CN104925829B - 一种用于制备氯化氰的氯化反应装置及氯化反应工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于制备氯化氰的氯化反应装置及氯化反应工艺。氯化反应在较低温度下进行，并且将其分为预反应、中间反应和后反应三步来进行，由于氰化物几乎被完全消耗掉以及加上该技术减小了产物停留时间，因此可以消除不必要的副反应，使原料收率最大化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制备氯化氰的氯化反应装置及氯化反应工艺，，属于氯化氰制备技术领域。
背景技术
氯化氰是一种重要化工中间体，可以用来制备一系列化工产品，包括三聚氯氰及医药中间体等。以氰化钠和氯为原料制备氯化氰的传统工艺是让氰化钠和氯直接接触，瞬间反应生成氯化氰：NaCN + Cl2 = CNCl + NaCl。由于氯化反应过程中放出反应热，传统氯化反应工艺将NaCN稀释成15%左右的水溶液，以保证反应过程中物料不因温度过高而沸腾，整个反应系统温度控制在100℃以下。但是，在这个温度下，氰化钠会发生热分解反应，一部分原本该和氯反应的NaCN受热分解成甲酸钠和氨，氨进一步与氯反应，生成氯胺、氯化铵乃至三氯化氮，不但使原料转化率降低，还因三氯化氮极易爆炸，增加了生产工艺的不安全性。另外，氯化反应是在喷嘴瞬间完成的，受喷嘴设计及加工等技术水平的限制，还有一部分原料未参与反应就转到下步的热解析工序，继续受热分解，造成浪费，还破坏环境。
2007年，德国埃沃妮克德固萨有限责任公司申请了一种名为《制备氯化氰的方法》的发明专利（申请号200710193658.9），改善了三聚氯氰传统氯化反应的不足之处，让氯化反应在较低温度下进行，从而避免了一部分氰化钠高温分解的副反应发生，使得反应收率有了提高。但是，该发明只采用一个罐式反应器完成全部氯化反应过程，未反应彻底的反应液直接分流一部分去后面解析系统，致使比传统工艺更多的氰化钠进入解析塔，从而在高温下被分解。另外，该发明在反应器之上设置了洗涤塔，一部分气相产物氯化氰在此被塔顶加入的清水吸收后又返回反应器内，增加了在系统内的停留时间，加大了氯化氰水解的副反应。因此，总体上，该技术与传统氯化反应技术相比，原料收率上没有提高，有时反而更低。
发明内容
针对以上不足，本发明提供一种用于制备氯化氰的氯化反应装置及氯化反应工艺，可以消除氯化反应中不必要的副反应，并使氯化氰的收率实现最大化。
本发明是通过以下技术方案实施的：一种用于制备氯化氰的氯化反应装置，包括预反应器、中间反应罐和后反应塔，预反应器与中间反应罐的罐底部相连，中间反应罐和后反应塔在竖直方向上相连通，在预反应器上设有原料入口，在后反应塔中设有填料层，并在其顶部设有气相产物的排出口；此外，中间反应罐通过其外部设有的外循环系统与后反应塔上部的液相入口相连，在液相入口处设有分配器，在中间反应罐的罐壁上还设有溢流管，溢流管与收集罐相连。
在中间反应罐和后反应塔的连通处设有喇叭状接水器，接水器的下方竖直连接有引流管，引流管伸入到中间反应罐中的液相产物中。
在引流管的下方设有一凹面挡水板。
所述外循环系统中设有冷却器。
所述从后反应塔的塔顶排出的气相产物经冷却器、分离罐去后续的干燥工序，从分离罐分离出来的液相产物返回到中间反应罐。
一种用于制备氯化氰的氯化反应工艺，分成三步进行，即预反应、中间反应和后反应。
所述预反应中，原料液氯、氰化钠和水同时进入带有冷却功能的预反应器，一部分原料瞬间转化成氯化氰并放出反应热。
所述中间反应中，经过预反应的物料进入中间反应罐继续反应，大部分原料在此转化成产物氯化氰。
所述后反应中，经过中间反应的液相物通过外循环系统分流出一部分去后反应塔，其中残存的氰化物继续与从中间反应罐出来的过量氯进行氯化反应；其余部分返回到中间反应罐循环使用。
经过后反应的液体物料从后反应塔的塔底分流出来去收集罐，其余返回到中间反应罐继续参与反应；经过后反应的气相产物经冷却器、分离罐去后续的干燥工序，从分离罐分离出来的液相产物返回到中间反应罐继续参与反应。
与现有技术相比，本发明将洗涤塔改为后反应塔，并利用中间反应液替代清水，这样既可以让过量氯来最大限度消耗掉中间反应液中夹带的氰化物，还可以避免其分流到解析系统后因热分解造成的原料损失；此外，由于中间反应液中氯化氰已经饱和，因此不会再截留气相氯化氰，不仅减少了其在系统内的停留时间，而且降低了水解反应的发生几率。
现有技术设立洗涤塔的目的是为了截留氯化氰中夹带的氰化氢，使之回到反应器内重新参与反应。而本技术取缔了洗涤塔并将其改造为后反应塔，如果自上而下的后反应液中氰化氢是不饱和的，则依然可以起到截留氰化氢的目的。同时，我们还注意到，即使没有洗涤塔（比如传统高温氯化工艺），夹在氯化氰中的少量氰化氢依然有机会在后面工序（比如三聚氯氰生产过程中的干燥等）不断与氯化反应后过量的、也同样夹在氯化氰中的氯发生反应，直至其被完全被消耗。
综上所述，本发明特点是使氯化反应在较低温度下进行，并且将其分为预反应、中间反应和后反应三步来进行，由于氰化物几乎被完全消耗掉以及加上该技术减小了产物停留时间，因此可以消除不必要的副反应，使原料收率最大化，此外本发明还充分利用了外排废水的热量，减少了能源消耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种用于制备氯化氰的氯化反应装置，包括预反应器1、中间反应罐2和后反应塔3，预反应器1与中间反应罐2的罐底部相连，中间反应罐2和后反应塔3在竖直方向上相连通，在预反应器1上设有原料入口，在后反应塔3中设有填料层，且在其顶部设有气相产物的排出口；此外，中间反应罐2通过其外部设有的外循环系统与后反应塔3上部的液相入口相连，所述外循环系统中设有冷却器4，在液相入口处设有分配器10，在中间反应罐2的罐壁上还设有溢流管8，溢流管8与收集罐7相连。
在中间反应罐2和后反应塔3的连通处设有喇叭状接水器5，接水器5的下方竖直连接有引流管，引流管伸入到中间反应罐2中的液相产物中。在引流管的下方设有一凹面挡水板6。
所述从后反应塔3的塔顶排出的气相产物经冷却器11、分离罐12去后续的干燥工序，从分离罐12分离出来的液相产物通过回流管9返回到中间反应罐2。
上述氯化反应装置在用于制备氯化氰时分成三步进行，即预反应、中间反应和后反应。
所述预反应中，原料液氯、30%NaCN（含量为30%的NaCN水溶液）和稀释用冷水同时进入带有冷却功能的预反应器1，一部分原料瞬间转化成氯化氰并放出反应热，反应热被外循环系统中的冷却器4带走，控制温度不超过40℃。
所述中间反应中，经过预反应的物料进入中间反应罐2继续反应，大部分原料在此转化成产物氯化氰。中间反应罐2外部设有的外循环系统及冷却器4起到搅拌和移除反应热的作用。
所述后反应中，经过中间反应的液相物通过外循环系统分流出一部分去后反应塔3。在后反应塔3中，液相物自上而下回流到中间反应罐2，其间穿过填料层时，其中残存的氰化物继续与从中间反应罐2出来的过量氯相遇，液相中未反应的氰化物被最大限度地消耗掉，转化成产物氯化氰；其余部分返回到中间反应罐循环使用。
当反应塔3中的液相物返回到中间反应罐时，液相物流到喇叭口接水器5内，并沿底部引流管下流，一部分通过溢流管8去后面解析系统，其余回到中间反应器2继续参与反应。为了防止自下而上运行的、氰化物含量高的反应液直接进入接水器5底部引水管而被直接分流到后面收集罐，因此设置了挡水板6。
最后，经过后反应的液体物料从后反应塔3的塔底分流出来去收集罐7，其余返回到中间反应罐2继续参与反应；经过后反应的气相产物经冷却器11、分离罐12去后续的干燥工序，从分离罐12分离出来的液相产物返回到中间反应罐2继续参与反应。
Claims (10)
1.一种用于制备氯化氰的氯化反应装置，其特征在于：包括预反应器（1）、中间反应罐（2）和后反应塔（3），预反应器（1）与中间反应罐（2）的罐底部相连，中间反应罐（2）和后反应塔（3）在竖直方向上相连通，在预反应器（1）上设有原料入口，在后反应塔（3）中设有填料层，且顶部设有气相产物的排出口；此外，中间反应罐（2）通过其外部设有的外循环系统与后反应塔（3）上部的液相入口相连，在液相入口处设有分配器（10），在中间反应罐（2）的罐壁上还设有溢流管（8），溢流管（8）与收集罐（7）相连。
2.如权利要求1所述的一种用于制备氯化氰的氯化反应装置，其特征在于：在中间反应罐（2）和后反应塔（3）的连通处设有接水器（5），接水器（5）的下方竖直连接有引流管，引流管伸入到中间反应罐（2）中的液相产物中。
3.如权利要求2所述的一种用于制备氯化氰的氯化反应装置，其特征在于：在引流管的下方设有一凹面挡水板（6）。
4.如权利要求1所述的一种用于制备氯化氰的氯化反应装置，其特征在于：所述外循环系统中设有冷却器（4）。
5.如权利要求1所述的一种用于制备氯化氰的氯化反应装置，其特征在于：所述从后反应塔（3）的塔顶排出的气相产物经冷却器（11）、分离罐（12）去后续的干燥工序，从分离罐（12）分离出来的液相产物返回到中间反应罐（2）。
6.一种用于制备氯化氰的氯化反应工艺，采用了如权利要求1-5任一所述的氯化反应装置，其特征在于氯化反应分成三步进行，即预反应、中间反应和后反应。
7.如权利要求6所述的一种用于制备氯化氰的氯化反应工艺，其特征在于：所述预反应中，原料液氯、氰化钠和水同时进入预反应器（1），一部分原料瞬间转化成氯化氰并放出反应热。
8.如权利要求6所述的一种用于制备氯化氰的氯化反应工艺，其特征在于：所述中间反应中，经过预反应的物料进入中间反应罐（2）继续反应，大部分原料在此转化成产物氯化氰。
9.如权利要求6所述的一种用于制备氯化氰的氯化反应工艺，其特征在于：所述后反应中，经过中间反应的液相物通过外循环系统冷却后分流出一部分去后反应塔（3），其中残存的氰化物继续与从中间反应罐（2）出来的过量氯进行氯化反应；其余部分返回到中间反应罐循环使用。
10.如权利要求6所述的一种用于制备氯化氰的氯化反应工艺，其特征在于：经过后反应的液体物料中，一部分从后反应塔（3）的塔底分流出来去收集罐（7），其余返回到中间反应罐（2）继续参与反应；经过后反应的气相产物经冷却器（11）、分离罐（12）去后续的干燥工序，从分离罐（12）分离出来的液相产物返回到中间反应罐（2）继续参与反应。
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