四氯化碳转化为四氯乙烯的方法

摘要

本发明属于四氯乙烯制备技术领域，具体涉及一种四氯化碳转化为四氯乙烯方法。本发明所述的四氯化碳转化为四氯乙烯的方法，是在氢气、氧气和氯化氢组合气体以及过量氯气存在的条件下，四氯化碳经非催化热解生成四氯乙烯，该反应中不生成新的四氯化碳，由氢气与氯气反应放热提供四氯化碳转化四氯乙烯的热量，转化率达到94%～95%。

说明书

技术领域

本发明属于四氯乙烯制备技术领域，具体涉及一种四氯化碳转化为四氯乙烯的方法。 

背景技术

四氯化碳是破坏臭氧层的一种卤化烃，因而是一种不期望得到的产物。四氯化碳的主要用途是曾用作原料来生产对环境有害的全卤化物氟氯烷，但是由于氟氯烷对环境有害的作用被证实，所以四氯化碳的需求正逐步减少并受到世界和中国环保部门的严格控制。另一方面，作为溶剂和生产其他化工产品的原料，四氯乙烯对环境无害，因而预期四氯乙烯的需求将会保持和不断增长。 

中国专利CN101348414中提到的原料采用一氯甲烷、甲烷和天然气中的任一种以及氯气存在的条件下，四氯化碳经非催化热解生成四氯乙烯的方法，但是该方法的原料中含有一氯甲烷、甲烷，易与过量氯气反应重新生成四氯化碳，降低了原料四氯化碳的转化量，由于天然气也是以甲烷为主的气体，同样会造成原料四氯化碳转化量的降低。 

中国专利CN102816046中公开一种采用一氯甲烷或天然气与过量氯气及甲烷氯化物反应生成四氯乙烯的方法，由于原料中也含有一氯甲烷或天然气或者甲烷氯化物（一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷），同样会造成原料四氯化碳转化量的降低。 

发明内容

本发明的目的是提供一种四氯化碳转化为四氯乙烯的方法，该方法中四氯化碳经非催化热解生成四氯乙烯，其转化率高且无新的四氯化碳生成。 

本发明所述的四氯化碳转化为四氯乙烯的方法，是在氢气和氧气的组合气体以及过量氯气存在的条件下，四氯化碳经非催化热解生成四氯乙烯。 

所述的氢气、四氯化碳、氧气的摩尔比1:2.01～3.22:0.1～0.25。 

所述的四氯化碳转化为四氯乙烯的方法，包括以下步骤： 

（1）先将氢气和氧气的组合气体以及过量氯气引入反应炉底部进行燃烧，使反应炉温度保持一定温度和压力后，再引入过热四氯化碳蒸汽制得含有四氯化碳、氯气、四氯乙烯和氯化氢的四氯乙烯混合气； 

所述的反应温度为560℃～650℃，优选545℃～638℃，所述的反应压力为0.1～1.0kg/cm²，优选0.2～0.8kg/cm²。 

所述的过热四氯化碳蒸汽采用喷射方式喷入反应炉，喷射速度在40～60m/s，过热四氯化碳蒸汽的温度为70～100℃。 

（2）将四氯乙烯混合气在激冷塔中冷却，四氯乙烯、氯化氢和重组分从混合物中分离出来，四氯乙烯混合气中未反应的四氯化碳与氯气经解析分离，分离后的四氯化碳作为原料回到反应炉，分离后的氯气返回氯气处理系统； 

（3）四氯乙烯、氯化氢和重组分经多级冷凝分离得到的四氯乙烯粗品，最后经脱轻塔和精馏塔得到四氯乙烯。 

本发明中，以一定的速度引入汽化氯气，以使反应炉产生的四氯乙烯混合气气体中未反应氯的体积含量为1.0～5.0%，优选为2.0～4.0%，为保证氢气完全反应需要过量的氯气，氯气过量太多不会造成四氯化碳转化为四氯乙烯的转化率的降低，但是需要根据燃烧火焰情况将原料氯气的加入量减少，有利于节约资源。本发明中，一定比例的氧气和氢气达到控制反应温度和速度的目的。 

本发明中，四氯化碳包括两部分，一是加入的新的四氯化碳，二是四氯乙烯混合气中未反应的四氯化碳，即与氯气分离后的四氯化碳作为原料回到反应炉中，节约了四氯化碳。 

与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 

本发明是在氢气和氧气组合气体以及过量氯气存在的条件下，四氯化碳经非催化热解生成四氯乙烯，一定比例的氧气和氢气达到控制反应温度和速度的目的，该反应中不生成新的四氯化碳。本发明由氢气与氯气反应放热提供四氯化碳转化四氯乙烯的热量，转化率达到94%～95%。 

附图说明

图1为本发明反应炉结构示意图； 

图中：1、过热四氯化碳蒸汽；2、四氯乙烯混合气；3、氢气和氧气组合气体；4、汽化的氯气；I、反应区；II、燃烧区。 

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述： 

实施例1 

如图1所示，所述的四氯化碳转化为四氯乙烯的方法如下： 

（1）先将氢气和氧气组合气体3以及过量汽化氯气4引入反应炉底部燃烧区II进行燃烧，使反应炉温度保持一定温度和压力后，再引入过热四氯化碳蒸汽1制得含有四氯化碳、氯气、四氯乙烯和氯化氢的四氯乙烯混合气2； 

过热四氯化碳蒸汽采用喷射方式喷入反应炉反应区I发生热解反应，反应炉上部分布器喷射速度在49m/s，过热四氯化碳蒸汽的温度为74℃。 

引入反应区I的四氯化碳流量取决于引入的氯气量及生成氯化氢燃烧的情况，将四氯化 碳在进入反应炉前汽化有利于反应进行。 

（2）将四氯乙烯混合气在激冷塔中冷却，四氯乙烯、氯化氢和重组分从混合物中分离出来，未反应的四氯化碳与氯气经解析分离后，四氯化碳回到反应炉，分离后的氯气返回氯气处理系统； 

（3）四氯乙烯、氯化氢和重组分经多级冷凝分离得到的四氯乙烯粗品，最后经脱轻塔和精馏塔得到四氯乙烯。 

本发明中： 

四氯化碳热解生成四氯乙烯的反应式如下： 

该反应为吸热平衡反应，也就是反应区I高温低压有利于四氯乙烯的生成。 

由于反应1是吸热反应，因而必须提供热量以维持反应温度，氢气与氯气燃烧反应时会放出大量的热量。因此氢气与氯气可用作原料进给到反应炉中，为四氯化碳热解提供热量。在氢气中添加一定比例的氧气达到控制反应温度和速度的目的。 

在使用氢气作为原料的情况下，燃烧反应的反应式如下： 

Cl₂+△(光量子)→2Cl^˙   （1） 

Cl^˙+H₂→HCl+H^˙   （2） 

H^˙+Cl₂→HCl+Cl^˙   （3） 

Cl^˙+H₂→HCl+H^˙   （4） 

总反应为： 

H₂+Cl₂=2HCl+184.096KJ    （5） 

小试结果如下所示： 

进料，kg/h 

氢气：4.45kg 

氧气：0.5kg 

氯气：82.9kg 

四氯化碳：454kg 

氢气/氯气/四氯化碳/氧气(摩尔比)1:1.05:2.65:0.11 

反应条件： 

温度，545℃ 

压力，0.2kg/cm²(表压) 

反应产物： 

生成的四氯乙烯，232kg/h； 

转化成四氯乙烯的四氯化碳，430kg/h； 

过量氯气量，反应炉排出气体中氯气的摩尔百分数：0.05 

四氯化碳转化成四氯乙烯的转化率（摩尔比）：94.7% 

六氯苯/四氯乙烯（重量比）：＜0.03 

由以上实施例可以看出，通过使用氢气和氧气的组合气体以及过量氯气存在的条件下燃烧反应提供四氯化碳热解反应热量，四氯化碳转化为四氯乙烯的转化率相比较现有技术大大提高，相比较一氯甲烷与过量氯气反应重新生成大量四氯化碳更有转化效率和效益。 

实施例2 

步骤和反应过程如实施实例1，过热四氯化碳蒸汽采用喷射方式喷入反应炉反应区I发生热解反应，反应炉上部分布器喷射速度在43m/s，过热四氯化碳蒸汽的温度为85℃。 

小试结果如下所示： 

进料，kg/h 

氢气：4.5kg 

氧气：0.5kg 

氯气：83.9kg 

四氯化碳：363.8kg 

氢气/氯气/四氯化碳/氧气(摩尔比)1:1.05:2.1:0.11 

反应条件： 

温度，607℃ 

压力，0.46kg/cm²(表压) 

反应产物： 

生成的四氯乙烯，186kg/h； 

转化成四氯乙烯的四氯化碳，344.9kg/h； 

过量氯气量，反应炉排出气体中氯气的摩尔百分数：0.05 

四氯化碳转化成四氯乙烯的转化率（摩尔比）：94.8% 

六氯苯/四氯乙烯（重量比）：＜0.03 

实施例3 

步骤和反应过程如实施实例1，过热四氯化碳蒸汽采用喷射方式喷入反应炉反应区I发生热解反应，反应炉上部分布器喷射速度在54m/s，过热四氯化碳蒸汽的温度为96℃。 

小试结果如下所示： 

进料，kg/h 

氢气：4.5kg 

氧气：0.9kg 

氯气：83.9kg 

四氯化碳：502.4kg 

氢气/氯气/四氯化碳/氧气(摩尔比)1:1.05:2.9:0.2 

反应条件： 

温度，618℃ 

压力，0.76kg/cm²(表压) 

反应产物： 

生成的四氯乙烯，256.4kg/h； 

转化成四氯乙烯的四氯化碳，475.8kg/h； 

过量氯气量，反应炉排出气体中氯气的摩尔百分数：0.04 

四氯化碳转化成四氯乙烯的转化率（摩尔比）：94.7% 

六氯苯/四氯乙烯（重量比）：＜0.03 

实施例4 

步骤和反应过程如实施实例1，过热四氯化碳蒸汽采用喷射方式喷入反应炉反应区I发生热解反应，反应炉上部分布器喷射速度在58m/s，过热四氯化碳蒸汽的温度为96℃。 

小试结果如下所示： 

进料，kg/h 

氢气：4.8kg 

氧气：0.9kg 

氯气：89.5kg 

四氯化碳：587.7kg 

氢气/氯气/四氯化碳/氧气(摩尔比)1:1.05:3.18:0.2 

反应条件： 

温度，638℃ 

压力，0.9kg/cm²(表压) 

反应产物： 

生成的四氯乙烯，299.3kg/h； 

转化成四氯乙烯的四氯化碳，555.3kg/h； 

过量氯气量，反应炉排出气体中氯气的摩尔百分数：0.04 

四氯化碳转化成四氯乙烯的转化率（摩尔比）：94.5% 

六氯苯/四氯乙烯（重量比）：＜0.03。