CN106478360B - 能提高二氯甲烷产出比例的催化氯化系统 - Google Patents
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Abstract
一种能提高二氯甲烷产出比例的催化氯化系统，其特征在于它包括反应器，反应器的下段为反应热点腔，反应器的上段为汽化腔，在反应热点腔的侧边设置有一氯甲烷进料口、氯气进料口和催化剂进料管，一氯甲烷和氯气在催化剂作用下在反应热点腔内反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢；其最终产物以液态的形式在反应热点腔上端的溢流管排出，最终产物包括二氯甲烷，三氯甲烷以及少量的一氯甲烷和四氯化碳。本发明通过在返混液中加入一氯甲烷，提高了反应热点区的一氯甲烷的浓度，保证反应器内部的反应向生产二氯甲烷的方向进行，从而使最终产物中二氯甲烷的产出比例提高到60%左右。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过一氯甲烷和氯气催化反应生产出二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳的系统，特别是涉及一种能有效提高二氯甲烷产出比例的催化氯化系统。
背景技术
甲烷氯化物是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳四种甲烷氯化物的总称，是重要的有机氯产品。
针对甲烷氯化物严峻的市场环境，三氯甲烷市场份额的逐渐减小的趋势，并且为了保护大气臭氧层，国际上签署了《蒙特利尔议定书》，我国是签字国之一，四氯化碳及其衍生物CFC-11和CFC-12均被列为受控物质，行将被禁止生产和使用。因此如何能改变甲烷氯化物的催化氯化系统产出的产品比例极为关键，增加二氯甲烷的产出，能使其更加趋于市场化，更具竞争力。甲烷氯化物的生产方法按照原料分主要分为甲醇法和甲烷法。按氯化技术分为热氯化法、光氯化法、氧化氯化法和催化氯化法。以甲醇为原料生产甲烷氯化物，具有转化率高，选择型好、产品质量优良、原料来源广和地区适应性强等优点，深受人们重视。美国、日本、苏联和西欧各国，都建有以甲醇为原料生产甲烷氯化物的大型工业装置。世界上每年生产的甲烷氯化物，用甲醇法得到的产品占一大半。传统的甲醇法中，大多采用热氯化工艺，仅个别的小装置采用的光氯化法生产。我公司甲烷氯化物生产方法采用了德山公司的液相低温催化氯化法，其最初主要设计生产氯仿与四碳。一氯甲烷深度氯化技术主要有气相热氯化法、液相（或气相）光氯化法和液相催化氯化法。气相热氯化法是传统技术，有严重缺点：反应选择性差、副反应多、重组分残液量大，反应温度高、易结焦、堵塞管道，低氯甲烷大量循环造成设备体积大、能耗高，产品比例调节范围窄。日本德山曹达公司和法国阿托公司分别开发了液相催化氯化法和液相加压光氯化法，一氯甲烷深度氯化：一氯甲烷及循环物料在紫外光照射的光氯化反应器中与氯气反应生成混合气体。分离氯化氢和一氯甲烷后的混合气体经碱洗、水洗、共沸脱水，送精制。经脱酸和干燥后的粗氯化物通过三个精馏塔依次分馏出二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，重组分送焚烧。这些方法采出的甲烷氯化物中多数三氯甲烷、四氯化碳的比例较高，因此产品的竞争力较低。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷和不足，为人们提供一种能有效提高二氯甲烷产出比例的催化氯化系统。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：该能提高二氯甲烷产出比例的催化氯化系统，它包括反应器，反应器的下段为反应热点腔，反应器的上段为汽化腔，在反应热点腔的侧边设置有一氯甲烷进料口、氯气进料口和催化剂进料管，一氯甲烷和氯气在催化剂作用下在反应热点腔内反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢；反应热点腔上方的部分液体汽化后进入汽化腔，再从汽化腔顶部的排气管输送到冷凝器中，所述的冷凝器侧边通有冷凝水，能降低气体产物的温度，使气态的一氯甲烷、二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳液化形成返混液，无法冷凝的氯化氢气体从冷凝器上方的排气口排出，所述的返混液通过冷凝器底部的回流管进入反应器的底部；在回流管的侧边设置有添料口，在添料口设置有一氯甲烷的加料装置，将一氯甲烷加入返混液中，使返混液中一氯甲烷的浓度提高3%至12%；其最终产物以液态的形式在反应热点腔上端的溢流管排出，最终产物包括二氯甲烷，三氯甲烷以及少量的一氯甲烷和四氯化碳。
所述的加料装置上设置有预热器，所述的预热器侧边通有余热换热介质，余热换热介质能加预热器内的一氯甲烷加热到50至100℃。
所述的加料装置的一氯甲烷流量控制在0.1至2吨/小时。
所述的催化剂为偶氮二异丁腈。
所述的一氯甲烷和氯气的进料重量比为1/1至2/1，催化剂的重量为一氯甲烷和氯气的进料总重量的0.05%至5%。
所述的反应热点腔压力为2至4MPa。
所述的反应热点腔的中心反应区的温度为80至120℃，反应热点腔的底部温度为60至100℃。
本发明通过在返混液中加入一氯甲烷，提高了反应热点区的一氯甲烷的浓度，保证反应器内部的反应向生产二氯甲烷的方向进行。预热器的设置，能保证反应器内部催化剂正常分解温度，防止回流管上新增的冷的一氯甲烷影响反应区域温度，因此在一氯甲烷进入反应器之前就先将温度加热到60至70℃。最终产物中二氯甲烷的产出比例提高到60%左右，使其更加趋于市场化，更具竞争力。
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，本发明为一种该能提高二氯甲烷产出比例的催化氯化系统，它包括反应器10，反应器10的下段为反应热点腔12，反应器10的上段为汽化腔11，在反应热点腔12的侧边设置有一氯甲烷进料口3、氯气进料口1和催化剂进料管2。一氯甲烷和氯气在催化剂作用下在反应热点腔12内反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，所述的催化剂为偶氮二异丁腈。所述的一氯甲烷和氯气的进料摩尔比为1/1至2/1，催化剂的重量为一氯甲烷和氯气的进料总重量的0.05%至5%。一氯甲烷进料重量比对反应器10反应生成二氯甲烷和三氯甲烷质量比有影响，进料重量比越高，生成二氯甲烷和三氯甲烷质量比越高，最高可达70/30。其最终产物以液态的形式在反应热点腔12上端的溢流管13排出，最终产物包括二氯甲烷，三氯甲烷以及少量的一氯甲烷和四氯化碳。
所述的反应热点腔12压力为2至4MPa，反应器10压力越高，一氯甲烷转换率越高，一氯甲烷转换率高则二氯产品比例相应会增加。但反应器10压力提高后，反应器10与汽化器之间压差会减小，会导致反应器10无法高负荷运行。反应热点腔12的中心反应区的温度为80至120℃，反应热点腔12的底部温度为60至100℃。反应温度对二氯甲烷产出比例的影响，反应温度低控，有利于二氯甲烷生成。反应温度低控，可降低反应器10内部一氯甲烷蒸发量从而提高反应器10中一氯甲烷浓度。但反应器10温度低会影响到催化剂半衰期，所以反应器10温度不宜控制过低。
反应热点腔12上方的部分液体汽化后进入汽化腔11，再从汽化腔11顶部的排气管5输送到冷凝器9中，所述的冷凝器9侧边通有冷凝水，能降低气体的温度，使气态的一氯甲烷、二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳液化形成返混液，无法冷凝的氯化氢气体从冷凝器9上方的排气口6排出。所述的返混液通过冷凝器9底部的回流管7进入反应器10的底部，返混液的温度为55-65℃。
在回流管7的侧边设置有添料口8，在添料口8设置有一氯甲烷的加料装置4，将一氯甲烷加入返混液中，使返混液中一氯甲烷的浓度提高3%至12%，因此可以将加料装置4的一氯甲烷流量控制在0.2至1吨/小时。所述的加料装置4上设置有预热器14，所述的预热器14侧边通有余热换热介质，余热换热介质将热量传递给预热器14内的一氯甲烷，使最终流出预热器14的一氯甲烷温度加热到60至70℃。预热器14的设置，能保证反应器10内部催化剂正常分解温度，防止回流管7上新增的冷的一氯甲烷影响反应区域温度。
本发明通过在返混液中加入一氯甲烷，提高了反应热点区的一氯甲烷的浓度，保证反应器10内部的反应向生产二氯甲烷的方向进行。预热器14的设置，能保证反应器10内部催化剂正常分解温度，防止回流管7上新增的冷的一氯甲烷影响反应区域温度，因此在一氯甲烷进入反应器10之前就先将温度加热到60至70℃。最终产物中二氯甲烷的产出比例提高到60%左右，使其更加趋于市场化，更具竞争力。
Claims (5)
1.一种能提高二氯甲烷产出比例的催化氯化装置，其特征在于它包括反应器（10），反应器（10）的下段为反应热点腔（12），反应器（10）的上段为汽化腔（11），在反应热点腔（12）的侧边设置有一氯甲烷进料口（3）、氯气进料口（1）和催化剂进料管（2），一氯甲烷和氯气在催化剂作用下在反应热点腔（12）内反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢；反应热点腔（12）上方的部分液体汽化后进入汽化腔（11），再从汽化腔（11）顶部的排气管（5）输送到冷凝器（9）中，所述的冷凝器（9）侧边通有冷凝水，能降低气体产物的温度，使气态的一氯甲烷、二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳液化形成返混液，无法冷凝的氯化氢气体从冷凝器（9）上方的排气口（6）排出，所述的返混液通过冷凝器（9）底部的回流管（7）进入反应器（10）的底部；在回流管（7）的侧边设置有添料口（8），在添料口（8）设置有一氯甲烷的加料装置（4），将一氯甲烷加入返混液中，使返混液中一氯甲烷的浓度提高3%至12%；所述 的加料装置（4）上设置有预热器（14），所述的预热器（14）侧边通有余热换热介质，余热换热 介质能加预热器（14）内的一氯甲烷加热到50至100℃；所述 的加料装置（4）的一氯甲烷流量控制在0 .1至2吨/小时；其最终产物以 液态的形式在反应热点腔（12）上端的溢流管（13）排出，最终产物包括二氯甲烷，三氯甲烷以及少量的一氯甲烷和四氯化碳。
2.根据权利要求1所述的能提高二氯甲烷产出比例的催化氯化装置，其特征在 于所述的催化剂为偶氮二异丁腈。
3.根据权利要求1所述的能提高二氯甲烷产出比例的催化氯化装置，其特征在 于所述的一氯甲烷和氯气的进料重量比为1/1至2/1，催化剂的重量为一氯甲烷和氯气的进 料总重量的0 .05%至5%。
4.根据权利要求1所述的能提高二氯甲烷产出比例的催化氯化装置，其特征在 于所述的反应热点腔（12）压力为2至4MPa。
5.根据权利要求1所述的能提高二氯甲烷产出比例的催化氯化装置，其特征在 于所述的反应热点腔（12）的中心反应区的温度为80至120℃，反应热点腔（12）的底部温度 为60至100℃。
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