甲烷氯化工艺探讨

甲烷氯化工艺探讨小组成员：段龙辉叶强刘凯何世杰王松Thediscussionofmethanechlorideprocess简介

BriefIntroduction甲烷的氯化产品是有机工业合成的重要中间体和溶剂，广泛的应用于农药生产、染料、医药、抗生素等化工产业。但与美国、日本等国家相比，我国甲烷氯化物生产规模小,产不足需,进口量远远大于出口量。因此探究甲烷氯化物生产的规模化及新型氯化工艺成为亟待解决的问题。甲烷氯代物制备工艺气-固相催化法气-液相催化法气-液相非催化法脉冲放电等离子体甲烷氯化甲醇氢氯化气固相催化法工艺流程简图反应器中充填以活性氧化铝为载体的固体催化剂，反应温度230~300℃，压力约300KPa。经冷凝、水洗、碱洗等步骤后，纯度可达99.9％以上。气固相催化法工艺流程图1—混合器;2—反应器;3,9—冷凝器;4—水洗塔;5—碱洗塔;6—硫酸塔;7—压缩机;8—机后冷却器;10—计量罐气固相催化反应反应器示例图甲醇氢氯化气液相催化法工艺流程简图釜内为固体氯化锌配置成质量分数75％的氯化锌水溶液加热至120摄氏度，反应温度为120~160℃，压力约为98KPa。氯化氢和甲醇气体在氯化锌催化剂作用下发生脱水的酯化放热反应。气液相催化反应工艺流程图1—甲醇汽化器;2—反应釜;3,4—水冷凝器;5,8—水洗塔;6—气液分离器;7—碱洗塔;9—固碱干燥器;10—压缩机;11—机后冷却器;12—冷凝器;13—计量罐气液相非催化法工艺流程图1—反应器;2—汽提塔;3,4—换热器;5,7—冷凝器;6—回流罐;8—氯化氢塔;9—再沸器;10—蒸馏段甲醇氢氯化法优缺点比较甲醇氢氯化法优重要工艺参数比较脉冲放电等离子体甲烷氯化近年来，冷等离子体技术在甲烷转化方面的研究日益活跃。其对反应物分子的活化几乎不引起体系温度变化。反应物分子可以在室温或接近室温的条件下被活化，从而在十分温和的条件下完成化学反应。相比于传统的甲烷氧化氯化法以及甲醇氯化法而言，在反应条件方面具有明显的优势。

研究表明，从反应气配比、脉冲放电电压和放电频率这几个方面着手对脉冲技术进行改进，可以获得较好的氯化产率以及较优的选择性。基本原理

在等离子体作用下氯化反应的关键步骤是高能电子和自由基等的产生，即在等离子体内产生的高能电子与氯气及甲烷分子发生非弹性碰撞，氯气分子发生键断裂，生成活性物氯自由基，甲烷分子发生活化或断键反应生成甲基自由基等，各种自由基作用相互碰撞作用，最终使甲烷氯化生成甲烷氯化物。脉冲法简单装置图相比于传统的甲烷氧化氯化法，等离子脉冲法反应条件更加温和，可在常温常压下反应，从而在能源节约方面具有极大的优势。等离子脉冲法的研究有望成为未来工业研究的重点。产物的选择性及其产率分布。影响产物的因素气配比脉冲放电电压脉冲频率一、原料气配比随着V(Cl2）：V(CH4)的增加，甲烷的转化率先是逐渐增加后略有降低。氯代甲烷的选择性分布如下：一氯二氯甲烷均是先增加后降低，三氯四氯甲烷则是先降低后增加。总选择性达到最大值为1.2:1二、脉冲电压随着脉冲放电电压的增加，甲烷转化率逐渐增加，一氯甲烷先逐渐增加后降低，氯甲烷则是先降低后增加，三氯甲烷总体相当，四氯化碳较平稳后有所增加。三、脉冲放电频率随着脉冲放电频率的升高!甲烷转化率先是逐渐增加后有所降低，一氯甲烷是先增加后降低，二氯甲烷逐渐降低，三氯甲烷则先降低后增加，四氯化碳较平缓地有所上升结论与反思目前,国外甲烷氯化物的生产技术已相当成熟,经济技术指标高，单机生产能力高。与十年前相比，我国甲烷氯化工艺进展迅速，逐渐摆脱了甲烷氯化物生产规模小,产不足需等问题。在生产工艺上主要以甲醇的液相和气相催化反应为主导，生产能力得到极大的提高。然而，生产设备亟需规模化，对卧式反应床和反应釜的开发有待提高。另外，在生产工艺上，应注重创新型，