乙炔与氯化氢在低温下混合的安全性研究

周美双 张学伟

德州实华化工有限公司 山东德州 253000

1 混合气中水的来源

在电石法制备碳化钙的过程中，在混合脱水段，氯化氢和乙炔在混合器中按比例（1.05-1.1:1）混合，在石墨冷却除雾器和预热器之后，应达到含水量。将指定的指数（小于0.06%）送至转化器以反应形成氯乙烯。混合脱水的原理是：在乙炔和氯化氢的深度冷冻脱水中，水主要来自乙炔清洗带来的饱和水。在混合脱水部分，水和氯化氢形成约40%的浓盐酸，混合气体的水含量取决于40%盐酸溶液的饱和分压。

2 水的危害和水分测定的意义

在采用电石反应方法生产聚氯乙烯高分子树脂时，氯乙烯在原料反应中主要存在下列危害：首先，氯化氢气体和水混合反应能被溶解，从而生成盐酸，我们都知道盐酸是强酸能严重腐蚀反应器[1]。反应池和反应管道被损害，降低生产效率，严重导致经济损失和威胁人的生命和健康安全。其次，由于反应器中存在水，这互将反应器中的催化剂大量集聚的一起，浓度变大从而降低了催化剂的活性，增加了转化炉系统运行阻力，气体分布出现不均匀的情况，局部严重出现过热现象，促进了HgCl2催化剂升华的现象。催化剂的活性随之降低，温度难以控制在合理IDE范围内。第三，水分能促进如下反应：C2H2+H2O=CH3CHO（乙醛）。乙醛由于稳定性非常高，在纯化反应中不能轻易出去，就成为了VCM中的杂质，影响了聚合反应的正常进行，同时，在乙炔生成的过程中，乙炔也会被反应消耗，造成VCM的生成率降低。所以，选择正确的分析方法对乙炔和氯化氢反应产物中的水进行测量，在提高生产效率方面有决定性的作用。目前，氯碱工业中常用的方法有重量法，露点法和色谱法，这三种方法各有利弊。

3 乙炔与氯化氢混合气体存在不安全因素的成因

3.1 乙炔氯化的类型以及反应机制

简言之，根据化学反应中需要的条件，热条件氯化反应、光条件氯化反应、催化剂类型的氯化反应和氧化绿化反应都是烃类氯化反应的类型。总结归纳分析出：热条件氯化反应就是乙炔气体和游离氯混合反应。因为两种气体混合反应没有催化剂的作用，只是将温度作为反应条件。另外，乙炔和游离氯在热条件氯化过程中，氯化反应和取代氯化反应之间有竞争，所以反应产物可以是二氯乙烯、氯乙炔和二氯乙炔等[2]。

为了能解决这种问题的出现，现阶段主要解决的问题如下：在乙炔气体和氯化氢气体反应过程中游离氯的含量超标时，只将不生成二氯乙炔反应产物的因素找出即可，或者可以采取相应的方法降低游离氯的含量。乙炔的混合气体不经受燃烧和爆炸的条件，并且可以通过修改现有VCM装置的操作规范来实现VCM装置的气体混合部分的安全和稳定生产。

3.2 乙炔加成氯化与取代氯化反应的竞争动力学

烃类的热条件氯化反应的原理相当于是自由基链的反应原理，也就是自由基链在反应过程中能分解游离氯自由基，在和乙炔链连接成二氯乙烯、二氯乙炔等反应产物。在氯自由基变化的情况下，自由基链也有可能会终止连接。具体分析，在乙炔和氯之间的热氯化反应的条件下，在什么条件下，形成二氯乙烯，并且在什么条件下，形成氯乙炔。中间产物的形成可导致混合气体中的燃烧爆炸危险。

3.3 Pa/Ps的计算方法

根据碰撞理论计算化学反应速率，P是指活化分子之间的碰撞，这是一般分子碰撞频率Z的修正。它主要纠正了实际反应分子间碰撞截面引起的误差。结构和刚性球体。因此，Pa/Ps的计算方法与Z之间没有本质区别，因此在此通过相同的公式计算。例如，在本反应体系中，氯自由基只能与乙炔分子的确定取向反应，当氯自由基与乙炔分子的乙炔键位置碰撞或与碳碰撞时，可发生自由基反应。乙炔分子的氢键位置。所得反应产物不同。因此，乙炔分子被认为是一个刚性球体来理解碰撞过程，反应结果是不准确的[3]。只有乙炔分子分解成几个由分子碎片组成的小刚性球体才能用传统的计算方法计算出来。相反，氯自由基与其他分子如氯化氢的碰撞称为无效碰撞。

3.4 乙炔分子中电子效应与其活化能的估算

氯自由基也是一种强亲电试剂。尽管炔键的碳原子之间的电子密度高于双键碳原子之间的电子密度，但对于亲电子攻击，炔键由于乙炔键而没有双键活性。比双键长度更长，令人反感的亲电子能从乙炔键中拉出一对电子。另外，当涉及乙炔的亲电加成机理的过渡中间体是桥连离子中间体时，由乙炔键形成的过渡中间体的张力大于由双键形成的过渡中间体的张力。也就是说，由乙炔键形成的三元环状离子的张力大于由双键形成的三元环状离子的张力。这可以是向炔烃中添加亲电子试剂（例如溴，碘）。

4 结语

乙炔气体和氯化氢在零下14度的低温条件下混合反应时，活化因子和低温反应因子在低温反应中起着重要作用，并且碰撞面变小的情况。因此，乙炔气体和氯化氢在零下14度低温条件下反应时，能促进二氯乙烯的生成，降低氯乙炔的生成量，二氯乙炔的生成量也会随之下降；同时，混合气体在；零下14度低温条件下易燃易爆的性能比在零上15度的安全性高。把混合气体从零上15度降低至零下14度时能方便技术改造，并且技术改造的成本支出较低，促进经济效益的提高。所以，低温条件下进行脱水操作，乙炔气体和氯化氢混合反应新技术是VCM工厂中主要的发展方向。