本发明涉及制备四氯乙烯的装置和方法。
背景技术：
四氯乙烯，又名全氯乙烯，无色液体，能与醇等混溶，是一种重要的有机氯产品，是一种有机溶剂，可用作干洗剂，可用来洗涤天然及合成的织物，也可以用于金属的脱脂，另外，四氯乙烯可用于生产HFC-125、HFC-134a等。
用于生产四氯乙烯的乙炔法副产较多的盐酸、生产成本较高、能耗高等；用于生产四氯乙烯的C1-C3烃类热氯化法副产较多的盐酸。
技术实现要素：
本发明的目的是公开一种以氯化氢为原料制备四氯乙烯的反应器和方法，以克服现有技术存在的缺陷。
所述的反应器，包括反应管、预热加热装置、第一段加热装置、第二段加热装置和防冷凝加热装置；
所述的反应管中，依次填充有上载体氧化铝层、催化剂层、下载体氧化铝层，所述的下载体氧化铝层的下部设有承载载体和催化剂层的支撑件；
所述的上载体层氧化铝上方的反应管有氯氧混合气进料口，二氯乙烷进料管穿过所述的反应管的顶部向下延伸至催化剂层中；
所述的预热加热装置设置在上载体氧化铝层处的反应管外；
所述的第一段加热装置和第二段加热装置依次设置在催化剂层处的反应管外；
所述的防冷凝加热装置设置在下载体氧化铝层处的反应管外；
所述的二氯乙烷进料管的出口位于催化剂层顶部以下处；
采用上述的反应器，以氯化氢、氧气和二氯乙烷制备四氯乙烯的方法，包括如下步骤：
将氯化氢和氧气由氯氧混合气进料口送入反应管，预热后，进入催化剂层，将二氯乙烷由二氯乙烷进料管送入催化剂层反应，然后，反应物穿过下载体氧化铝，排出反应器，即可获得所述的四氯乙烯；
本发明的有益效果是：
以氯化氢、氧气和二氯乙烷为原料制备四氯乙烯，成本低，制备过程中的副产物可以循环利用，副产的盐酸少。本发明通过确定合适的反应器、催化剂、进料方法、原料配比及加热条件，可降低二氯乙烷燃烧反应，有效控制热点温度，达到了四氯乙烯高收率的目的。
附图说明
图1是以氯化氢、氧气和二氯乙烷为原料制备四氯乙烯的固定床反应器的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，所述的反应器，包括反应管1、预热加热装置3、第一段加热装置4、第二段加热装置5和防冷凝加热装置6；
所述的反应管1中，依次填充有上载体氧化铝层16、催化剂层15、下载体氧化铝层14，所述的下载体氧化铝层14的下部设有承载载体和催化剂层的支撑件13，所述的支撑件13优选弹簧；
所述的上载体氧化铝层16上方的反应管设有氯氧混合气进料口8，二氯乙烷进料管12穿过所述的反应管1的顶部向下延伸至催化剂层15中；
所述的预热加热装置3设置在上载体氧化铝层16处的反应管外；
所述的第一段加热装置4和第二段加热装置5依次设置在催化剂层处的反应管外；
所述的防冷凝加热装置6设置在下载体氧化铝层14处的反应管外；
优选的，所述的反应管1的高径比为1～3～5；
所述的二氯乙烷进料管12的出口位于催化剂层顶部以下、催化剂装填总高度的35～40％处；
采用上述的反应器，以氯化氢、氧气和二氯乙烷制备四氯乙烯的方法，包括如下步骤：
将氯化氢和氧气由氯氧混合气进料口8送入反应管1，预热至120～170℃后，进入催化剂层，将二氯乙烷由二氯乙烷进料管12送入催化剂层，依次在340～380℃和380～410℃下反应，然后，反应物穿过温度为260～310℃下载体氧化铝层14，排出反应器，即可获得所述的四氯乙烯；
氯化氢、氧气和二氯乙烷的进料摩尔比为2.63～5.26:1.32～1.51:1，所述二氯乙烷的重量空时为4.17～5h；
所述的催化剂，其活性组分以元素重量含量计，包括如下重量百分比的组分：
Cu:3～15％；
K:1～10％；
Ce:1～8％；
其余为载体Al2O3。
所述催化剂制备方法，包括以下步骤：
将一定量的CuCl2·2H2O、KCl和CeCl3·7H2O溶于一定量去离子水中，加入球形载体Al2O3，首先在温度40～80℃条件下混合均匀，其次在温度30～50℃条件下静置2～16h，然后在温度100～120℃条件下干燥8～16h，最后在温度400～600℃条件下焙烧3～8h，得到催化剂。
本发明的工作原理如下：
氯化氢与氧气混合经上端载体氧化铝层后从催化剂层顶端进入催化剂层，先在催化剂层发生氯化氢催化氧化反应以制得氯气，并消耗大部分氧气，然后与二氯乙烷发生氯代、加成、裂解等多种反应，获得四氯乙烯。
以下实施例均采用图1的反应器。
实施例1
反应器结构参数：
反应管的高径比为5，二氯乙烷进料管的出口位于催化剂层顶部以下、催化剂装填总高度的40％处。
催化剂制备步骤如下：
将175gCuCl2·2H2O、50gKCl和75gCeCl3·7H2O溶于320mL去离子水中，加入525g球形载体Al2O3，首先在温度60℃条件下混合均匀，其次在温度40℃条件下静置12h，然后在温度120℃条件下干燥12h，最后在温度430℃条件下焙烧4h，得到催化剂。
固定床加热装置1设定温度150℃，加热装置2设定温度360℃，加热装置3设定温度390℃，加热装置4设定温度300℃，氯化氢、氧气与二氯乙烷的进料摩尔比为2.63:1.45:1，二氯乙烷重量空时为5h，四氯乙烯收率为64.8％。
实施例2
反应管的高径比为3，二氯乙烷进料管的出口位于催化剂层顶部以下、催化剂装填总高度的35％处。
与实施例1不同的是氯化氢、氧气与二氯乙烷的进料摩尔比为4.21:1.45:1，二氯乙烷转化率为100％，四氯乙烯收率为75.2％。
实施例3
与实施例1不同的是氯化氢、氧气与二氯乙烷的进料摩尔比为5.26:1.45:1，四氯乙烯收率为67.9％。
实施例4
与实施例1不同的是氯化氢、氧气与二氯乙烷的进料摩尔比为4.74:1.32:1，四氯乙烯收率为65.8％。
实施例5
与实施例1不同的是氯化氢、氧气与二氯乙烷的进料摩尔比为4.74:1.51:1，四氯乙烯收率为71.6％。
实施例6
与实施例1不同的是氯化氢、氧气与二氯乙烷的进料摩尔比为4.21:1.45:1，加热装置3加热温度为380℃，四氯乙烯收率为67.7％。
实施例7
与实施例1不同的是氯化氢、氧气与二氯乙烷的进料摩尔比为4.21:1.45:1，加热装置3加热温度为410℃，四氯乙烯收率为69.0％。
实施例8
与实施例1不同的是氯化氢、氧气与二氯乙烷的进料摩尔比为4.21:1.45:1，二氯乙烷重量空时为4.17h，四氯乙烯收率为65.4％。