塑料是怎樣煉成的（六）

第六章

解決了電石來源的問題之後，幾個工業部巨頭們又在皇甫燦的領導下開始嘗試生產乙炔氣體並與氯化氫氣體加成製得氯乙烯。

皇甫燦欣慰地看著面前奇形怪狀的一些容器與管道——他們是工業口花了好大力氣搗鼓出來的，由於從生產乙炔到參與聚合中間幾步的產物和反應物都是氣體，因此對於全部的管道和容器，嚴格的氣密性是必不可少的。

電石法生產乙炔工藝主要包括:冷破、反應、壓濾三個工序。首先，原料電石需自然冷卻至80℃以下後送入復擺顎式破碎機進行兩次破碎，使得電石粒度大小在8-50mm之間。電石顆粒由起重機械輸送，依次經過加料漏斗和鎖定漏斗進入乙炔發生器。在發生器內，乙炔與水接觸，先在第一次隔板進行反應，通過耙子的轉動去除電石外層的氫氧化鈣，使電石表面不斷更新，以加快水解速度。在耙子的攪動作用下，電石粒徑逐漸變小，由一層隔板落入第二層隔板，繼續進行反應，同樣的過程使電石進入第三層、四層隔板。在此期間，隨著水解反應的進行，電石表面生成的氫氧化鈣不斷地被去掉，直至反應完全。反應生成的乙炔氣體從發生器的頂部輸出，經過兩次冷卻後進入產品氣儲櫃;電石渣從發生器的底部排出，進入乙炔回收裝置，對電石渣漿中的乙炔氣進行脫析回收。乙炔氣體在水中的溶解度會隨溫度的升高而逐漸降低。因此，為了既能保證生產安全，又可以儘可能的將電石渣漿中的溶解乙炔回收，一般控制脫析溫度在40-50℃之間。脫析後的渣漿水進入集渣池，然後送往壓濾工序做脫水處理，廢水返回反應系統循環利用，電石渣外銷往其它部門回用。

主反應:

CaC2+2H2O=C2H2↑+Ca(OH)2↓ +127.3KJ/mol

副反應:

MgO+H2O→Mg(OH)2↓

CaS+H2O→Ca(OH)2↓+H2S↑

Ca3P2+H2O→Ca(OH)2↓+PH3↑

由於以臨高目前的生產力水平，並沒有太好的方法安全地運輸大量氣體，因此將乙炔氯化車間建在生產車間的隔壁，從發生器產出的乙炔經清洗凈化後直接進入下個步驟。

在反應器中，乙炔和氯化氫在以氯化汞為活性組分、以活性炭為載體的催化劑上氣相反應生成氯乙烯。

主反應:乙炔+HCl→（HgCl2）CH2-CHCl

反應機理:乙炔先與氯化汞發生加成反應,生成中間產物氯乙烯氯汞。而氯乙烯氯汞不穩定,和氯化氫反應生成氯乙烯。

乙炔法合成氯乙烯主要採用列管式固定床反應器。反應管徑為57mm,管壁厚度為3.5mm,內裝有平均尺寸為φ3×6mm的條狀HgCl2/活性炭催化劑。乙炔和氯化氫按1:1.05到1:1.1之間的摩爾比混合後進入列管內裝有氯化汞催化劑的反應器進行反應(反應器分為兩段,當前段反應器中催化劑失活後則需篩分倒灌,後段轉換為前段),在反應中放出的熱量被列管外的循環冷卻水帶走,反應後粗氯乙烯氣體依次進入水洗塔及鹼洗塔,洗去氣體中的氯化氫及二氧化碳。鹼洗後氣體通過乾燥塔進行壓縮、全凝、液化,液體氯乙烯通過低沸塔及高沸塔除去高沸物和低沸物,得到的精氯乙烯送入儲罐。

氯乙烯生產中非常關鍵的東西就是催化劑，在舊時空有著多種多樣既高效有清潔的催化劑以供使用，但考慮到臨高目前的技術水平,皇甫燦還是決定先從最簡單也最原始的氯化汞催化劑。用傳統工藝方法，即浸漬法製備氯化汞催化劑。這種方法是以φ(3-4)×(6-9)mm的柱狀優質活性炭作載體,在85-90℃的條件下,將活性炭浸漬於氯化汞水溶液中8-24h,以物理吸附的方式使氯化汞吸附在活性炭內,然後將含水質量分數為30%以上的濕式氯化汞催化劑,在氯化汞升華溫度下用熱風乾燥至含水質量分數≤0.3%。這種方法的缺點是流程複雜,生產效率低,能耗高,且損失一定量的氯化汞,三廢處理量較大。產生的廢水含有大量的汞離子，皇甫燦可不想見到臨高版的水俁病，況且現階段汞對於臨高來說並不便宜，因此這些廢水都得先經過處理，回收其中大部分汞之後再進行排放。

氯化汞催化劑是電石乙炔法生產氯乙烯工藝中廣泛應用的催化劑,然而它仍然有很大的缺陷,主要為:1.生產中更換新的催化劑後須養護7～20d,影響生產。2.由於汞離子是物理吸附在活性炭孔道內壁上的,熱穩定性很差,升華流失快(136.2℃時,氯化汞的蒸汽壓為133Pa),催化能力衰減快。一般生產1t氯乙烯就要消耗1.4～1.7kg氯化汞催化劑,在2.5t體系的反應器內,前後2台反應器的總催化時間也不過7000h。3.生產中由於氯化高汞易升華流失,存在部分汞鹽隨反應氣體進入大氣污染環境和進入產品而對產品造成危害之不足;同時,反應過程中氯化高汞被乙炔還原成金屬汞,反應氣經水洗後流入廢水中;失活的廢催化劑也會使環境受到污染。4.活性炭載體機械強度較低,易粉化,一般使用3300～3500h就必須篩分倒灌,不僅工作量大、工人勞動強度高,而且還耽誤正常的生產時間。⑤汞催化劑失活後其活性不可再生。

而反應生產的尾氣中仍殘餘大量氯化氫，這些氯化氫或者鹽酸在生產過程中若不進行處理而是直接排放，將會給環境帶來的非常嚴重的影響。因此所有的尾氣都需經過水洗，其中的氯化氫經過水洗之後可以重新被作為鹽酸溶液回收。