氯气的制备, 氯气的制备原理方程式

随着化石能源的日益减少，以及为了保护地球环境而加大可再生能源的开发利用，风电、光电、水电等可绿色电力得到了快速发展，未来各种绿电在整个能源消费中的占比将快速增长。通过开发利用可再生能源的替代合成路线来实现化学工业绿色化是未来化学工业发展的重要趋势之一，通过科研人员的不懈努力，目前已开发了不少具有竞争力的电化学新工艺，预计未来还会有更多、更高效的新工艺涌现。这里拟就近年出现的一些工业上有竞争力或未来有发展潜力的新工艺作一系列介绍，如在这方面有兴趣，可点击关注本"今日头条号"，以便及时获得相关信息。

1 二氯乙烷（EDC）及其传统生产工艺简介

二氯乙烷（化学式：C2H4Cl2或Cl(CH2)2Cl；相对分子质量：98.97；英文名：Ethylene Dichloride），即1,2-二氯乙烷，是的一种，常用 EDC表示。无色或浅黄色透明液体，熔点-35.7 ℃，沸点83.5 ℃，密度1.235 g/cm³，闪点17 ℃，难溶于水。主要用作氯乙烯（聚氯乙烯单体）制取过程的中间体，也用作溶剂及制造三氯乙烷的等。它在室温下是无色有类似氯仿气味的液体。

虽然我国聚氯乙烯（PVC）生产所需的相当大量的氯乙烯采用乙炔原料生产，但是在世界上乙烯经二氯乙烷生产氯乙烯占主导地位。

二氯乙烷市场巨大，2018年全球产能4770万吨，预计2023年将达5100万吨。据估计，2020年全球二氯乙烷市场价值36亿美元，预计2026年底将达到44.014亿美元，2021-2026年复合年增长率为2.9%。预计到2027年，全球二氯乙烷市场需求量将达到5800万吨。

目前二氯乙烷的工业生产主要有以下两种方法：

乙烯与氯气直接合成法

　以乙烯和氯气在1,2-二氯乙烷介质中进行氯化生成粗二氯乙烷及少量多氯化物，加碱闪蒸除去酸性物及部分高沸物，用水洗涤至中性，共沸脱水，精馏，得成品。

乙烯氧氯化法

乙烯直接与氯气氯化生成二氯乙烷。由二氯乙烷裂解制氯乙烯时回收的氯化氢和预热至150~200 ℃的含氧气体（空气）和乙烯，通过载于氧化铝上的氯化铜触媒，在压力0.0683~0.1033 MPa；温度200~250 ℃下反应，粗产品经冷却（使大部分三氯乙醛和部分水冷凝）；加压；精制，得二氯乙烷产品。

2 电化学生产二氯乙烷（EDC）新工艺eShuttle™

美国Chemestry公司（加州莫斯兰德）开发了经乙烯的二氯乙烷（EDC）生产新工艺eShuttle™ EDC（图1）和eShuttle™ EDC-ODC（图2）。eShuttle EDC工艺采用独特的金属卤化物离子工艺生产高纯度EDC，不产生氯气。该技术在Chemetry最先进的实验室和位于加利福尼亚州Moss Landing的完全集成的中试装置中首创。与最新一代传统的氯碱/EDC生产工艺相比，所用原料相同，产品相同（EDC、苛性碱和氢气），但电耗（图3）和生产成本大幅下降。因此适合于电价较高的地区新建项目和现有氯碱/EDC厂的升级改造或扩能改造。该工艺2015年已完成中试。2016年末Technip公司和Chemestry公司签订许可转让和工程化该技术的排他合作协议。据最近报道，Chemetry公司和美洲热塑性树脂的领先生产商Braskem将在巴西建设和运营一家示范工厂，使用Chemetry的eShuttle技术在巴西生产EDC。

由于eShuttle技术使化工企业能够经济地生产基本化学品，同时通过节能、避免游离氯和减少废水对环境产生重大影响，使其成为2017年柯克帕特里克化学工程成就奖的获奖者之一。此外，该技术还获得了由美国化学学会绿色化学研究所颁发的2018年绿色化学挑战奖，该奖项是"授予将绿色化学原理融入化学设计、制造和使用的公司或机构"，是绿色化学创新领域最负盛名的奖项项目。