一种用于制备氯甲烷的氯化剂及其用途和氯甲烷的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备氯甲烷的氯化剂及其用途和氯甲烷的制备方法，该氯化剂包括CuCl

Chlorination agent for preparing methyl chloride and use thereof and preparation method of methyl chloride

The invention relates to a chlorinating agent for preparing methyl chloride and its use and a preparation method of methyl chloride. The chlorinating agent comprises a CuCl

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备氯甲烷的氯化剂及其用途和氯甲烷的制备方法
本专利技术涉及氯代烷烃的生产化工领域，特别是涉及一种用于制备氯甲烷的氯化剂及其用途和氯甲烷的制备方法。
技术介绍
氯甲烷是一类非常重要的化合物，被广泛应用于工业、农业、农药、有机合成中。在常温下为气态的氯甲烷是一氯甲烷，液态的氯甲烷主要包括二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯化碳。二氯甲烷和三氯甲烷都是重要的工业溶剂，而四氯化碳属于违禁品。氯甲烷最早的工业生产方式是以甲烷和氯气为原料直接氯化，该方法是将甲烷和氯气在400℃高温下进行氯化，氯化产物经水吸收除去氯化氢，再经压缩、冷凝分离出未反应的甲烷后分馏出一氯甲烷和多氯化物。但是这种工艺由于反应温度难以控制，反应一旦引发容易产生多氯甲烷包括不好处理的四氯化碳，产品组成比例也很难控制，另外直接氯化副产的氯化氢用水吸收腐蚀设备，污染环境。所以随着工业的发展甲烷直接氯化法逐渐被甲醇氢氯化法取代。甲醇氢氯化法是将氯化氢与甲醇按比例配合后，在一定条件下进行合成反应先生成一氯甲烷，一氯甲烷再经氯化得到以二氯甲烷和三氯甲烷为主要产品的氯甲烷产物。甲醇氢氯化法以甲醇和氯化氢为原料，一方面可以消耗工业产生的大量氯化氢，平衡氯化氢；另一方面可以通过调节反应条件调控氯甲烷的产品结构，特别是可以根据市场需求获得不同比例的二氯甲烷和三氯甲烷，同时防止四氯化碳的产生，工艺易分离，流程短。所以随着甲醇工业的兴起以及氯化氢价格的影响，从80年代末甲醇氢氯化法路线占主导地位，但甲醇氢氯化法相比较甲烷直接氯化法存在成本高的缺点。如申请号为201010153234.1的中国专利公开了一种气液相非催化法生产氯甲烷的技术，在一定条件下甲醇与过量10％的氯化氢进入反应器，反应生成氯甲烷和水，并副产二甲醚，经过一系列的工艺分离、提纯得到氯甲烷产品。由于该方法需要氯化氢过量，所以产生的废酸需要处理，副产的二甲醚也需分离提纯，存在工艺流程长，成本高等缺点。申请号CN200810071289.0的中国专利公开了一种氯甲烷的制备方法。将氯化镍和氯化亚铜碾成粉末，混合均匀后装入反应器中反应，控制反应温度为350～430℃，将甲烷与氧气的混合气体通入反应器中反应；将反应后产出的气体产物流加压，冷却后，得到氯甲烷混合液，经除水、精馏得到氯甲烷产品。该专利技术以固相氯化镍作为氯源，不易于输送，且氧气和甲烷同时通入反应器中，副产物较多，增加分离提纯难度，且固相反应易粘结。为了克服目前生产氯甲烷工艺和技术存在的缺点，我们专利技术了一种甲烷液相氧氯化生产氯甲烷的工艺。从低成本的天然气和氯化氢出发，根据需要，通过调节反应条件生产不同组分和比例的氯甲烷，整个工艺经济、简单、产品结构易于调节、可消耗工业产生的大量氯化氢。
技术实现思路
本专利技术针对以上所述现有技术存在的技术缺陷，提供了一种用于制备氯甲烷的氯化剂及其用途和氯甲烷的制备方法，该氯化剂包括CuCl2和KCl，CuCl2：KCl的摩尔比为5～0.5：1，所述氯化剂为混合盐熔液，用于制备氯甲烷。该制备方法包括：步骤1)，CH4或CH3Cl和所述的氯化剂反应，CH4或CH3Cl被氯化得到氯甲烷和HCl，氯化剂中的CuCl2被还原成CuCl，得到含氯甲烷和HCl的气体和含CuCl的盐熔液，采用混合盐溶液作为氯化剂，反应过程易控制，通过调整反应条件能控制各氯代产物的产出比例，可以主产二氯甲烷和三氯甲烷，同时防止四氯化碳的产生，而且反应以廉价易得的HCl为原料比氯气更经济。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术第一方面提供一种用于制备氯甲烷的氯化剂，所述氯化剂包括CuCl2和KCl，CuCl2：KCl的摩尔比为5～0.5：1，所述氯化剂为混合盐熔液。所述混合盐熔液是指各组分处于熔融状态的混合液体。优选地，所述氯化剂还包括CuCl，CuCl：KCl的摩尔比≤1。例如，CuCl2：KCl的摩尔比为5～4：1、4～3：1、3～2：1、2～1：1或1～0.5：1，CuCl：KCl的摩尔比为0～0.1：1、0.1～0.5：1、0.5～0.6：1、0.6～0.8：1或0.8～1：1。优选地，所述氯化剂的熔点为300～450℃，如300～330℃、330～370℃、370～400℃、400～420℃或420～450℃。本专利技术第二方面提供上述氯化剂的用途，用于制备氯甲烷。优选地，CH4和/或CH3Cl和所述氯化剂反应，CH4和/或CH3Cl被氯化得到氯甲烷和HCl，氯化剂中的CuCl2被还原成CuCl，得到氯甲烷和HCl的混合气体和含CuCl的盐熔液。本专利技术第三方面提供一种氯甲烷的制备方法，所述制备方法包括：步骤1)，CH4和/或CH3Cl和上述氯化剂反应，CH4和/或CH3Cl被氯化得到氯甲烷和HCl，氯化剂中的CuCl2被还原成CuCl，得到氯甲烷和HCl的混合气体和含CuCl的盐熔液。优选地，将上述氯化剂从氯化塔液相进料口进入，与氯化塔气体进口通入的CH4和/或CH3Cl逆向接触，CH4和/或CH3Cl和所述氯化剂反应，CH4和/或CH3Cl被氯化得到氯甲烷和HCl，氯化剂中的CuCl2被还原成CuCl，得到氯甲烷和HCl的混合气体和含CuCl的盐熔液，氯甲烷和HCl的混合气体从氯化塔气体出口排出，含CuCl的盐熔液从氯化塔液相出料口排出。更优选地，步骤1)中，还包括以下技术特征中的一项或两项：1)CH4和/或CH3Cl与CuCl2的摩尔比为1：1.8～15，如1：1.8～3、1：3～4、1：4～6、1：6～10或1：10～15；2)反应温度为320～500℃，如320～350℃、350～400℃、400～420℃、420～430℃或430～500℃。步骤1)中，通过控制反应条件，如反应温度和反应时间可得到不同比例的氯甲烷混合物，同时防止四氯化碳的产生，如果反应温度比较高，应缩短反应时间，防止反应产生的氯甲烷进一步氯化；若反应温度比较低，在不产生四氯化碳的前提下，可适当延长反应时间，增加二氯甲烷和三氯甲烷的产量。步骤1)中，氯化塔气体进口通入的可以是CH4和/或CH3Cl：当为CH4时，得到的氯甲烷以CH3Cl为主；当通入的是CH3Cl时，得到的氯甲烷主要是二氯甲烷和三氯甲烷；当为CH4和CH3Cl的混合气体时，得到的氯甲烷主要是CH3Cl、二氯甲烷和三氯甲烷。优选地，所述制备方法还包括：步骤2)，将含CuCl的盐熔液与氧气反应，CuCl全部或部分氧化为氧氯化铜，得到含氧氯化铜的盐熔液。氧氯化铜是CuCl被氧气氧化得到的产物，含有Cu、O和Cl三种元素。更优选地，步骤2)中，将从氯化塔液相出料口排出的含CuCl的盐熔液从氧化塔液相进料口进入氧化塔，将氧气从氧化塔气体进口通入，逆向与含CuCl的盐熔液接触，CuCl全部或部分氧化为氧氯化铜，得到含氧氯化铜的盐溶液，含氧氯化铜的盐溶液从氧化塔液相出料口排出。当氯化剂为CuCl2和KCl时，CuCl全部氧化为氧氯化铜或部分氧化为氧氯化铜；当氯化剂包括CuCl2、CuCl和KCl时，CuCl部分氧化为氧氯化铜。更优选地，步骤2)中，还包括以下技术特征中的一项或两项：1)CuCl与氧气的摩尔比为2～2.4：1，如2～2.1：1、2.1～2.3：1或2.3～2.4：1；2)反应温度为300～500℃，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备氯甲烷的氯化剂，其特征在于，所述氯化剂包括CuCl

【技术特征摘要】
1.一种用于制备氯甲烷的氯化剂，其特征在于，所述氯化剂包括CuCl2和KCl，CuCl2：KCl的摩尔比为5～0.5：1，所述氯化剂为混合盐熔液。2.如权利要求1所述的氯化剂，其特征在于，所述氯化剂还包括CuCl，CuCl：KCl的摩尔比≤1。3.如权利要求1所述的氯化剂，其特征在于，所述氯化剂的熔点为300～450℃。4.一种如权利要求1至3任一所述的氯化剂用于制备氯甲烷。5.如权利要求4所述的用途，其特征在于，CH4和/或CH3Cl与所述氯化剂反应，CH4和/或CH3Cl被氯化得到氯甲烷和HCl，氯化剂中的CuCl2被还原成CuCl，得到氯甲烷和HCl的混合气体和含CuCl的盐熔液。6.一种氯甲烷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤1)，CH4和/或CH3Cl和如权利要求1至3任一所述的氯化剂反应，CH4和/或CH3Cl被氯化得到氯甲烷和HCl，氯化剂中的CuCl2被还原成CuCl，得到氯甲烷和HCl的混合气体和含CuCl的盐熔液。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将如权利要求1至3任一所述的氯化剂从氯化塔液相进料口进入，与氯化塔气体进口通入的CH4和/或CH3Cl逆向接触，CH4和/或CH3Cl和所述氯化剂反应，CH4和/或CH3Cl被氯化得到氯甲烷和HCl，氯化剂中的CuCl2被还原成CuCl，得到氯甲烷和HCl的混合气体和含CuCl的盐熔液，氯甲烷和HCl的混合气体从氯化塔气体出口排出，含CuCl的盐熔液从氯化塔液相出料口排出。8.如权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，还包括以下技术特征中的一项或两项：1)CH4和/或CH3Cl与CuCl2的摩尔比为1：1.8～15；2)反应温度为320～500℃。9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：步骤2)，将含CuCl的盐熔液与氧气反应，CuCl全部或部分氧化为氧氯化铜，得到含氧氯化铜的盐熔液。10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将从氯化塔液相出料口排出的含CuCl的盐熔液从氧化塔液相进料口进入氧化塔，将氧气从氧化塔气体进口通入，逆向与含CuCl的盐熔液接触，CuCl全部或部分氧化为氧氯化铜，得到含氧氯化铜的盐溶液，含氧氯化铜的盐溶液从氧化塔液相出料口排出。11.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘星，钟劲光，
申请(专利权)人：厦门中科易工化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35