CN105457588B - 一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置，其包括进料静态混合器、立式反应釜、催化剂循环泵、进料气体分布器和甲醇预热器；所述立式反应釜的底部开有催化剂出口，而该立式反应釜的侧壁上还开有催化剂循环口，所述催化剂出口通过催化剂循环泵而与催化剂循环口连通。本发明所述的进料静态混合器、立式反应釜、催化剂循环泵、进料气体分布器和甲醇预热器的结构设立形成了一个气液两相催化反应装置，该进料静态混合器的设立提高了反应效率，进料气体分布器在反应釜底部同一平面上间隔90°均布有利于气体的均匀混合，同时进料气体分布器易于加工，便于节约整体装置的成本。

Description

一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置
技术领域
本发明属于化工生产领域，尤其是涉及一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置。
背景技术
氯甲烷是一种重要的化工原料，其作为有机合成原料广泛应用于医药、农药、香料、特别是有机硅工业中。目前，氯甲烷液相法合成过程中普遍存在气体分布器的布置和选材不合理，反应过程热量利用不合理及装置复杂等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置，以解决气液混合充分且反应热量利用合理的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置，其包括进料静态混合器、立式反应釜、催化剂循环泵、进料气体分布器和甲醇预热器；
所述进料静态混合器通过进料气体分布器与立式反应釜的内腔连通，在所述立式反应釜的底部侧壁上开有多个进料孔，所述进料气体分布器通过该进料孔插于该立式反应釜的内腔中；
所述立式反应釜的底部开有催化剂出口，而该立式反应釜的侧壁上还开有催化剂循环口，所述催化剂出口通过催化剂循环泵而与催化剂循环口连通；
所述立式反应釜的内腔中包括一气液分离腔，所述气液分离腔设于该立式反应釜的顶部出口处，在该气液分离腔中覆有石墨填料，且所述气液分离腔的出口端与所述甲醇预热器连通。
进一步的，所述气液分离腔的出口端通过膨胀节与所述甲醇预热器连接。
进一步的，所述甲醇预热器为石墨列管换热器。
进一步的，所述气液分离腔的底部覆盖有隔离板，该隔离板上开有集液槽，所述集液槽的开设方向与所述气液分离腔的中心线的夹角为锐角，且所述集液槽的底部与降液管连通，所述降液管穿过所述隔离板置于反应釜的内腔中。
进一步的，每相邻两个进料孔的孔心线夹角均为90度。
进一步的，所述立式反应釜底部侧壁上开设的进料孔的孔心线共平面。
进一步的，所述立式反应釜为搪玻璃釜。
相对于现有技术，本发明所述的一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置具有以下优势：
(1)本发明所述的进料静态混合器、立式反应釜、催化剂循环泵、进料气体分布器和甲醇预热器的结构设立形成了一个气液两相催化反应装置，该进料静态混合器的设立提高了反应效率，进料气体分布器在反应釜底部同一平面上间隔90度均布有利于气体的均匀混合，同时进料气体分布器易于加工，便于节约整体装置的成本。
(2)本发明所述的气液分离腔有效降低产品气中雾沫夹带；气液分离腔底部设有集液槽及降液管，可将分离后的液体返回反应釜内，气液分离腔的设置可降低后续氯甲烷洗涤工段和干燥工段的操作负荷，从而减少废 盐酸、废硫酸的产生。
(3)本发明所述的气液分离腔上部设置甲醇预热器通过气体与甲醇换热，可回收反应热同时加热并部分汽化甲醇，而甲醇与氯化氢反应生成氯甲烷是放热反应，可及时回收反应放出的热量，从而能有效控制反应温度，维持反应的稳定运行，提高了整个装置的经济性。
(4)本发明为保护甲醇预热器，其与气液分离腔采用膨胀节连接，进而可吸收设备应力，防止经济器中石墨换热管的损坏。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置整体结构示意图；
图2为本发明实施例所述的进料气体分布器的俯视图；
图3为本发明实施例所述的进料气体分布器的剖视图。
附图标记说明：
1-进料静态混合器；2-立式反应釜；3-压力表口；4-液体计；5-温度计口；6-催化剂出口；7-催化剂循环口；8-催化剂循环泵；9-进料气体分布器；91-分布器头部；911-连接孔；92-分布孔；10-气液分离腔；11-集液槽；12-降液管；13-膨胀节；14-甲醇预热器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明的一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置，其包括进料静态混合器1、立式反应釜2、催化剂循环泵8、进料气体分布器9和甲醇预热器14；
进料静态混合器1为石墨材质，强度高，耐腐蚀性能好；
原料气经混合后通过进料气体分布器8进入立式反应釜2；立式反应釜2为搪玻璃釜，耐酸腐蚀性好；为便于对反应过程实时监控，立式反应釜2的侧壁上设有压力表口3、液位计口4、温度计口5及反应釜底废催化剂出口6、催化剂循环口7；
如图2所示，立式反应釜2内催化剂装卸、补充均通过催化剂循环泵8实现；立式反应釜2底部侧壁上的同一平面上间隔90°均布4个进料口，每个进料口内安装管式进料气体分布器9；
如图3所示，进料气体分布器9采用石墨材料制作，石墨热稳定性好，反应过程中不会发生变形及位移；进料气体分布器9上开分布孔92，分布孔92的直径、数量及排列布置方式均根据进气量计算以获得最优化反应效果，而该气体分布器9的分布器头部91上开有用于与立式反应釜2连接的连接孔911。
立式反应釜2的顶部出口处设有气液分离腔10，气液分离腔10中填充有石墨填料，进而减少产品的气雾沫夹带；气液分离腔10底部设有集液槽11及降液管12，可将分离后的液体返回立体反应釜2内；气液分离腔10的顶部出口与甲醇预热器14连通，而甲醇预热器14为石墨列管换热器，通过产品气与甲醇换热，可回收反应热同时加热并部分汽化甲醇，为保护石墨的甲醇预热器14，其与气液分离腔10采用膨胀节13连接，膨胀节13可吸收设备应力，防止甲醇预热器14中石墨换热管的损坏。
甲醇预热器14与立式反应釜2可连接后一同布置，节省空间使装置结构紧凑；也可以依据布置需要因地制宜将二者分开布置。
本实施例的工作过程：
氯甲烷是有机合成的重要原料，主要用来生产有机硅化合物—甲基氯硅烷，以及甲基纤维素，同时还广泛用作溶剂、提取剂、推进剂、致冷剂、局部麻醉剂、甲基化试剂，用于生产农药、医药、香料等。全世界生产的氯甲烷中，约80％用来生产甲基氯硅烷。而氯甲烷生产装置采用汽化后甲醇与氯化氢气体为原料，以氯化锌溶液为催化剂反应生成氯甲烷。
来自盐酸解析单元的氯化氢与汽化后甲醇在0.2～0.4MPa压力下，按1.1:1～1.5:1比例进料经进料静态混合器1混合后通过进料气体分布器9进入立式反应釜2；
混合原料气在立式反应釜2内氯化锌溶液催化作用下发生放热反应生成氯甲烷、水以及少量副产物二甲醚；
由于反应为放热反应，整个反应温度控制在130～160℃；
反应后湿氯甲烷气体携带少量氯化氢、甲醇及二甲醚通过立式反应釜2顶部出口进入气液分离腔10进行气液分离后，液滴通过降液管12返回立式反应釜2的底部；而气相则进入甲醇预热器14后，与液相甲醇换热后送往下游分离干燥装置，液相甲醇在甲醇预热器14换热后部分汽化，然后进入甲醇汽化器完全汽化与氯化氢气体混合作为反应进料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置，其特征在于：包括进料静态混合器(1)、立式反应釜(2)、催化剂循环泵(8)、进料气体分布器(9)和甲醇预热器(14)；
所述进料静态混合器(1)通过进料气体分布器(9)与立式反应釜(2)的内腔连通，在所述立式反应釜(2)的底部侧壁上开有多个进料孔，每相邻两个进料孔的孔心线夹角均为90度，所述进料气体分布器(9)通过该进料孔插于该立式反应釜(2)的内腔中；
所述立式反应釜(2)的底部开有催化剂出口(6)，而该立式反应釜(2)的侧壁上还开有催化剂循环口(7)，所述催化剂出口(6)通过催化剂循环泵(8)而与催化剂循环口(7)连通；
所述立式反应釜(2)的内腔中包括一气液分离腔(10)，所述气液分离腔(10)设于该立式反应釜(2)的顶部出口处，在该气液分离腔(10)中覆有石墨填料，且所述气液分离腔(10)的出口端与所述甲醇预热器(14)连通；
所述气液分离腔(10)的底部覆盖有隔离板，该隔离板上开有集液槽(11)，所述集液槽(11)的开设方向与所述气液分离腔(10)的中心线的夹角为锐角，且所述集液槽(11)的底部与降液管(12)连通，所述降液管(12)穿过所述隔离板置于立式反应釜(2)的内腔中。
2.根据权利要求1所述的一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置，其特征在于：所述气液分离腔(10)的出口端通过膨胀节(13)与所述甲醇预热器(14)连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置，其特征在于：所述甲醇预热器(14)为石墨列管换热器。
4.根据权利要求1所述的一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置，其特征在于：所述立式反应釜(2)底部侧壁上开设的进料孔的孔心线共平面。
5.根据权利要求1所述的一种用于氯甲烷生产的气液两相催化反应装置，其特征在于：所述立式反应釜(2)为搪玻璃釜。
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