关于二氯乙烷裂解生产氯乙烯技术改进的研究

关于二氯乙烷裂解生产氯乙烯技术改进的研究

刘冰

天津大沽化工股份有限公司 天津市滨海新区 300455

摘要：二氯乙烷裂解生产氯乙烯技术非常重要，此技术会影响氯乙烯的生产效率、生产质量以及数量。为此，本文就着重对二氯乙烷裂解生产氯乙烯技术改进方面展开了研究，首先找出了影响二氯乙烷裂解的主要方面，本文主要探讨了氯乙烷裂解生产氯乙烯的工艺、裂解炉炉管的传热情况，希望以上内容能对相关单位和企业有所帮助，同时给二氯乙烷裂解生产氯乙烯带来一些帮助。

关键词：二氯乙烷；裂解反应；氯乙烯；技术改进

当前随着化工水平的不断发展，社会对化工技术提出更高的要求，当前二氯乙烷裂解生产氯乙烯技术已经得到广泛的应用，此项技术对化工行业的发展非常重要，实践证明聚乙烯塑料具有非常的性能和用途，社会对聚乙烯的用量较大，因此在化学中获得了较大的发展。我们知道氯乙烯是当前塑料产量最大的品种之一，氯乙烯的应用时间较长，已经有四十多年的历史。在二氯乙烷裂解生产氯乙烯的过程中，1，2-二氯乙烷裂解炉是非常关键的装置，其运行情况不仅会影响到氯乙烯的生产效率以及质量，而且还会影响到原料以及装置的能耗水平。为此，对二氯乙烷裂解生产氯乙烯技术实施改进非常重要，应进一步提升氯乙烯的生产效率以及质量。当前工业生产氯乙烯的主要方法具体有三步，氯乙烯的生产第一步乙烯氯化生产二氯乙烷；第二步二氯乙烷热裂解为氯乙烯及氯化氢；第三步乙烯、氯化氢和氧发生氧氯化反应生成二氯乙烷。CH2＝CHCL 氯乙烯是重要的化工原料，在洗印照片、产品包装、药品装管、家用器具包括PVC以及其他许多塑料制品的生产中，需要大量用氯乙烯。不过，有致癌性的只是氯乙烯单体，塑料本身并没致癌作用，所以日常的塑料制品可以放心使用。希望本文内容能对相关单位有所帮助。

一、二氯乙烷裂解生产氯乙烯的工艺

（一）裂解温度

二氯乙烷裂解反应属于吸热过程，所以增加二氯乙烷裂解温度对氯乙烯生成非常有帮助，如果裂解温度越高，则二氯乙烷的转化率越大，不过此反应过程带有副反应，副反应也是吸热过程，所以裂解温度较高时，也会促进副反应产生，从而非常容易发生结焦情况。经过研究发现，二氯乙烷的二裂解产生于400℃，不过此时的裂解速率非常小，如果温度低于450℃，二氯乙烷的转化率都非常低；当温度大于450℃，并且温度越来越高时，裂解速率会越来越快。经过分析发现，当裂解温度在500℃的时候，温度只要上升10℃，二氯乙烷的转化率就会增大3%-5%。由于温度的不断上升，最终二氯乙烷会高效裂解成乙炔与碳，不过副反应也会越来越明显；当温度大于600℃的时候，副反应速率就会超过主反应速率，所以二氯乙烷的裂解温度也不能太高。现阶段，二氯乙烷的裂解温度最好不大于510℃。

（二）裂解压力以及停留时间

通过主反应的平衡式能够清楚了解，加大裂解压力不利于增大二氯乙烷的转化效率。不过在实际当中，经常发生加压操作，这主要是因为压力越大越能够防止副反应出现，从而确保物料顺畅、空速适宜、热量均衡，同时还能增大氯乙烯的生产效率、质量以及回收率。在工业领域，通常二氯乙烷裂解炉的压力会保持在1.2-1.4Mpa。虽然延长二氯乙烷在裂解炉里的时间能够增大其转化率，但是生焦结碳现象也会更加严重，最终导致二氯乙烷的选择性变低，生产效率下降，所以在工业领域中，应减小二氯乙烷在裂解炉里的时间，以增大产率，一般二氯乙烷的转化率会保持在50%-60%，选择性会保持在97.5%。

二、裂解炉炉管的传热情况

（一）裂解炉炉管的径向传热与径向温度

裂解炉热源向炉管壁传热形式有两种，一种是辐射形式，另一种是对流形式，在裂解炉里想要降低结焦量，就需要加大物料流量，不过要是物料流量太大，还会导致阻力降变大，就需要增大入口的压力，使设备与裂解炉炉管的要求更高。

（二）裂解炉炉管周向热强度与温度情况

对于水平辐射炉管的裂解炉来说，要是炉管周向热强度不均匀，则会造成炉管周向温度不均匀，一般没有辐射一边的温度会比有辐射一边的温度小，而且根本达不到炉管的耐受温度，这样炉管壁的温度就不能大于炉管的耐受温度。由此必须改进周向热强度，增大炉管的使用时间，增强选择性。要想有效改进裂解炉的炉管周向热强度，最有效的方法就是把炉管改为单排两面辐射，如果结合裂解炉的处理水平，还可采用两排炉管，不过需要注意炉管的间距，使周向热强度分布均匀，具体的改进方法包括：首先，使用多排烧嘴，最好用短焰或者无焰烧嘴，以控制燃料量来控制炉内的热量。其次，烧嘴应采用回火型，这样更利于热强度分配、燃料分配以及炉管温度管控，同时烧嘴还不容易发生结碳和堵塞。最后，使用侧壁烧嘴以及气相燃烧。要想使裂解炉炉管具有良好的耐温性以及温度，可提高热强度裂解炉炉膛向炉管壁的热强度，因为炉管的入口处至出口处物流温度是由低到高分布的，并且炉管壁的温度也是由低到高分布的，所以裂解炉炉膛向炉管壁的热强度应由高到低分布。

（三）裂解炉炉管内的温度情况

通常炉管内物流温度呈三种分布形式。首先是出口温度大于临界温度，这样二氯乙烷于出口处就已经到达较大的转化率，就非常容易在出口处产生二次反应，从而发生结焦情况。其次是出口处平衡受阻，这样出口处的温度就会很低，使得裂解效率变差。最后是适宜温度的分布，此时也有两种情况，一种是进口处的升温较快，另一种是裂解的后半段升温较快。相比还是第一种情况好，因为如果前期升温较慢的话，在出口处就能达到最高温度；如果前期升温较快的话，等达到同样温度时，物料的平均温度会变大，二氯乙烷的转化率会变高，所以当两种情况的转化率相同时，情况二的进料负荷要比情况一的大很多。

三、总结

通过上述内容可知，在二氯乙烷裂解生产氯乙烯的过程中，二氯乙烷裂解炉是极为关键的部分，不仅会影响氯乙烯的质量，而且还会影响氯乙烯的生产效率，所以必须对其进行改进，以显著提升二氯乙烷的转化率、降低炉内的热强度、增大炉管的使用时间、节省能源。本文主要探讨了二氯乙烷裂解生产氯乙烯的工艺、裂解炉炉管的传热情况，希望以上内容能对相关单位和企业有所帮助，同时也希望二氯乙烷在未来有更大的发展空间，可以发挥更大的作用和效果。

参考文献

[1] 联合化学反应工程研究所. 在HgCl2-（工业）活性炭催化剂上乙炔氢氯化反应动力学和失活动力学的研究[J]. 化学反应工程与工艺，1985，1(1/2):1 - 13.

[2] 崔小明. 二氯乙烷的生产技术进展及市场分析[J]. 精细化原料及中间体，2007（7）：30 - 34.

[3] 邓国才，吴本香，李同树，等. 乙炔法合成氯乙烯固相非汞催化剂的研制[J]. 聚氯乙稀，1994（6）：5 - 9.

[4] 王国文. 氯化汞复配触媒的开发与应用 [J]. 应用化工，2002，31（5）：37 - 44.

[5] 苗阳森. 气相催化裂解1,1,2-三氯乙烷制备偏二氯乙烯[D]. 浙江工业大学，2015.

[6] 梁真强. 乙炔法合成氯乙烯的固定床反应器建模及分析[D]. 青岛科技大学，2014.