“危险”的氯乙烯,为什么不禁⽌使⽤?

作者: ⽅光宗 李学杨

来源: 科学⼤院

发布日期: 2023-02-24 07:00:04

本文讨论了氯乙烯在化工中的重要性及其危险性,解释了为何不能全面禁止使用氯乙烯,并探讨了氯乙烯的生产方法和替代催化剂的研究进展。

近期,美国⼀列运载危险化学品的⽕⻋在美国俄亥俄州脱轨起⽕,导致危险化学物质氯⼄烯泄漏,由于相关物质的致癌性等特性,使该事件得到了全世界的关注。由于从事化学⽅向的研究,难免被朋友们问及对此事的看法,在这⾥笔者必须要说明,很遗憾,⽬前缺乏相关的检测数据,对⼤家关⼼的“危害到底有多⼤”等问题,我们⽆法给出准确的回答。

今天,主要是想和⼤家谈谈另外两个问题,氯⼄烯既然是有较⾼毒性,为什么化⼯⾥还⾮⽤它不可呢?就不能⽤别的东⻄来替代吗?⽬前我国氯⼄烯的⽣产和使⽤是什么情况呢?

氯⼄烯究竟为何物?为什么⼈们谈之⾊变?我们看它的结构式C2H3Cl就能知道,它把⼄烯中的⼀个氢原⼦换为了氯原⼦。虽然只有⼀个原⼦的差异,但是它的性质却有了翻天覆地的变化。

氯⼄烯是制备聚氯⼄烯塑料(PVC)的基本原料,同时也可以与⼄酸⼄烯酯、丁⼆烯等聚合,还可以⽤作萃取、冷冻剂等,有着⼴泛的化学化⼯领域应⽤。但同时,氯⼄烯也是⼀种⾮常具有危险性的有毒的化学物质,已被列⼊世界卫⽣组织国际癌症机构⼀类致癌物,尤其是对⼈类的肝脏、肺部会有明显的损伤。不仅如此,燃烧氯⼄烯将会产⽣光⽓和氯化氢等更⼤危害性的有毒⽓体,如光⽓⼀定情况下可以导致⼈⽴即死亡。

既然这么危险,那为什么⼀定要做氯⼄烯呢?全⾯禁⽌氯⼄烯的使⽤可以吗?答案是:现阶段还是不⾏的。除了其聚合物聚氯⼄烯塑料(PVC)这⼀巨⼤的应⽤背景,还因为它是被包含在氯碱化⼯中的,基于我国的国情,与实际应⽤联系如此紧密的材料,并不能简单地⼀禁了之。氯碱化⼯是指⼯业中通过电解氯化钠制氢氧化钠和氯⽓的过程,是烧碱(氢氧化钠)的主要⼯业制备⽅法。中国是世界第⼀⼤烧碱⽣产国,占有世界烧碱产量的50%以上。

现有的烧碱制备⼯艺主要是离⼦膜法电解盐⽔,烧碱主要的⽤途是⼯业中的各种预处理和吸收,其⽤量占总产量的50%以上。还有约25%的烧碱⽤在了造纸⼯业上。因此,氯碱化⼯具有极其重要的作⽤。

⽬前,氯⼄烯的制备⽅法主要两种,⼀种是⼄烯氧氯化法,另⼀种是⼄炔氢氯化法。⼄烯氧氯化法以⾼浓度的⼄烯、氧⽓和氯⽓为原材料,通过引⼊氧消除掉其中的部分氢原⼦,并⽤氯原⼦代替。

这种⽅法⽐较适合于⻚岩⽓较多的国家和地区,如美国等。但在我国,⼄烯和⼄烷的价格都⽐较⾼,⽽煤炭资源相对丰富,就可以寻找其他可以代替⼄烯和⼄炔的原材料。在煤炭丰富的地区,通过煤炭与氧化钙(CaO)在电炉⾥烧结为电⽯CaC2。再运输到氯碱企业,通过与⽔反应⽣产⼄炔⽓(式5),纯化的⼄炔与氯化氢反应⽣成氯⼄烯(式6)。

这就使⼄炔氢氯化法的成本⽐⼄烯氧氯化法要低很多,同时具有投⼊少、产量⾼等优点,因此,中国的氯⼄烯单体⼯艺路线主要还是靠⼄炔法实现。

虽然,⽬前在产率上,上述碳氮材料、氮化硼材料等⽆⾦属催化剂仍不能与贵⾦属催化剂相⽐,但是其催化剂的材料只需要⽤到碳氮硼等常规元素,理论上说,成本可以降到⾮常低,从⽽为⼄炔氢氯化的⽆汞化⽣产提供了⼀条新的路径,并有望进⼀步发展与推向产业应⽤。这个体系也得到了国内外同⾏的⾼度认可,被认为是⼀项拥有巨⼤潜⼒的创新成果。

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