67.

作者簡介：

薛興財（1984- ），性別：男，籍貫：青海省海西州格爾木，學(xué)歷：大專，畢業(yè)于蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)。