氯乙烯是一种重要的化工原料,主要生产工艺有乙炔氢氯化法和乙烯氧氯化法,由于我国煤多油少的客观能源结构,国内工业生产主要使用乙炔法,该工艺使用剧毒的HgCl2作为催化活性组分,由于汞容易升华,对环境造成极大危害。如何降低甚至消除汞触媒的污染,是乙炔法氢氯化反应合成氯乙烯急待解决的难题。本文以椰壳型活性炭作为载体,采用浸渍法分别制备了乙炔法合成氯乙烯用低汞和无汞催化剂,在固定床反应器上对两种催化剂的性能进行了评价,并对合成工艺参数进行了优化,建立了无汞催化剂催化乙炔氢氯化合成氯乙烯动力学方程。结论如下:(1)对乙炔氢氯化反应进行了热力学计算,确定了反应的热力学条件,并考察了反应温度、乙炔空速及进料配比对反应的影响,以此为依据对合成工艺参数进行了优化:低汞催化剂催化下,反应温度453 K,乙炔空速30 h-1,n(HCl):n(C2H2)=1.075,此时乙炔转化率为99.82%,氯乙烯的选择性为97.46%;无汞催化剂催化下,反应温度433 K,乙炔空速60 h-1,n(HCl):n(C2H2)=1.08,此时的乙炔转化率为98.95%,氯乙烯的选择性为93.57%。(2)在固定床反应器中研究了无汞催化剂催化乙炔氢氯化反应的动力学。采用Langmuir吸附等温线方程在消除内外扩散的影响下推导出了乙炔氢氯化反应无汞催化剂催化下的反应动力学方程,并算得反应所需的活化能为85.36 kJ·mol-1。乙炔氢氯化反应无汞催化剂的动力学方程: