甲烷氯化工藝探討

1、小組成員：小組成員：段龍輝段龍輝 葉強葉強 劉凱劉凱 何世杰何世杰 王松王松The discussion of methane chloride process簡介簡介 Brief Introduction甲烷的氯化產(chǎn)品是有機工業(yè)合成的重要中間體和溶劑，廣泛的應(yīng)用于農(nóng)藥生產(chǎn)、染料、醫(yī)藥、抗生素等化工產(chǎn)業(yè)。但與美國、日本等國家相比，我國甲烷氯化物生產(chǎn)規(guī)模小,產(chǎn)不足需,進口量遠遠大于出口量。因此探究甲烷氯化物生產(chǎn)的規(guī)模化及新型氯化工藝成為亟待解決的問題。甲烷氯代物制備工藝甲烷氯代物制備工藝氣氣-固相催化法固相催化法氣氣-液相催化法液相催化法氣氣-液相非催化法液相非催化法脈沖放電等離子體甲烷氯化脈沖

2、放電等離子體甲烷氯化甲醇氫氯化氣固相催化法工藝流程簡圖反應(yīng)器中充填以活性氧化鋁為載體的固體催化劑，反應(yīng)溫度230300，壓力約300KPa。經(jīng)冷凝、水洗、堿洗等步驟后，純度可達99.9以上。氣固相催化法工藝流程圖1混合器; 2反應(yīng)器; 3,9冷凝器; 4水洗塔; 5堿洗塔; 6硫酸塔; 7壓縮機; 8機后冷卻器; 10計量罐氣固相催化反應(yīng)反應(yīng)器示例圖氣固相催化反應(yīng)反應(yīng)器示例圖甲醇氫氯化氣液相催化法工藝流程簡圖甲醇氫氯化氣液相催化法工藝流程簡圖釜內(nèi)為固體氯化鋅配置成質(zhì)量分數(shù)75的氯化鋅水溶液加熱至120攝氏度，反應(yīng)溫度為 120160，壓力約為98KPa。氯化氫和甲醇氣體在氯化鋅催化劑作用下發(fā)生

3、脫水的酯化放熱反應(yīng)。氣液相催化反應(yīng)工藝流程圖1甲醇汽化器; 2反應(yīng)釜; 3 ,4水冷凝器; 5,8水洗塔; 6氣液分離器; 7堿洗塔; 9固堿干燥器; 10壓縮機; 11機后冷卻器; 12冷凝器; 13計量罐氣液相非催化法工藝流程圖1反應(yīng)器; 2汽提塔; 3,4換熱器; 5,7冷凝器; 6回流罐; 8氯化氫塔; 9 再沸器; 10蒸餾段甲醇氫氯化法優(yōu)缺點比較甲醇氫氯化法優(yōu)缺點比較甲醇氫氯化法優(yōu)重要工藝參數(shù)比較甲醇氫氯化法優(yōu)重要工藝參數(shù)比較脈沖放電等離子體甲烷氯化脈沖放電等離子體甲烷氯化 近年來，冷等離子體技術(shù)在甲烷轉(zhuǎn)化方面的研究日益活躍。其對反應(yīng)物分子的活化幾乎不引起體系溫度變化。反應(yīng)物分子可

4、以在室溫或接近室溫的條件下被活化，從而在十分溫和的條件下完成化學(xué)反應(yīng)。相比于傳統(tǒng)的甲烷氧化氯化法以及甲醇氯化法而言，在反應(yīng)條件方面具有明顯的優(yōu)勢。 研究表明，從反應(yīng)氣配比、脈沖放電電壓和放電頻率這幾個方面著手對脈沖技術(shù)進行改進，可以獲得較好的氯化產(chǎn)率以及較優(yōu)的選擇性?；驹?在等離子體作用下氯化反應(yīng)的關(guān)鍵步驟是高能電子和自由基等的產(chǎn)生，即在等離子體內(nèi)產(chǎn)生的高能電子與氯氣及甲烷分子發(fā)生非彈性碰撞，氯氣分子發(fā)生鍵斷裂，生成活性物氯自由基，甲烷分子發(fā)生活化或斷鍵反應(yīng)生成甲基自由基等，各種自由基作用相互碰撞作用，最終使甲烷氯化生成甲烷氯化物。脈沖法簡單裝置圖相比于傳統(tǒng)的甲烷氧化氯化法，等離子脈沖法反

5、應(yīng)條件更加溫和，可在常溫常壓下反應(yīng)，從而在能源節(jié)約方面具有極大的優(yōu)勢。等離子脈沖法的研究有望成為未來工業(yè)研究的重點。產(chǎn)物的選擇性及其產(chǎn)率分布。影響產(chǎn)物的因素氣配比脈沖放電電壓脈沖頻率一、原料氣配比隨著V(Cl2）：V(CH4)的增加，甲烷的轉(zhuǎn)化率先是逐漸增加后略有降低。氯代甲烷的選擇性分布如下：一氯二氯甲烷均是先增加后降低，三氯四氯甲烷 則是先降低后 增加。總 選 擇 性 達 到 最 大值為1.2:1二、脈沖電壓隨著脈沖放電電壓的增加，甲烷轉(zhuǎn)化率逐漸增加，一氯甲烷先逐漸增加后降低，氯甲烷則是先降低后增加，三氯甲烷總體相當，四氯化碳較平穩(wěn)后有所增加。三、脈沖放電頻率隨著脈沖放電頻率的升高!甲烷轉(zhuǎn)化率先是逐漸增加后有所降低，一氯甲烷是先增加后降低，二氯甲烷逐漸降低，三氯甲烷則先降低后增加，四氯化碳較平緩地有所上升結(jié)論與反思 目前,國外甲烷氯化物的生產(chǎn)技術(shù)已相當成熟,經(jīng)濟技術(shù)指標高，單機生產(chǎn)能力高。與十年前相比，我國甲烷氯化工藝進展迅速，逐漸擺脫了甲烷氯化物生產(chǎn)規(guī)模小,產(chǎn)不足需等問題。在生產(chǎn)工藝上主要以甲醇的液相和氣相催化反應(yīng)為主導(dǎo)，生產(chǎn)能力得到極大的提高。然而，生產(chǎn)設(shè)備亟需規(guī)?；瑢εP式反應(yīng)床和反應(yīng)釜的開發(fā)有待提高。另外，在生產(chǎn)工藝上，應(yīng)注重創(chuàng)新型，擺脫高能耗