利用管道混合器萃取四氯乙烯中的游离酸

摘要：本文针对四氯乙烯生产过程中产品质量受游离酸影响的问题，详细阐述了利用管道混合器萃取四氯乙烯中游离酸的工艺原理、实验过程及结果。通过对比不同类型管道混合器的萃取效果，发现SV型管道混合器能有效分散四氯乙烯，增加与碱液接触面积，从而实现对游离酸的高效萃取。该方法在几乎不增加投资的基础上优化了现有工艺，对稳定四氯乙烯产品质量具有重要意义。

关键词：四氯乙烯；游离酸；管道混合器；萃取

引言

四氯乙烯作为一种重要的化工原料，在干洗、金属脱脂、化工合成等领域有着广泛应用。例如在干洗行业，因其洗净度高、可回收重复使用等优点成为世界各国普遍使用的干洗溶剂。然而，在四氯乙烯的生产过程中，产品质量常受到游离酸的影响。游离酸的存在不仅会降低产品纯度，还可能对后续使用产生不良影响，如在某些化学反应中作为杂质干扰反应进程，在金属脱脂应用中可能对金属表面造成腐蚀等。因此，有效去除四氯乙烯中的游离酸成为提高产品质量的关键环节。传统工艺在处理游离酸时存在产品质量不稳定等问题，本文旨在探讨利用管道混合器这一设备对四氯乙烯中的游离酸进行萃取，以优化现有生产工艺，提升产品质量。

1四氯乙烯生产工艺及游离酸产生原因

1.1四氯化碳裂解生成四氯乙烯工艺原理

四氯乙烯的生产常采用以四氯化碳、氯气和一氯甲烷为原料的工艺。在该工艺中，四氯化碳在高温（575-595℃）条件下发生裂解反应产生四氯乙烯。而裂解所需热量则由一氯甲烷与氯气反应放热提供，反应温度通过过量的四氯化碳进行控制。粗四氯乙烯采出后，需经过精馏过程得到有机组分合格中间品，接着再经碱洗、干燥、过滤等步骤最终得到产品。

1.2游离酸产生原因分析

在四氯化碳裂解生成四氯乙烯的复杂反应体系中，存在多种副反应，这些副反应是游离酸产生的主要根源。例如，原料中的杂质可能参与反应生成酸性物质；高温裂解过程中部分物质的分解也可能产生酸性副产物。此外，反应设备的材质及运行状况也可能对游离酸的产生有一定影响，如设备内部材质在高温、强腐蚀性环境下被侵蚀，可能引入金属离子等杂质，进而促使某些反应向生成游离酸的方向进行。

2利用管道混合器萃取游离酸的原理及优势

2.1萃取原理

本工艺利用碱液与四氯乙烯混合来萃取其中的微量酸，其本质基于酸根在四氯乙烯和碱液中的溶解度差异。酸根易溶于碱液，并且会与碱发生中和反应，这属于典型的化学萃取过程。在实际操作中，通过将碱液与四氯乙烯充分混合，使游离酸从四氯乙烯相转移至碱液相，从而达到去除四氯乙烯中游离酸的目的。

2.2管道混合器工作原理

管道混合器是一种高效的连续式混合设备。以常见的SV型和SK型管道混合器为例，其内部设有特殊结构的混合单元。当四氯乙烯和碱液两种流体连续进入管道混合器后，在混合单元的作用下，流体被不断分割、混合、再分割。例如，流体在流经混合单元的叶片或特殊通道时，会形成强烈的湍流，使得四氯乙烯能够以微小液滴的形式分散在碱液中，极大地增加了两相流体的接触面积。

2.3相比传统混合方式的优势

与传统的间歇式搅拌混合等方式相比，管道混合器具有显著优势。首先，管道混合器为连续化生产，生产效率大幅提高。传统间歇式搅拌混合每次处理一定量物料后需进行卸料、清洗等操作，耗时较长，而管道混合器可实现物料的连续进出，不间断生产。其次，管道混合器混合效果更均匀稳定。其内部特殊结构能确保物料在短时间内达到充分混合，避免了传统搅拌因搅拌不均匀导致部分物料混合不充分的问题，从而使萃取过程更稳定，产品质量一致性更好。再者，管道混合器占地面积小，操作简便，自动化程度高，可有效降低人力成本和设备维护成本。

3实验部分

3.1实验材料与设备

实验材料包括精馏出的pH值为2.5的四氯乙烯，用于配制碱液的氢氧化钠以及去离子水。实验设备有用于混合的烧杯、量筒、电子天平，用于测量pH值的pH计，以及在实际生产模拟中使用的SK型和SV型管道混合器、分层器、输送泵等。

3.2实验步骤

首先，配制质量分数5%的碱液。用量筒量取一定体积的去离子水倒入烧杯，再用电子天平准确称取适量氢氧化钠固体，缓慢加入水中并搅拌使其完全溶解。接着，取150mL配制好的碱液和50mLpH值为2.5的四氯乙烯于烧杯中，手动摇晃2s，然后将混合液静置15min，使用pH计测量此时四氯乙烯的pH值。之后，重复上述步骤，分别将混合液摇晃4s、6s、8s后测量四氯乙烯的pH值，并记录数据。

在模拟实际生产的实验中，在分层器内间歇式配制质量分数为15%的碱液。在碱洗分层器入口处安装1台管道混合器（分别使用SK型和SV型进行对比实验），将四氯乙烯和碱液通过泵连续送入管道混合器进行混合，经泵循环回流，萃取四氯乙烯中游离酸。在实验过程中，严格控制分层器内碱液及四氯乙烯液位，并控制碱液回流量。

3.3分析方法

实验中主要通过测量四氯乙烯的pH值来判断游离酸的萃取效果。pH值的变化直观反映了四氯乙烯中游离酸含量的改变，pH值升高表明游离酸被萃取出去的量增加。同时，对实验前后四氯乙烯中的酸根离子种类及含量进行定性和定量分析，采用离子色谱等分析手段，进一步准确评估萃取效果。

4实验结果与讨论

4.1不同摇晃时间对萃取效果的影响

通过实验数据可知，随着在烧杯中混合时摇晃时间的增加，四氯乙烯的pH值逐渐升高。当摇晃时间为2s时，四氯乙烯pH值有所上升，但幅度较小；当摇晃时间延长至4s、6s、8s时，pH值上升趋势更为明显。这表明适当延长混合时间有助于提高游离酸的萃取效果，因为混合时间增加使得四氯乙烯与碱液接触更充分，更多的游离酸有机会与碱发生中和反应并转移至碱液相。

4.2SK型与SV型管道混合器萃取效果对比

从实际结果分析，SK型管道混合器对pH值为2.5的四氯乙烯萃取效果较差。这是因为四氯乙烯作为分散相在SK型管道混合器中分散度不够，导致其与碱液接触面积不足，游离酸被萃取的量有限，最终四氯乙烯产品中仍残留较多游离酸。而SV型管道混合器具有更好的分散作用，四氯乙烯在其中能够被更充分地分散成微小液滴，极大地增加了与碱液的接触面积，从而达到了较好的萃取四氯乙烯中游离酸的目的。

4.3影响萃取效果的其他因素分析

除了管道混合器类型和混合时间外，碱液浓度、碱液与四氯乙烯的流量比以及分层器内液位等因素也对萃取效果有重要影响。在一定范围内，提高碱液浓度可增加游离酸的萃取率，但过高的碱液浓度可能导致后续处理成本增加且对设备有更高的耐腐蚀性要求。合适的碱液与四氯乙烯流量比能保证两相充分混合反应，流量比失衡可能使某一相过量，不利于萃取。分层器内液位稳定对萃取效果也至关重要，四氯乙烯液位过低或过高都可能影响碱洗效果，例如液位过低可能使碱液与四氯乙烯接触时间过短，液位过高则可能导致混合不均匀等问题。

5结论

综上所述，本文通过对利用管道混合器萃取四氯乙烯中游离酸的研究，明确了该工艺的原理、实验效果及实际应用价值。实验结果表明，SV型管道混合器在萃取四氯乙烯中游离酸方面表现出明显优势，能够有效解决传统工艺中产品质量不稳定的问题。该技术在实际生产中的应用取得了良好的经济效益和环境效益，为四氯乙烯生产工艺的优化提供了可行的解决方案。未来，随着技术的不断发展和完善，有望在化工领域得到更广泛的应用和推广。

参考文献

[1]王斌，郭延锋，万育铭.利用管道混合器萃取四氯乙烯中的游离酸[J].氯碱工业，2025，61（01）：17-18.

[2]冯凌竹，徐鏖，戴小敏，等.响应面法优化回收油类分析的萃取剂四氯乙烯[J].化学研究，2023，34（01）：77-84.