基本介紹
- 中文名：二氯乙烷
- 英文名：Dichloroethane
- 別稱：二氯化乙烯; 乙撐二氯; 烯蟲乙酯
- 化學式：C2H4Cl2
- 分子量：98.97
- CAS登錄號：107-06-2
- EINECS登錄號：203-458-1
- 熔點：-35.3°C
- 沸點：83.7°C
- 水溶性：微溶於水，可混溶於醇、醚、氯仿。
- 密度：1.235
- 外觀：無色或淺黃色透明液體，，有類似氯仿的氣味
- 閃點：17℃
- 套用：有機合成，萃取劑
- 安全性描述：S45
- 危險性符號：7(中閃點易燃液體)
- 危險性描述：R11
- 國際編號：32035
- InChI：1/C2H4Cl2/c3-1-2-4/h1-2H2
- RTECS號：KI0175000
- HS編碼：2903150000
- UN編號：1184
- IMDG規則頁碼：3205
- 折射度：1.4448
- 折射率：1.4167
- 飽和蒸氣壓：15．33kPa/10℃
- 臨界溫度：261．5℃
- 臨界氣壓：5．05MPa
- 燃燒熱：1244．8kj/mol
物化性質,物理性質,化學性質,製備,工藝分析,實驗部分,結果與討論,結論,儲存,套用,注意事項,危險特性,泄漏處置,毒性危害,急救措施,安全信息,管理儲運,
物化性質
物理性質
分子結構數據：
1.生態毒性
LC50：225mg/L（96h）（虹鱒魚，靜態）；230~710mg/L（96h）（藍鰓太陽魚，靜態）；136mg/L（96h）（黑頭呆魚，靜態）；65mg/L（96h）（褐蝦）；218mg/L(48h)(水蚤)
IC50：105~710mg/L（72h）（藻類）
2.生物降解性
厭氧生物降解（h）：9600~17280
3.非生物降解性
空氣中光氧化半衰期（h）：292~2917
一級水解半衰期（h）：1.1a
外觀與性狀：無色或淺黃色透明液體，有類似氯仿的氣味。味甜。能緩慢分解變成酸性，顏色變暗。
化學性質
製備
1.乙烯與氯氣直接合成法 以乙烯和氯氣在1,2-二氯乙烷介質中進行氯化生成粗二氯乙烷及少量多氯化物，加鹼閃蒸除去酸性物及部分高沸物，用水洗滌至中性，共沸脫水，精餾，得成品。
2.乙烯氧氯化法乙烯直接與氯氣氯化生成二氯乙烷。由二氯乙烷裂解制氯乙烯時回收的氯化氫和預熱至150-200℃的含氧氣體（空氣）和乙烯，通過載於氧化鋁上的氯化銅觸媒，在壓力0.0683-0.1033MPa；溫度200-250℃下反應，粗產品經冷卻（使大部分三氯乙醛和部分水冷凝）；加壓；精製，得二氯乙烷產品。
3.由石油裂解氣或焦爐的乙烯直接氯化的方法。此外，在氯乙醇法製取環氧乙烷的生產中還副產有1,2-二氯乙烷。
4.將工業品1,2-二氯乙烷是用濃硫酸洗至酸層無色，而後用5%的氫氧化鈣溶液洗，再用水洗一次，分去水層。用無水氯化鈣乾燥後，進行精餾。1,2-二氯乙烷能與水形成共沸混合物，含有8.9%的水，共沸點7.7℃。利用此特性脫去大量的水後再進行乾燥和蒸餾即得純品1,2-二氯乙烷。
5.將催化劑三氯化鐵、氯化銅或氯化亞銻懸浮於二氯乙烷中作為反應介質，分別通入氣體乙烯和氯氣進行反應，控制反應溫度為50～70℃，反應壓力0.4～0.5 MPa：
反應所得產物用水洗去氯化氫和催化劑，靜置分層，分去水層，然後用1%～2%的氫氧化鈉洗滌，分去水層後進行共沸精餾，蒸出的共沸物靜置分去水層，乾燥後，再精餾，即得1,2-二氯乙烷純品。
工藝分析
平衡氧氯化法是目前世界上主要採用的氯乙烯生產工藝，具有規模大、利於環保、經濟性能佳等特點。該工藝主要由乙烯直接氯化、乙烯氧氯化、二氯乙烷精餾和裂解等工藝單元組成 。其 中，乙烯直接氯化合成二氯乙烷是平衡氧氯化法生 產氯乙烯工藝中的一個重要單元 。 乙烯直接氯化反應分為氣相法和液相法。氣相法目前還只停留在實驗室階段，因反應選擇性差 等原因沒有工業化。液相法生產工藝採用液相二氯 乙烷為介質，以FeCl3或其絡合物為催化劑，由氯 氣和乙烯鼓泡通過液層進行反應生成二氯乙烷， 該反應為氣液非均相反應。根據反應溫度的不同， 直接氯化可分為低溫氯化 、中溫氯化和高溫氯化工藝，有必要對這3種直接氯化工藝進行比較。
實驗部分
實驗原理
乙烯直接氯化反應為放熱反應 。氯氣用路易斯酸FeCl3極化，極化後的氯離子作為一個親電基團攻擊乙烯的雙鍵，形成氯陽離子化合物和四氯化鐵負離子，然後四氯化鐵負離子中的一個氯離子加到氯陽離子化合物的碳原子上，從而生成二氯乙烷。
乙烯直接氯化反應的主要副產物為一氯乙烷和1，1，2-三氯乙烷，反應方程式如下：
C2H4+HCL → C2H5Cl （1）
C2H4Cl2+Cl2→ C2H3Cl3+HCl （2）
實驗裝置
實驗裝置是容積為300 mL的耐壓夾套玻璃反應釜。設計壓力為2.5 MPa，溫度範圍-20~150 ℃，攪拌轉速可調範圍0~1 500 r/min。 採用低溫氯化工藝時，生成物二氯乙烷可直接從釜 底出料口液相出料。採用中溫、高溫氯化工藝時， 反應在二氯乙烷沸點以上進行，氣相二氯乙烷經冷 凝後進入儲罐，其中大部分循環回反應釜以保持反 應釜內液位，另一部分則由儲罐下方出料口取出。
實驗方法
向反應釜內加入200 mL二氯乙烷，其中， FeCl3的含量為0.1%（w）以及一定量的NaCl。通入氮氣將反應體系內空氣排空，攪拌、加熱反應釜， 然後通入乙烯和氯氣開始反應。低溫氯化實驗的反 應溫度約為50 ℃，反應壓力微正壓。中溫氯化實 驗的反應溫度為90 ℃，壓力約為0.15 MPa。
高溫氯化反應的溫度為110~120 ℃，壓力為0.25 MPa。 採用氣相色譜法對產物 中的二氯乙烷含量進行分析。分析條件為：SGE BP5型氣相色譜柱（30 m×0.32 mm×0.5 μm，固定 相：BP5），FID檢測，檢測器溫度200 ℃，載氣為氮氣，流量為1 mL/min，氣化室溫度120 ℃，柱溫50~200 ℃。
結果與討論
氯化工藝的特點分析
由反應溫度對二氯乙烷選擇性和系統熱負荷可見，採用低溫氯化工藝（反應溫度為50 ℃）時二氯乙烷的選擇性最高，但系統熱負荷也最高，這是由於直接氯化反應放熱量大，需要消耗大量的冷卻水保持反應釜內的 溫度恆定，而反應熱未得到有效的利用，此外液相 出料催化劑損失大，需要不斷補充催化劑；採用 中溫氯化工藝（反應溫度為90 ℃）和高溫氯化工藝 （反應溫度為110~120 ℃）時由於反應溫度升高，反應速率加快，副反應增多，因此二氯乙烷的選擇 性比低溫氯化工藝分別降低了0.10%和0.25%，但系統熱負荷與低溫工藝相比從624.7 kJ/h分別降至304.1 kJ/h和265.2 kJ/h。
這是由於中溫、高溫氯化 工藝採用氣相出料，減少了催化劑的損失，反應熱直接將部分二氯乙烷汽化，相應地減少了為移出反 應熱所消耗的冷卻水量；尤其是採用高溫氯化工藝 時，汽相二氯乙烷不需水洗、脫輕、脫重，可直接 進入二氯乙烷精製單元的精餾塔，為精餾塔提供了 部分熱源，減少了精餾塔再沸器的熱負荷，降低了 裝置的能耗 。高溫氯化工藝比低溫和中溫氯化 工藝在能耗及物耗等方面具有明顯競爭優勢，是乙 烯直接氯化工藝的發展方向。
NaCl助催化劑用量對直接氯化反應的影響
由 NaCl助催化劑用量對直接氯化反應的影響可看出，在中溫和高溫氯化反應中添加 NaCl助催化劑能提高二氯乙烷的選擇性，而低溫氯化反應的二氯乙烷選擇性幾乎沒有變化。這是由 於在反應過程中二氯乙烷提供電子的能力很弱，在 溶劑中FeCl3易形成二聚體Fe2Cl6，導致中心原子Fe 的空軌道被占據，使Cl2與中心原子Fe的配位反應 變得困難，從而降低了反應速率。
NaCl助催化劑的作用是打破Fe2Cl6的結構，使其形成[Fe2Cl7 ]- ， 而Cl2與[Fe2Cl7 ]- 的中心原子Fe的配位反應要比與 Fe2Cl6中Fe原子配位反應容易，因為FeCl4 - 比FeCl3的 化學性質更加穩定，易從配合物[Fe2Cl7 ]- 中脫離出 去，從而加快了乙烯氯化反應的速率，也就相應減 少了副反應的發生，有利於提高二氯乙烷的選擇性。
但NaCl在二氯乙烷中的溶解度非常小，50 ℃ 時幾乎不溶於二氯乙烷，即使在120 ℃時其溶解度 僅約為3×10-4 g，因此在低溫氯化反應中添加NaCl 助催化劑對二氯乙烷選擇性基本上無影響。此外， NaCl易從二氯乙烷溶液中析出造成設備腐蝕及堵塞 等問題，因此不宜過量添加，控制好NaCl的 含量對直接氯化反應至關重要。
乙烯與氯氣分壓比對直接氯化反應的影響
隨乙烯與氯氣分壓比的增大， 3種氯化工藝的二氯乙烷的選擇性均呈現出先增加 後降低的趨勢，當乙烯與氯氣分壓比約為1.25時二 氯乙烷的選擇性最高，分別為99.90%，99.86%， 99.81%。這是因為乙烯和氯氣均為氣體，反應中必 須先擴散進入二氯乙烷液相，然後在液相中進行反 應。乙烯直接氯化反應是快速反應，反應速率和選擇性取決於乙烯和氯氣的溶解和擴散特性。由於氯氣 與乙烯在相同分壓下，氯氣更易溶於二氯乙烷 ， 因此只有在乙烯分壓較高的情況下，才能達到兩者 溶解相的微觀平衡。
在乙烯直接氯化反應過程中只 有當體系中乙烯的濃度大於氯氣的濃度時，才能得 到高的反應選擇性。但實驗過程發現過量的乙烯也 會導致副產物含量的增加，因此選擇合理的乙烯與 氯氣分壓比才能有效地提高二氯乙烷的選擇性。除此以外，在反應器中添加填料，可以使乙 烯和氯氣分散在二氯乙烷溶液中形成的氣泡分布均 勻，有助於減少氣泡的聚並，提高反應速率，減少 副反應的發生，從而獲得較高的反應選擇性。
結論
1）採用低溫氯化工藝時二氯乙烷選擇性高， 但催化劑損失量大，能耗高；採用中溫、高溫氯化 工藝時氣相出料，能有效的利用反應熱，降低裝置 的能耗。高溫氯化工藝比低溫和中溫氯化工藝在能 耗及物耗等方面具有明顯競爭優勢，是乙烯直接氯 化工藝的發展方向。
2） NaCl助催化劑的加入可有效地破壞FeCl3二 聚體的形成，加快直接氯化反應速率，減少副反應 的發生，提高反應的選擇性。但若NaCl添加量過 多，由於其在二氯乙烷中溶解性較差，易造成設備 腐蝕及堵塞等問題。
3）直接氯化反應過程中，當乙烯分壓較高的 情況下，乙烯和氯氣才能在二氯乙烷溶液中達到微 觀平衡，從而獲得較高的反應選擇性。
儲存
安瓿瓶外普通木箱；螺紋口玻璃瓶、鐵蓋壓口玻璃瓶、塑膠瓶或金屬桶（罐）外普通木箱。
具有抗氧化性。不腐蝕金屬。二氯乙烷的蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇高熱、明火、強氧化劑有引起燃燒爆炸的危險。
套用
1.主要用作氯乙烯；乙二醇；乙二酸；乙二胺；四乙基鉛；多乙烯多胺及聯苯甲醯的原料。也用作油脂；樹脂；橡膠的溶劑，乾洗劑，農藥除早菊素；咖啡因；維生素；激素的萃取劑，濕潤劑，浸透劑，石油脫蠟，抗震劑，還用於農藥製造以及藥物滅蟲寧；哌嗶嗪的原料。在農業上可用作糧食；穀物的熏蒸劑；土壤消毒劑等。
3.用作分析試劑，如作溶劑、色譜分析標準物質。還用作油脂的萃取制，並用於有機合成。
4.作洗滌劑、萃取劑、農藥和金屬脫油劑等。
5.用作蠟、脂肪、橡膠等的溶劑及穀物殺蟲劑。
注意事項
危險特性
避免接觸的條件：防護服
燃燒性：易燃
建規火險分級：甲
閃點(℃)：13
自燃溫度(℃)：458℃
引燃溫度(℃)：413℃
爆炸下限(V%)：5．6
爆炸上限(V%)：16．0危險特性：其蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑能發生強烈反應。受高熱分解產生有毒的腐蝕性氣體。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，遇火源引著回燃。若遇高熱，容器內壓增大，有開裂和爆炸的危險。腐蝕塑膠和橡膠。易燃性(紅色)：3 反應活性(黃色)：0
二氯乙烷
二氯乙烷穩定性：穩定
禁忌物：強氧化劑、酸類、鹼類。
聚合危害：不能出現
滅火方法：泡沫、乾粉、二氧化碳、砂土、霧狀水。如果該物質或被污染的流體進入水路，通知有潛在水體污染的下游用戶，通知地方衛生、消防官員和污染控制部門。
泄漏處置
毒性危害
接觸限值：中國MAC：未制定標準蘇聯MAC：10mg/m3 美國TWA：OSHA 100ppm，405mg/m3；ACGIH 200ppm，810mg/m3 美國STEL：ACGIH 250ppm，1010mg/m3
侵入途徑：吸入食入經皮吸收
毒性：屬微毒類 LD50：725mg/kg(大鼠經口) LC50：
健康危害： 具麻醉作用。吸入、攝入或經皮膚吸收後對身體有害，吸入一定的濃度可致腎損害，反覆吸入可造成肝損害。對皮膚有刺激作用，引起皮炎，其蒸氣或煙霧對眼睛、黏膜和呼吸道有刺激作用。IDLH：3000ppm 嗅閾：255ppm OSHA：表Z—1空氣污染物健康危害(藍色)：2
急性毒性：LD50：680 mg/kg(大鼠經口)；2800 mg/kg(大鼠經皮)；LC50：4050 mg/m3，432 min(大鼠吸入)。急性毒性吸入40.5 g/m3，可使貓、兔和豚鼠發生深麻醉，使貓發生四肢癱瘓，比吸入同濃度四氯化碳或氯仿的麻醉作用深而長，但恢復較快，對肝功能損害比四氯化碳輕。小鼠麻醉濃度約為20.25 g/m3。
亞急性和慢性毒性：猴吸入0.22 g/m3，7 h/d，5 d/周，125次，無症狀；4.11 g/m3，7 h/d，5 d/周，25～50次，死亡率較高。小動物對1，2-二氯乙烷的敏感性高於大動物。慢性動物實驗中毒屍檢可見有心臟擴大，肺充血和水腫，心肌和肝臟有脂肪浸潤、脂性腎病和腎上腺脂質堆積等改變。
代謝：主要經呼吸道和消化道吸收，亦可經皮膚吸收。給小鼠腹腔注射後，10%~42%以原形從呼吸道排出，12%~15%以二氧化碳形式呼出；51%~73%放射活性出現於尿中；糞便中排出極少，0.6%~1.3%存留於體內。尿中主要代謝物為硫二醋酸和硫二醋酸氧硫基，因而推測谷胱甘肽在二氯乙烷生物轉化中起重要作用。
刺激性：家兔經眼：63 mg，重度刺激。家兔經皮開放性刺激試驗：625 mg，輕度刺激。
致癌性：IARC致癌性評論：動物陽性，人類可疑。
致突變性：職業暴露致人外周血淋巴細胞染色體畸變。
環境危害：該物質對大氣臭氧層破壞力極強。
生物降解性：氯乙醇是1，2-二氯乙烷在溫血動物體內的主要代謝物之一。進入體內的1，2-二氯乙烷首先貯存於脂肪組織中，以後(2 d內)從脂肪組織轉移進入血液，由於酶的脫氫作用，代謝轉化變成氯乙醇。氯乙醇系一種高毒化學物質，它進一步代謝可變成一氯乙酸；氯乙醛是介於氯乙烷與一氯乙酸之間的又一個中間代謝產物。在1，2-二氯乙烷代謝產物中，氯乙醇和一氯乙酸的毒性比二氯乙烷本身更大。
非生物降解性：在環境中，二氯乙烷代謝生成氯乙酸的速度，隨濕度與溫度的增加而加快。在90℃的濕空氣中，二氯乙烷有0.66%分解生成氯乙酸；當溫度升高到110℃和140℃時，氯乙酸含量分別為4%和7%~12%。1，2-二氯乙烷在常溫和乾燥的環境中較難被降解。光與大氣中氧對純品二氯乙烷很少發生影響，而含有雜質的工業品二氯乙烷受到聯合作用可產生光氣和某些聚合化學物。
急救措施
皮膚接觸：脫去污染的衣著，用肥皂水及清水徹底沖洗。注意患者保暖並且保持安靜。吸入、食入或皮膚接觸該物質可引起遲發反應。確保醫務人員了解該物質相關的個體防護知識，注意自身防護和及時醫治。
眼睛接觸：立即提起眼瞼，用流動清水沖洗。
吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。呼吸困難時給輸氧。呼吸停止時，立即進行人工呼吸。就醫。
食入：誤服者給飲大量溫水，催吐，洗胃。就醫。
防護措施
工程控制：生產過程密閉，加強通風。
呼吸系統防護：空氣中濃度超標時，應該佩帶防毒面具。緊急事態搶救或逃生時，佩帶自給式呼吸器。NIOSH/OSHA1000ppm：供氣式呼吸器。2500ppm：連續供氣式呼吸器。3000ppm：自攜式呼吸器、全面罩呼吸器。應急或有計畫進入濃度未知區域，或處於立即危及生命或健康的狀況：自攜式正壓全面罩呼吸器、供氣式正壓全面罩呼吸器輔之以輔助自攜式正壓呼吸器。逃生：裝有機蒸氣濾毒盒的空氣淨化式全面罩呼吸器(防毒面具)、自攜式逃生呼吸器。
眼睛防護： 戴化學安全防護眼鏡。
防護服： 穿相應的防護服。
手防護： 必要時戴防化學品手套。
其他： 工作現場禁止吸菸、進食和飲水。工作後，淋浴更衣。注意個人清潔衛生。
安全信息
危險品標誌：F:Flammable
風險術語：R11
安全術語：S45
毒理學數據：1300-21-6
管理儲運
簡介
危險性類別：第3.2類中閃點易燃液體危險貨物包裝標誌：7
包裝類別：Ⅱ
儲運注意事項： 儲存於陰涼、通風倉間內。遠離火種、熱源。倉溫不宜超過30℃。應與氧化劑分開存放。儲存間內的照明、通風等設施應採用防爆型，開關設在倉外。配備相應品種和數量的消防器材。罐儲時要有防火防爆技術措施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。灌裝時應注意流速(不超過3m/s)，且有接地裝置，防止靜電積聚。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。運輸按規定路線行駛，中途不得停駛。ERG指南：130 ERG指南分類：易燃液體(非極性的/與水不混溶的/有害的) 。
二氯乙烷
二氯乙烷操作的管理
密閉操作，局部排風。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴過濾式防毒面具（半面罩），戴化學安全防護眼鏡，穿防靜電工作服，戴橡膠耐油手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸菸。使用防爆型的通風系統和設備。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、酸類、鹼類接觸。灌裝時應控制流速，且有接地裝置，防止靜電積聚。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存的管理
儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。保持容器密封。應與氧化劑、酸類、鹼類、食用化學品分開存放，切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有泄漏應急處理設備和合適的收容材料。應嚴格執行極毒物品“五雙”管理制度。
運輸的管理
鐵路運輸時應嚴格按照鐵道部《危險貨物運輸規則》中的危險貨物配裝表進行配裝。運輸時運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。夏季最好早晚運輸。運輸時所用的槽（罐）車應有接地鏈，槽內可設孔隔板以減少震蕩產生靜電。嚴禁與氧化劑、酸類、鹼類、食用化學品等混裝、混運。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。中途停留時應遠離火種、熱源、高溫區。裝運該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置，禁止使用易產生火花的機械設備和工具裝卸。公路運輸時要按規定路線行駛，勿在居民區和人口稠密區停留。鐵路運輸時要禁止溜放。嚴禁用木船、水泥船散裝運輸。
廢棄的管理
用焚燒法處置。與燃料混合後，再焚燒。焚燒爐排出的鹵化氫通過酸洗滌器除去。
其他
1、不能熏蒸大豆、玉米、大麥、燕麥。
2、熏蒸前須自倉外截斷電源，施藥時工作人員不能帶任何易燃物品。
3、熏蒸時應作好防火準備。
