环氧氯丙烷生产原理.doc

二、主要生产原理 1、反应原理 1.1氯化反应原理 氯丙烯是丙烯氯化、氯原子在饱和碳键上取代氢原子而合成的。在氯化过程中丙烯的双键得以保存，产生HCl气体，反应式如下： (1) CH2=CH-CH3＋Cl2(CH2=CH-CH2Cl＋HCl反应放热约为26.7cal/mol。 除了主反应外还有许多副反应。副反应所产生的化合物很多，有丙烯氯化物、三氯丙烷以及热降解产物如芳香烃类、焦油和碳化物等。在其它碳键上的取代反应生成2-氯丙烯和1-氯丙烯，方程式如下： (2) CH2=CH-CH3＋Cl2(CH2=CCl-CH3 ＋HCl (CHCl=CH-CH3＋HCl另外，氯气加成反应生成二氯丙烷 (3) CH2=CH-CH3＋Cl2(ClCH2-CHCl-CH3HCl与氯丙烯继续反应(4) CH2=CH-CH2Cl＋HCl(ClCH2-CH2-CH2Cl氯丙烯继续氯化进行取代反应，生成二氯丙烯： (5) CH2=CH-CH2Cl＋Cl2(ClCH=CH-CH2Cl＋HCl1.2、氯醇化反应原理 次氯酸(氯气与水反应生成)与氯丙烯在循环液中混合在反应器中连续而均匀接触发生反应生成二氯丙醇，生成的二氯丙醇有两种：1,3-二氯丙醇和2,3-二氯丙醇。反应方程式如下： ClOH + CH2Cl-CH=CH2 ( CH2Cl-CHOH-CH2Cl（1,3-二氯丙醇ClOH + CH2Cl-CH=CH2 ( CH2Cl-CHCl-CH2OH（2,3-二氯丙醇反应为放热反应216,100kJ/kmol），1,3-二氯丙醇和2,3-二氯丙醇的生成量为1:2。 次氯酸的反应方程式如下： Cl2 +H2O ( HOCl + H+ + Cl- （4）HOCl ( ClO- + H+ 优化次氯酸的生成条件、抑制溶液中的游离氯和次氯酸分解，会从总体上提高氯醇化反应的收率。 伴随上述主反应(1)和(2)，还有一些副反应，主要是生成三氯丙烷和氯醚的副反应。 三氯丙烷由氯气与氯丙烯反应生成，反应方程式为： (5) CH2Cl-CH=CH2 + Cl2 ( CH2Cl-CHCl-CH2Cl 氯醚由氯气与二氯丙醇反应生成，反应方程式如下： (6) CH2Cl-CHCl-CH2OH + Cl2 ( CH2Cl-CHCl-CH2OCl + HCl 氯醚继续与氯丙烯发生加成反应： (7) CH2Cl-CHCl-CH2OCl + CH2Cl-CH=CH2 (CH2Cl-CHCl-CH2-O-CH2-CHCl-CH2Cl 反应(5)和(6)在有水的环境中的反应比(1)和(2)慢得多。随着二氯丙醇浓度的升高，会分离出含氯丙烯、二氯丙烷、醚等其它不溶有机物的有机相，加速副反应的发生，(5)和(6)的反应速度加快，其原因主要是有机相中氯的溶解度较高，与含水有机物溶液相比，即使条件相同，其游离氯的浓度至少高出100-150倍。因此在氯醇化反应的过程中要使用过量的水，使反应物在介质中充分混和，抑制有机物的分解。 1.3环化反应原理 二氯丙醇在碱性介质中按如下反应转化为环氧氯丙烷： (1) CH2OH-CHCl-CH2Cl + OH- ( + H2O +Cl- (2) CH2Cl-CHOH-CH2Cl + OH- ( +H2O + Cl- 反应转化率相当高。相比而言，1,3-的转化比2,3-要快。一般情况下，提高温度和碱度、降低的浓度能加大转化率。 伴随上述主反应(1)和(2)的还有其它副反应。副反应的主要形式是环氧氯丙烷在碱溶液中继续反应，水也可以与环氧氯丙烷反应生产甘油基一氯丙醇，反应方程式如下： 3） + H2O ( 甘油基一氯丙醇十分容易水解成中间体，然后继续反应成甘油： 4） + OH－ ( + Cl－ （5） + H2O ( CH2-CH-CH2 环氧氯丙烷直接水解也可以生产中间体。在碱性条件下环氧氯丙烷直接冷凝时可以生成聚合物。 二氯丙醇和环氧氯丙烷直接反应可以生成氯醚，值得注意的是：副反应生成的甘油应该看成是一种不可回收的损失，因为回收成本太高。 所有副反应都是在液相环境中发生的，所以提高总收率的最好方法是尽快将环氧氯丙烷汽提出来。具体的方法是：使二氯丙醇与碱液混和后在塔内同蒸汽形成对流。在碱液和相对较高温度的作用下甘油基二氯丙醇转化为环氧氯丙烷，反应溶液中形成的环氧氯丙烷被蒸汽迅速提出。在工业化大生产中，碱液一般采用石