[发明专利]一种合成氯乙烯的塔式反应器及其应用

说明书

本发明提供一种塔式反应器。本发明还提供了塔式反应器在合成氯乙烯中的用途。本发明进一步提供了一种合成氯乙烯的方法。本发明更提供了一种合成氯乙烯的塔式反应器。本发明提供的一种合成氯乙烯的塔式反应器及其应用，有别于现有氯乙烯合成的液相催化工艺，既能实现物质提纯分离也能完成化学反应，实现乙炔的转化率高，获得气相产物中氯乙烯的浓度高。

技术领域

本发明属于化工生产领域，涉及一种合成氯乙烯的反应器及其应用，具体涉及一种液相催化合成氯乙烯的塔式反应器及其应用。

背景技术

氯乙烯是合成聚氯乙烯的单体，聚氯乙烯是世界上产量最大的树脂之一，具有良好的机械强度，稳定的化学性质，以及易于加工等优良特性，广泛应用于工业、农业、建筑材料和日常生活用品。中国是聚氯乙烯最大的生产国和消费国。

根据原料路线不同，氯乙烯的生产方法主要有乙烯法和乙炔法。乙炔法采用氯化汞作为催化剂，为了解决汞污染问题，中科易工(上海)化学科技有限公司开发出了电石法PVC生产用的无汞铜基催化剂。无论是以氯化汞催化剂还是氯化铜催化剂，都采用固定床催化剂。由于固定床催化剂存在以下问题：碳载催化剂，催化效率比较低，催化剂使用过程需要定期停车更换，不方便，影响生产。因此，不少研究者试图通过液相催化的工艺解决固定床催化剂存在的问题。

早在上世纪八十年代Hutchings在研究固相催化剂时，曾提出了氯乙烯合成液相催化技术，他参考有机胺制碱的原理，将三丁胺酸盐与十二烷和异丙醇混合均匀作为溶剂，将一定量的氯金酸溶于溶剂中，得到了液相无汞催化剂。不过该液相体系在160℃左右乙炔的转化率只有1.8％，催化剂的活性很低。

申请号201510277690.X提供了一种以乙炔和氯化氢为原料，邻硝基氯苯、邻氯甲苯或邻二氯苯作为溶剂，以PdCl₂、AuCl₃、FeCl₃、ZnCl₂和CuCl₂中的一种或多种为催化剂，以NH₄Cl、NaCl、KCl、BaCl₂、MgCl₂、CaCl₂中的一种或多种为助催化剂，形成均相催化体系。然后将C₂H₂和HCl气体以摩尔比1：1～1.2混合后通入上述溶液中，边通气边反应，产物经碱液吸收后得到氯乙烯与乙炔混合气。该方法用甲苯或邻二氯苯作为溶剂，毒性大，而且乙炔单程转化率为96.9％时，氯乙烯选择性仅有88.6％，催化剂寿命仅为3500h，与工业化需求指标相差甚远，同时大量未反应的HCl经碱吸收后得到的氯化钠不易处理。

申请号202110455307.0提供了一种氯乙烯生产工艺及装置，工艺包括以下步骤：(1)使乙炔、氯化氢混合气体以及液态催化剂进入反应塔的上部并在塔内自上而下并行且在反应区内发生反应，得到包含氯乙烯的反应气体产物；(2)通过外置于所述反应塔的液态催化剂循环管将所述反应塔下部的液态催化剂引出并经换热器控制温度后向上送至所述反应塔上部入口，再次进入塔内循环使用。反应后含氯乙烯的溶液经位于反应区下部的气液分离区进行气液分离得包含氯乙烯的反应产物气体和液态催化剂。由于该申请采用的塔式反应器为空塔式，其物料接触面积非常有限，得到的氯乙烯不能及时移走，转化率低，反应拖尾，不适用于规模化工业生产。

由于上述液相催化技术在制备氯乙烯过程中存在催化活性低、寿命短等问题，申请号2021108859988和申请号2021108873699的发明专利提出了催化性能更优、工艺更为简洁的合成氯乙烯的液相催化技术。

申请号2021108859988提供了一种液相催化制备氯乙烯的方法，通过引入极性有机溶剂作为催化体系的反应溶剂，以金属化合物作为催化剂，氯化氢作为氯源，乙炔为碳源，采用釜式反应器进行液相催化制备氯乙烯。这种方法将液相催化反应得到的氯乙烯直接进入精馏工序，无需压缩、冷冻，缩短工艺流程，但这种方法反应时间长，且需要把催化溶液和产品一起进精馏塔精馏，精馏和溶液循环量大，不经济。