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氯乙烯生产及危害综述

氯乙烯简介第一部分氯乙烯物理化学性质1 名称化学名:氯乙烯(chloroethylene)、乙烯基氯(vinyl chloride)2 物理性质2.1 性状:无色、有醚样气味、易液化气体,沸点-13℃,临界温度151.5℃,临界压力5.57MPa。

相对密度2.2%。

它与空气形成爆炸混合物,爆炸极限3.6%~33% (体积),在加压下更易爆炸。

2.2 贮运:贮运时必须注意容器的密闭及氮封,并应添加少量阻聚剂。

3 化学性质结构式: CHCL=CH2不饱和度:1分子式C2H3CI 相对分子量62.4987密度(空气=1) 2.2 闪点-78℃熔点159.7℃危险性符号R11 R12 R45 R23/24/25 R39/23/24/25CAS登录号75-01-04 溶解性微溶于水,溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯等多数有机溶剂EINECS登录号200-831-0 UN危险货物UN1086 2.1稳定性:稳定危险反应:与强氧化剂等禁配物接触,有发生火灾和爆炸的危险。

燃烧或无抑制剂时可发生烈聚合避免接触的条件:受热禁配物:强氧化剂危险的分解产物:氯化氢第二部分氯乙烯的生产1 氯乙烯的发现1835年法国人V.勒尼奥用氢氧化钾在乙醇溶液中处理二氯乙烷首先得到氯乙烯。

20世纪30年代,德国格里斯海姆电子公司基于氯化氢与乙炔加成,首先实现了氯乙烯的工业生产。

初期,氯乙烯采用电石,乙炔与氯化氢催化加成的方法生产,简称乙炔法。

以后,随着石油化工的发展,氯乙烯的合成迅速转向以乙烯为原料的工艺路线。

1940年,美国联合碳化物公司开发了二氯乙烷法。

为了平衡氯气的利用,日本吴羽化学工业公司又开发了将乙炔法和二氯乙烷法联合生产氯乙烯的联合法。

1960年,美国陶氏化学公司开发了乙烯经氧氯化合成氯乙烯的方法,并和二氯乙烷法配合,开发成以乙烯为原料生产氯乙烯的完整方法,此法得到了迅速发展。

乙炔法、混合烯炔法等其他方法由于能耗高而处于逐步被淘汰的地位。

2 氯乙烯的生产技术进展VCM工业化生产始于20世纪20年代,早期生产方法采用电石为原料的乙炔法路线,电石水解生成乙炔,乙炔与氯化氢反应生成VCM。

由于该工艺能耗较高,污染严重,因此自以乙烯为原料的工艺路线问世之后就逐渐被淘汰。

目前全世界范围内95%以上的VCM产能来自乙烯法工艺。

此外还开发出以乙烷为原料的VCM工艺路线。

2.1 乙炔法VCM生产工艺乙炔法路线是电石水解生成乙炔,乙炔与氯化氢反应生成VCM。

该方法虽然是生产VCM 最早的工业化方法,设备工艺简单,但耗电量大,对环境污染严重。

目前,该方法在国外基本上已经被淘汰,由于我国具有丰富廉价的煤炭资源,因此用煤炭和石灰石生成碳化钙(电石)、然后电石加水生成乙炔的VCM生产路线具有明显的成本优势,我国VCM的生产目前仍以乙炔法工艺路线为主。

乙炔与氯化氢反应生成VCM可采用气相或液相工艺,其中气相工艺使用较多。

将气相反应物与循环气体活化后送人反应器,压力和温度缓慢上升,与催化剂接触后急冷并部分液化,VCM产品从反应器后的第一只塔顶作为液相获得,大部分塔顶产物(如HCL、C2H2、C2H2CL)循环至反应器。

反应物组成根据催化剂性能可从1:1到1:10(moL) (HCL过量),乙炔转化率达95%~100%。

反应通常采用多管式固定床反应器,以活性炭负载HgCL2为催化剂,Hg含量为2%~10%(wt)。

另外沸石和分子筛也可用作催化剂载体。

由于Hg的挥发性对反应器操作和产量至关重要,因此常添加氯化铈、氯化铜及一些聚合物以降低催化剂的挥发性。

在电石法制VCM工艺技术中,精馏的效果直接影响VCM的质量。

使用传统精馏装置,VCM纯度仅能达到99.8%,而且由于精馏装置的结构与材质原因,装置运行过程中易结垢腐蚀泄漏、连续运行时间受限。

北京化工大学化工学院开发了适用于VCM精馏的新型高效导向筛板精馏塔,并研制出复合孔径高效导向筛板,可将VCM纯度提高至9.9%以上,增加了乙炔法制VCM的产品价值。

首次开发的单套生产能力26万吨/年的高低沸物精馏塔和高效VCM精馏系统,精馏中乙炔等低沸物杂质含量降至2×10-6以下,二氯乙烷等高沸物杂质含量降至3×10-6以下。

2.2 乙烷法VCM生产工艺为了充分利用富含乙烷的天然气资源,降低原料成本较低,Goodrich魯姆斯孟山都,ICI及EVC等公司都在研究开发乙烷氧氯化制VCM的新工艺。

其工艺的关键是研制开发出一种新型催化剂,可降低反应温度,减轻设备腐蚀并减少副产物的生成量,副产的氯代烃可转化成VCM,提高乙烷的转化率;另外,该新工艺将乙烷和氯气一步反应转化为VCM,仅使用1个反应器;由于不以乙烯为原料,所以VCM的生产不必依赖乙烯裂解装置。

新工艺与乙烯法工艺相比,因乙烷资源丰富,价格低廉,生产成本可降低20% -30%。

EVC公司在德国Wilhelmshaven兴建了一套1000吨年乙烷法中试装置,该工艺的特点是其催化剂可使反应在低于400℃的温度下进行,降低了对建筑材料的依赖。

反应器流出物部分冷凝后送人分离器,分成三种物流,即湿气相物流湿氯化烃液相物流和含大量HCI 的液相物流。

HCI通过干燥塔进行回收。

该工艺的关键之处是氧氯化反应器。

送人的乙烷与再循环的氯化氢混合,并与氧气(或富含氧气的空气)和来自这个工艺中另一处的饱和氯化烃一起,导人到流化床反应器底部,反应生成VCM。

在墨西哥海湾地区建有一套15万吨年工业生产装置,且还在筹建一套30万吨年的新装置。

吉林大学与大庆油田有限责任公司天然气利用研究所合作,以乙烷为原料,经氧氯化催化合成VCM。

研究结果表明,该合成路线是制备VCM非常有应用前景的工艺路线。

他们以γ-AL2O3为载体,采用常规浸渍法制备了负载型CuCL-KCL-LaCl3三组分催化剂,并研究了其对乙烷氧化反应的催化性能。

结果表明,该催化剂体系中乙烷的转化率较稳定,乙烯和氯乙烯初始选择性之和超过80%。

但随着反应时间的延长,氯乙烯的选择性和收率明显下降。

XRD、N2吸附,TGA/DTA和XPS测试结果表明,随着反应的进行,催化剂中的活性物种Cu2+还原成Cu+,并且积碳的产生使催化剂的比表面积和孔容积减小。

活性物种Cu2+的减少及比表面积的降低是催化剂失活的主要原因。

该结果对催化剂的改进及乙烷氧氯化制VCM的工业进程提供了必要的依据。

2.3 乙烯法VCM生产工艺乙烯氧氯化法由美国Goodrich公司于1964年首先实现工业化生产,该工艺原料来源广泛,生产工艺合理,目前世界上采用本工艺生产VCM的产能约占VCM总产能的95%以上。

乙烯氧氯化法的反应工艺分为乙烯直接氯化制EDC、乙烯氧氯化制EDC和二氯乙烷(EDC)裂解3个部分,生产装置主要由直接氯化单元、氧氯化单元EDC裂解单元、EDC精制单元和VCM精制单元等工艺单元组成。

直接氯化有低温氯化法和高温氯化法;氧氯化按反应器型式的不同有流化床法和固定床法,按所用氧源种类分有空气法和纯氧法; EDC裂解按进料状态分有液相进料工艺和气相进料工艺等。

具有代表性的Inovyl公司VCM工艺是将乙烯氧氯化法提纯的循环EDC和直接氯化的EDC在裂解炉中进行裂解生产VCM。

经急冷和能量回收后,将产品分离出HCI( HCI循环用于氧氯化)、高纯度VCM和未反应的EDC(循环用于氯化和提纯)。

来自VCM装置的含水物流被汽提,并送至界外处理,以减少废水的生化耗氧量( BOD)。

采用该生产工艺,乙烯和氯的转化率超过98%,目前世界上已经有50多套装置采用该工艺技术,总生产能力已经超过470万吨/年。

3 生产工艺总结乙烯法是现今工业生产VCM的主导方法。

目前,采用该方法生产VCM装置在催化剂的开发应用和工艺改进方面取得了很大的进展,今后应该继续加大新型催化剂以及现有生产工艺的节能改进,以进一步降低生产成本,提高装置的利用率。

对于乙炔法生产工艺,今后应该继续集中于改进传统的生产工艺,解决汞催化剂污染。

回收利用VCM尾气,降低能耗及节省资源等方面的研究开发。

传统的直接氯化工艺是氯气和乙烯混合后进人直接氯化反应器,反应器中有一定浓度催化剂FeCl3 的EDC液体。

反应温度控制在85~95'C,压力为115 KPa。

乙烯在液相中被氯化生成EDC,反应器中的反应热由EDC汽化移走。

目前,世界VCM的生产能力已经过剩,未来亚洲地区仍将是最大的生产和消费地区,但中东地区发展将十分迅速。

随着我国PVC行业的不断发展,我国VCM的生产能力和消费量仍将得到- -定的发展。

目前我国的VCM大都采用电石乙炔法生产工艺,在技术上虽然取得了很大的进步,但今后仍应该加大乙烯法工艺路线的技术开发,以便提高产品的整体技术水平,积极参与国际竞争,以保证我国PVC行业健康稳步发展。

第三部分氯乙烯的危害1 危险性概述1.1 紧急情况概述:极易燃气体,内装加压气体,遇热可能爆炸1.2 GHS危险性类别:易燃气体,类别1;化学不稳定性气体,类别B;加压气体;致癌性,类别1A1.3 标签要素:1.4 象形图1.5 危险性说明:极易燃气体,在高压和/高温条件下,即使没有空气仍可能发生爆炸反应。

内装加压气体,遇热可能爆炸。

1.6 物理和化学危险:极易燃,与空气混合能形成爆炸性混合物。

1.7 健康危害:急性毒性表现为麻醉作用;长期接触可引起氯乙烯病;本品为致癌物,可致肝血管肉瘤。

2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,氯乙烯在一类致癌物清单中。

急性中毒:轻度中毒时病人出现眩晕、胸闷、嗜睡、步态蹒跚等;严重中毒可发生昏迷、抽搐、呼吸循环衰竭,甚至造成死亡。

皮肤接触氯乙烯液体可致冻伤,出现局部麻木,继之出现红斑、水肿,以至坏死。

眼部接触有明显刺激症状。

慢性中毒:表现为神经衰弱综合征、肝肿大、肝功能异常、消化功能障碍、雷诺氏现象及肢端溶骨症。

重度中毒可引起肝硬化。

皮肤经常接触,见干燥、皲裂,或引起丘疹、粉刺、手掌皮肤角化、指甲边薄等;有时偶见秃发。

少数人出现硬皮病样改变。

肝血管肉瘤系氯乙烯所致的一种恶性程度很高的职业性肿瘤,本症主要见于清釜工。

1.8 环境危害:对大气可造成严重污染。

2 防范说明:预防措施:远离热源、火花、明火、热表面。

禁止吸烟。

得到专门指导后操作。

在阅读并了解所有安全预防措施之前,切勿操作。

按要求使用个体防护装备。

事故响应:漏气着火:切勿灭火,除非漏气能够安全地制止。

如果没有危险,消除一切点火源。

如果接触或有担心,就医。

安全储存:防日晒,存放在通风良好的地方,上锁保管。

废弃处置:本品及内装物,容器依据国家和地方法规处置。

职业接触限值:中国 PC-TWA:10mg/m3[G1]美国(ACGIH) TLV-TWA:1ppm监测方法:空气中有毒物质测定方法:热解吸气相色谱法;直接进样-气相色谱法。

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