[发明专利]一种非平衡低温等离子体制备氯乙烯工艺及装置

说明书

本发明公开了一种非平衡低温等离子体制备氯乙烯工艺及装置，通过等离子电离乙炔和氯化氢等原料，在低温条件下促使合成氯乙烯；且结合未反应原料循环利用工艺步骤可实现无催化剂高效绿色制造。本发明工艺包括：步骤1、将循环设备抽真空，并通过A口和B口分别向循环系统中通入乙炔和氯化氢气体；步骤2、打开高压电源进行电离反应；步骤3、多级气体分离器分离氯乙烯产物、乙炔和氯化氢原料及其他副产物；步骤4、被分离的乙炔和氯化氢重新进入反应循环。本发明提供一种非平衡低温等离子体制备氯乙烯装置，由控制装置、加热冷却装置、储料装置、反应装置和输送装置等基本结构部件组成。本发明优势在于无需使用催化剂，避免汞污染及金属资源消耗。

技术领域

本发明涉及化工合成领域，具体包括一种非平衡低温等离子体制备氯乙烯的工业化方法。

背景技术

氯乙烯作为聚氯乙烯(PVC)的单体，可由乙烯或乙炔为原料制备。由于我国煤炭资源丰富，天然气资源相对匮乏，乙炔法生产氯乙烯是我国工业上制备PVC单体的主要方式。现阶段乙炔法制备氯乙烯过程中使用的氯化汞催化剂存在汞元素损失严重的问题，不仅会造成大量汞金属资源消耗，而且一部分会残留在PVC树脂及下游产品中，对环境和人类健康造成严重危害，因此寻找一种在生产中高效、便捷的无汞制备方法尤为重要。

目前无汞制备氯乙烯的方法主要是依靠无汞催化剂，包括贵金属催化剂和非贵金属催化剂等。贵金属催化剂例如氯化金，可表现出较高的催化活性和稳定性，但价格昂贵，增加了PVC的生产成本，难以得到大规模应用。非贵金属催化剂例如氯化铜(CuCl₂)，其在各方面都显现出了优势，非贵金属成本低，对环境危害小，但其催化剂制备及配比复杂，活性和稳定性都与汞触媒有一定差距。

申请号201810682086.9的发明专利发明了一种以CuCl₂和吡咯烷酮为活性组分，配制成混合水溶液浸渍到活性炭上，再干燥得到的铜基催化剂。但使用的有机物难以处理，操作复杂，成本较高，且易对环境造成污染。申请号201710174566.X的发明专利发明了一种CuCl₂为活性组分，将其与酰胺类溶剂溶于水配置成混合溶液，并将活性炭浸渍于其中，再烘干得到的催化剂。此催化剂利用了CuCl₂与酰胺类溶剂的协同作用，增强了催化剂对乙炔和氯化氢气体的吸附能力，并且酰胺类溶剂是非质子高极性溶剂，对乙炔有极化作用，增加了反应效率。但其催化剂寿命较短，不符合大规模工业化生产的需求。申请号201610882150.9的发明专利提出了一种以铜盐、铵盐和磷酸或铜盐、铵盐和磷酸盐为活性组分，通过浸渍到活性炭载体上再干燥，得到催化剂。该催化剂中添加的铵盐(NH₄Cl)有增强铜基催化剂稳定性的作用，磷酸或磷酸盐(NH₄H₂PO₄)提高了低温时的反应活性。但其催化剂成分配比较为复杂，在大规模工业生产过程中难以把控，造成不便。

由此可见，目前的无汞制备氯乙烯方法主要依靠无汞催化剂，针对催化活性进行改进，并得到一定的成果，但也导致催化剂成分变得复杂，难以达到大规模长期高效工业化生产的要求。

发明内容

本发明针对现有催化工艺的不足，提出一种非平衡低温等离子体制备氯乙烯工艺及装置。该工艺通过等离子电离乙炔和氯化氢等原料，在低温条件下促使合成氯乙烯；且结合未反应原料循环利用工艺步骤可实现无催化剂高效绿色制造。

本发明一种非平衡低温等离子体制备氯乙烯工艺，该工艺包括：

步骤1、将循环设备抽真空，并通过A口和B口分别向循环系统中通入乙炔和氯化氢气体；

步骤2、打开高压电源进行电离反应；

步骤3、多级气体分离器分离氯乙烯产物、乙炔和氯化氢原料及其他副产物；

步骤4、被分离的乙炔和氯化氢重新进入反应循环。