CN106146248A - 一种节能的甲烷氯化物生产工艺 - Google Patents

一种节能的甲烷氯化物生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种节能的甲烷氯化物生产工艺，包括以下步骤：一氯甲烷原料气、氯气和低氯化物气体混合后，进入热氯化反应器中进行反应，反应混合物进入蒸汽发生器中放热冷却，再进入激冷塔中冷却，然后经过冷凝和组分分离后得到低氯化物液体和甲烷氯化物粗产品；低氯化物液体汽化后返回热氯化反应器中循环反应，甲烷氯化物粗产品进入循环塔中作进一步组分分离，得到甲烷氯化物产品；公用工程中的蒸汽冷凝水作为冷媒进入该蒸汽发生器中吸热汽化，产生的蒸汽供公用工程使用。相对于现有技术，本发明提供的节能的甲烷氯化物生产工艺能充分地回收并利用热氯化反应放出的热量，使反应混合物有效降温，降低冷凝过程产生的能耗，达到节能的效果。

Description

一种节能的甲烷氯化物生产工艺
技术领域
本发明涉及甲烷氯化物的生产工艺，尤其涉及一种节能的甲烷氯化物生产工艺。
背景技术
甲烷氯化物是一氯甲烷(氯甲烷)、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)和四氯化碳四种甲烷氯化物的总称，是重要的有机氯产品。甲烷氯化物除可作溶剂、脱脂剂、萃取剂、气雾剂、制冷剂、灭火剂、麻醉剂等以外，还是生产医药、农药、合成纤维、塑料、有机硅和有机氟系列产品等的原料。
现在国内外主要采用甲醇氯化法生产甲烷氯化物。甲醇氯化法分为两步，首先，甲醇与氯化氢反应生成一氯甲烷，然后一氯甲烷与氯气进行热氯化反应，反应混合物经过冷却、冷凝和组分分离后，得到甲烷氯化物产品。其中，热氯化反应是一个强放热反应，从热氯化反应器出去的反应混合物最高能达到450℃的高温，其中含有大量可回收利用的高品位热能。
然而，现有技术中，大多的甲烷氯化物生产工艺未能将热氯化反应放出的高品位热能进行有效、充分的回收利用，造成能源浪费。目前，出现利用热氯化反应放出的热量对原料气及循环气进行反应预热的甲烷氯化物生产工艺，这种生产工艺虽然能对热氯化反应热进行回收，但回收的热量用途单一，未能达到充分利用的效果。此外，当热氯化反应压力较高，原料气及循环气需达到的预热温度较低时，其吸收的热量有限，未能使高温的反应混合物有效降温，如果要有效分离反应混合物中的组分，后续冷凝过程就需要较多的冷媒物料，产生较高的能耗。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种节能的甲烷氯化物生产工艺，能充分地回收并利用热氯化反应放出的热量，使反应混合物有效降温，降低冷凝过程产生的能耗。
本发明采用的技术方案为：
一种节能的甲烷氯化物生产工艺，包括以下步骤：一氯甲烷原料气、氯气和从反应混合物中分离出来的低氯化物气体混合后，进入热氯化反应器中进行反应，反应混合物作为热媒进入蒸汽发生器中放热冷却，再进入激冷塔中冷却，然后经过冷凝和组分分离后得到低氯化物液体和甲烷氯化物粗产品；低氯化物液体汽化后返回热氯化反应器中循环反应，甲烷氯化物粗产品进入循环塔中作进一步组分分离，该循环塔塔顶蒸出的低氯化物气体返回热氯化反应器中循环反应，其塔釜得到甲烷氯化物产品；公用工程中的蒸汽冷凝水作为冷媒进入该蒸汽发生器中吸热汽化，产生的蒸汽供公用工程使用。
在本发明中，低氯化物指的是一氯甲烷、二氯甲烷或两者的混合物。
相对于现有技术，本发明提供的节能的甲烷氯化物生产工艺能充分地回收并利用热氯化反应放出的热量，使反应混合物有效降温，并产生公用工程所需要的蒸汽，同时降低冷凝过程所需能耗，达到节能的效果。
进一步，所述蒸汽发生器产生的蒸汽进入闪蒸罐中气液分离，公用工程中的蒸汽冷凝水进入该闪蒸罐中闪蒸，该闪蒸罐产生的蒸汽供公用工程使用，其罐底的热水一部分进入锅炉供公用工程使用，另一部分作为冷媒返回该蒸汽发生器中吸热汽化。将热氯化反应的热量转化为工厂中常用的蒸汽及锅炉水的热量，实现了对反应热充分地利用。
进一步，在该激冷塔中冷却后的反应混合物进入一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器中依次进行冷凝，从三级冷凝器流出的低氯化物液体作为冷媒进入该二级冷凝器中吸热汽化，然后返回该热氯化反应器中循环反应。从三级冷凝器流出的低氯化物液体能有效降低二级冷凝器中的冷凝温度，同时其吸热后汽化，进入热氯化反应器中能降低反应温度。
进一步，经过一级冷凝器冷凝后的反应混合物进入一级分离器中进行气液分离，液相进入粗产品罐，气相进入二级冷凝器中冷凝；经过二级冷凝器冷凝后的反应混合物进入二级分离器中进行气液分离，液相进入粗产品罐，气相进入三级冷凝器中冷凝；经过三级器冷凝后的反应混合物进入三级分离器中进行气液分离，液相为低氯化物液体，汽化后返回该热氯化反应器中循环反应，气相为副产氯化氢。经过多级冷凝和气液分离后，反应混合物中的组分能有效地分离。
具体地，该粗产品罐内的甲烷氯化物粗产品一部分进入作为冷媒返回该激冷塔，另一部分进入该循环塔中作进一步组分分离。
具体地，所述蒸汽发生器产生0.5MPa的蒸汽进入闪蒸罐中气液分离，公用工程中的0.9MPa的蒸汽冷凝水进入该闪蒸罐中闪蒸，该闪蒸罐产生0.4MPa的蒸汽供公用工程使用。
具体地，从该热氯化反应器出去的反应混合物的温度达到420℃，在该蒸汽发生器中放热冷却后降温至180℃，然后进入该冷激塔冷却至93℃。该蒸汽发生器可每小时产生2t蒸汽。
具体地，该一级冷凝器采用冷却水作为冷媒吸热。
具体地，该三级冷凝器采用制冷机组产生的-35℃制冷剂作为冷媒吸热，吸热后的制冷剂返回该制冷机组中降温循环。
具体地，经过一级冷凝器冷凝的反应混合物降温至35℃，经过二级冷凝器冷凝的反应混合物降温至10℃，经过三级冷凝器冷凝的反应混合物降温至-24℃。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明的节能的甲烷氯化物生产工艺流程示意图。
具体实施方式
请参阅图1，其是本发明的节能的甲烷氯化物生产工艺流程示意图。
一氯甲烷原料气、氯气和从反应混合物中分离出来的低氯化物气体混合后，进入热氯化反应器1中进行反应，反应混合物作为热媒进入蒸汽发生器9中放热冷却，再进入激冷塔2中冷却，然后经过冷凝和组分分离后得到低氯化物液体和甲烷氯化物粗产品。低氯化物液体汽化后返回热氯化反应器1中循环反应，甲烷氯化物粗产品进入循环塔7中作进一步组分分离，该循环塔7塔顶蒸出的低氯化物气体返回热氯化反应器1中循环反应，其塔釜得到甲烷氯化物产品。公用工程中的蒸汽冷凝水作为冷媒进入该蒸汽发生器9中吸热汽化，产生的蒸汽供公用工程使用。
该蒸汽发生器9产生的蒸汽进入闪蒸罐14中气液分离，公用工程中的0.9MPa的蒸汽冷凝水进入该闪蒸罐14中闪蒸，该闪蒸罐14产生的蒸汽供公用工程使用，其罐底的热水一部分进入锅炉供公用工程使用，另一部分作为冷媒返回该蒸汽发生器9中吸热汽化。具体地，该闪蒸罐14产生的蒸汽作为热媒进入一换热器17，放热后变为蒸汽冷凝水进入热水罐15中。该闪蒸罐14罐底的热水也进入该热水罐15。该热水罐15中的热水由泵16提供动力，其一部分进入锅炉供公用工程使用，另一部分作为冷媒返回该蒸汽发生器9中吸热汽化。
在该激冷塔2中冷却后的反应混合物进入一级冷凝器10、二级冷凝器11和三级冷凝器12中依次进行冷凝。经过一级冷凝器10冷凝后的反应混合物进入一级分离器3中进行气液分离，液相进入粗产品罐6，气相进入二级冷凝器11中冷凝。经过二级冷凝器11冷凝后的反应混合物进入二级分离器4中进行气液分离，液相进入粗产品罐6，气相进入三级冷凝器12中冷凝。经过三级冷凝器12冷凝后的反应混合物进入三级分离器5中进行气液分离，液相为低氯化物液体，作为冷媒进入该二级冷凝器11中吸热汽化，然后返回该热氯化反应器1中循环反应，气相为副产氯化氢。该一级冷凝器10采用冷却水作为冷媒吸热。该三级冷凝器12采用制冷机组13产生的-35℃制冷剂作为冷媒吸热，吸热后的制冷剂返回该制冷机组13中降温循环。
该粗产品罐6内的甲烷氯化物粗产品由泵8提供动力，其一部分作为冷媒返回该激冷塔2，另一部分进入该循环塔7中作进一步组分分离。
具体的参数为：从热氯化反应器1出来的反应混合物的温度达到420℃，在该蒸汽发生器9中放热冷却后降温至180℃，同时在蒸汽发生器9中每小时产生2t蒸汽，然后反应混合物进入该冷激塔冷却至93℃。经过一级冷凝器10冷凝的反应混合物降温至35℃，经过二级冷凝器11冷凝的反应混合物降温至10℃，经过三级冷凝器12冷凝的反应混合物降温至-24℃。该蒸汽发生器9产生0.5MPa的蒸汽进入闪蒸罐14中减压，同时公用工程中的0.9MPa的蒸汽冷凝水进入该闪蒸罐14中闪蒸，该闪蒸罐14产生0.4MPa的蒸汽供公用工程使用。
除上述记载的实施方式外，闪蒸罐14中的压力不受限制，可根据所需产生蒸汽的压力对闪蒸罐14进行选型。该闪蒸罐14产生的蒸汽供公用工程使用，不仅限于用作换热器17的热媒。
本发明提供的甲烷氯化物生产工艺实现节能的原理为：
经过热氯化反应的反应混合物带有大量的高品位热量，放热给蒸汽发生器9内的水后可以迅速降温到180℃，所以在确保激冷塔2出口的反应混合物能降温至93℃的同时，所需返回至激冷塔2中作冷媒的甲烷氯化物粗产品的用量会大大减少，泵8的功率也随之降低。经过一级冷凝后，反应混合物的温度可降至35℃，则一级分离器10中的气相物料减少，经过二级冷凝、二级分离后的气相物料相应减少，即进入三级冷凝器12中的气相物料也减少，因此作为冷媒的-35℃制冷剂的用量减少，制冷机组13的负荷减少。从三级冷凝器12流出的低氯化物液体温度降至-24℃，足以使二级冷凝器11内的冷凝温度达到10℃，其吸热汽化后的温度还是很低，返回该热氯化反应器1中起到降温的效果，减少了从循环塔7的塔顶返回至热氯化反应器1的物料流量，这样降低了循环塔7所需要蒸汽量，即减少了循环塔7的再沸器71的负荷。
总之，通过设置蒸汽发生器9，能使冷却、冷凝过程中的物料从上游至下游逐渐减少，使泵8、各级冷凝器、制冷机组13、循环塔7的再沸器71的负荷都减少，达到节能的效果。进一步，蒸汽发生器9产生的蒸汽供公用工程使用，即将热氯化反应的反应热转化为更通用、实用的热量，实现了对反应热有效、充分地回收和利用，同时降低了冷凝过程中所需的能量。
相对于现有技术，本发明提供的节能的甲烷氯化物生产工艺能充分地回收并利用热氯化反应放出的热量，使反应混合物有效降温，产生公用工程所需的蒸汽，并降低冷凝过程所需的能耗，达到节能的效果。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种节能的甲烷氯化物生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
一氯甲烷原料气、氯气和从反应混合物中分离出来的低氯化物气体混合后，进入热氯化反应器中进行反应，反应混合物作为热媒进入蒸汽发生器中放热冷却，再进入激冷塔中冷却，然后经过冷凝和组分分离后得到低氯化物液体和甲烷氯化物粗产品；低氯化物液体汽化后返回热氯化反应器中循环反应，甲烷氯化物粗产品进入循环塔中作进一步组分分离，该循环塔塔顶蒸出的低氯化物气体返回热氯化反应器中循环反应，其塔釜得到甲烷氯化物产品；公用工程中的蒸汽冷凝水作为冷媒进入该蒸汽发生器中吸热汽化，产生的蒸汽供公用工程使用。
2.根据权利要求1所述的一种节能的甲烷氯化物生产工艺，其特征在于：所述蒸汽发生器产生的蒸汽进入闪蒸罐中进行气液分离，公用工程中的蒸汽冷凝水进入该闪蒸罐中闪蒸，该闪蒸罐产生的蒸汽供公用工程使用，其罐底的热水一部分进入锅炉供公用工程使用，另一部分作为冷媒返回该蒸汽发生器中吸热汽化。
3.根据权利要求1所述的一种节能的甲烷氯化物生产工艺，其特征在于：在该激冷塔中冷却后的反应混合物进入一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器中依次进行冷凝，从三级冷凝器流出的低氯化物液体作为冷媒进入该二级冷凝器中吸热汽化，然后返回该热氯化反应器中循环反应。
4.根据权利要求3所述的一种节能的甲烷氯化物生产工艺，其特征在于：经过一级冷凝器冷凝后的反应混合物进入一级分离器中进行气液分离，液相进入粗产品罐，气相进入二级冷凝器中冷凝；经过二级冷凝器冷凝后的反应混合物进入二级分离器中进行气液分离，液相进入粗产品罐，气相进入三级冷凝器中冷凝；经过三级器冷凝后的反应混合物进入三级分离器中进行气液分离，液相为低氯化物液体，汽化后返回该热氯化反应器中循环反应，气相为副产氯化氢。
5.根据权利要求4所述的一种节能的甲烷氯化物生产工艺，其特征在于：该粗产品罐内的甲烷氯化物粗产品一部分进入作为冷媒返回该激冷塔，另一部分进入该循环塔中作进一步组分分离。
6.根据权利要求2所述的一种节能的甲烷氯化物生产工艺，其特征在于：所述蒸汽发生器产生0.5MPa的蒸汽进入闪蒸罐中气液分离，公用工程中的0.9MPa的蒸汽冷凝水进入该闪蒸罐中闪蒸，该闪蒸罐产生0.4MPa的蒸汽供公用工程使用。
7.根据权利要求1所述的一种节能的甲烷氯化物生产工艺，其特征在于：从该热氯化反应器出去的反应混合物的温度达到420℃，在该蒸汽发生器中放热冷却后降温至180℃，然后进入该冷激塔冷却至93℃。
8.根据权利要求4所述的一种节能的甲烷氯化物生产工艺，其特征在于：该一级冷凝器采用冷却水作为冷媒吸热。
9.根据权利要求8所述的一种节能的甲烷氯化物生产工艺，其特征在于：该三级冷凝器采用制冷机组产生的-35℃制冷剂作为冷媒吸热，吸热后的制冷剂返回该制冷机组中降温循环。
10.根据权利要求9所述的一种节能的甲烷氯化物生产工艺，其特征在于：经过一级冷凝器冷凝的反应混合物降温至35℃，经过二级冷凝器冷凝的反应混合物降温至10℃，经过三级冷凝器冷凝的反应混合物降温至-24℃。
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