CN109053363A - 低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统 - Google Patents

Abstract

一种低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，甲醇过热器、氯化氢过热器出口分别与氢氯化反应器入口连通，氢氯化反应器出口与激冷塔入口连通，激冷塔出口与激冷槽入口连通，激冷槽排气口与酸冷凝器入口连通，产品分离器排液口与激冷塔入口连通，产品分离器排气口与硫酸干燥塔气体入口连通，还包括氯化氢预热器，氯化氢预热器包括密封壳体，以及设于密封壳体内腔的蛇形连接管，蛇形连接管的一端外伸出左侧壁，与酸冷凝器出口连接，另一端外伸出右侧壁，与产品分离器入口连接，右侧壁上设有氯化氢入口，左侧壁上设有氯化氢出口，与氯化氢过热器入口连通，密封壳体的内腔中设置多块隔板，各隔板上设有通孔，氯化氢入口、各通孔、氯化氢出口呈上下交错排列。

Description

低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统

技术领域

本发明涉及甲烷氯化物合成领域，特别涉及一种低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统。

背景技术

在甲烷氯化物生产企业中，氯化系统副产-25℃的HCl气体与甲醇汽化蒸汽分别过热到180℃后混合进入氢氯化反应器，反应器为列管固定床式，管内装有活性氧化铝催化剂，并在210～280℃、0.20～0.30MPa(G)压力下，反应生成一氯甲烷和水，反应器排出含有一氯甲烷、过量HCl、水及少量未反应的甲醇与副产物二甲醚的混合气体进入激冷塔，过量HCl与激冷液(被酸冷凝器冷凝下来的反应生成水)生成21％盐酸进入激冷槽，激冷槽出来的湿一氯甲烷气体通过酸冷凝器冷凝掉大部分水后进入产品分离器，冷凝液流回激冷塔，含少量水分的气体经产品除沫器后进入硫酸干燥塔，在硫酸干燥塔中用98％硫酸除去水分、甲醇和二甲醚，干燥后的一氯甲烷气体经过硫酸除沫器后被一氯甲烷压缩机压缩到0.95MPa后经一氯甲烷冷凝器冷凝，贮存在一氯甲烷贮槽。在硫酸干燥一氯甲烷的过程中，一氯甲烷气体带入硫酸干燥塔内水分的多少，对硫酸的消耗影响非常大，带入硫酸干燥塔的水分越多，硫酸消耗就越大。

目前，一氯甲烷生产线上的酸冷凝器采用的是循环水作为冷却介质，气温高时循环水温度也较高，运行中酸冷凝器出口温度平均值约32℃，最低温度也有28℃，无法使进入硫酸干燥塔的气体温度降到更低，排出的气体湿度高，浓硫酸消耗较高，不能达到节能减排、降本增效的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，其结构简单、操作方便，可有效降低酸冷凝器排出气体的温度，使进入硫酸干燥塔内一氯甲烷含水量大幅减少，降低浓硫酸消耗量，还可预热进入氯化氢过热器的氯化氢气体的温度，实现节能减排、降本增效的目的。

本发明的技术方案是：一种低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，包括甲醇过热器、氯化氢过热器、氢氯化反应器、激冷塔、激冷槽、酸冷凝器、产品分离器、硫酸干燥塔，甲醇过热器、氯化氢过热器的出口分别与氢氯化反应器的入口连通，所述氢氯化反应器的出口与激冷塔的入口连通，所述激冷塔的出口与激冷槽的入口连通，激冷槽下部的排液口用于排出合成的盐酸，激冷槽上部的排气口与酸冷凝器的入口连通，所述酸冷凝器的出口与产品分离器的入口连通，产品分离器下部的排液口与激冷塔的入口连通，产品分离器上部的排气口与硫酸干燥塔下部的气体入口连通，该硫酸干燥塔的上部喷淋98％浓硫酸，还包括氯化氢预热器，所述氯化氢预热器包括密封壳体，以及设于密封壳体内腔的蛇形连接管，所述蛇形连接管的一端外伸出密封壳体的左侧壁，与酸冷凝器的出口连接，蛇形连接管的另一端外伸出密封壳体的右侧壁，与产品分离器的入口连接，所述密封壳体的右侧壁上设有氯化氢入口，密封壳体的左侧壁上设有氯化氢出口，与氯化氢过热器的入口连通，所述密封壳体的内腔中由左至右依次设置多块隔板，将密封壳体的内腔分隔为多个相互独立的缓冲腔室，各所述隔板上分别设有通孔，氯化氢入口、各通孔、氯化氢出口呈上下交错排列。

所述硫酸干燥塔为组合塔，组合塔内腔的上部为泡罩段，组合塔内腔的下部为填料段。

所述泡罩段上方进酸浓度为98％，所述硫酸干燥塔底部的稀释硫酸经过硫酸循环泵回流至硫酸干燥塔内，在所述填料段上方喷淋进塔。

还包括一氯甲烷压缩机、一氯甲烷冷凝器、一氯甲烷贮槽和一氯甲烷输送泵，所述硫酸干燥塔顶部的气体出口与一氯甲烷压缩机的进气入口连通，一氯甲烷压缩机的排气出口与所述一氯甲烷冷凝器的进气入口连通，所述一氯甲烷冷凝器的排液出口与一氯甲烷贮槽连通，所述一氯甲烷贮槽的底部设有排液管，与一氯甲烷输送泵的进口连通，所述排液管上设有第一阀门，所述一氯甲烷冷凝器和一氯甲烷贮槽之间设有第二阀门。

所述密封壳体、隔板、蛇形连接管均采用铜制成。

所述密封壳体的内壁、隔板的表面、蛇形连接管的外壁上均镀铜。

所述密封壳体由第一半壳、第二半壳合拢构成筒形结构。

所述第一半壳、第二半壳之间通过止口扣合形成密封壳体。

所述蛇形连接管的外伸端与密封壳体的左侧壁、右侧壁之间分别设有密封圈。

采用上述技术方案具有如下有益效果：

1、低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统包括甲醇过热器、氯化氢过热器、氢氯化反应器、激冷塔、激冷槽、酸冷凝器、产品分离器、硫酸干燥塔，其中，甲醇过热器用于过热原料甲醇，氯化氢过热器用于过热原料氯化氢，过热后的甲醇和氯化氢在氢氯化反应器中反应合成一氯甲烷和水。甲醇过热器、氯化氢过热器的出口分别与氢氯化反应器的入口连通，所述氢氯化反应器的出口与激冷塔的入口连通，所述激冷塔的出口与激冷槽的入口连通，激冷槽下部的排液口用于排出合成的盐酸，激冷槽上部的排气口与酸冷凝器的入口连通，所述酸冷凝器的出口与产品分离器的入口连通，产品分离器下部的排液口与激冷塔的入口连通，产品分离器上部的排气口与硫酸干燥塔下部的气体入口连通，该硫酸干燥塔的上部喷淋98％浓硫酸，反应器排出的含有一氯甲烷、过量HCl、水及少量甲醇和副产物二甲醚的混合气经过激冷塔、激冷槽，其中的过量HCl在激冷槽生成盐酸分离排出，含有一氯甲烷、水及少量甲醇和副产物二甲醚的混合气经过酸冷凝器，冷凝掉部分水进入产品分离器，冷凝水回流至激冷塔内，含有少量水分、一氯甲烷、少量甲醇和副产物二甲醚的混合气进入硫酸干燥塔，得到干燥的一氯甲烷。还包括氯化氢预热器，所述氯化氢预热器包括密封壳体，以及设于密封壳体内腔的蛇形连接管，所述蛇形连接管的一端外伸出密封壳体的左侧壁，与酸冷凝器的出口连接，蛇形连接管的另一端外伸出密封壳体的右侧壁，与产品分离器的入口连接，从算冷凝器排出的混合气经过蛇形连接管，穿过密封壳体的内腔后，与产品分离器进入连接，所述密封壳体的右侧壁上设有氯化氢入口，密封壳体的左侧壁上设有氯化氢出口，与氯化氢过热器的入口连通，氯化系统副产-25℃的HCl通过氯化氢入口进入密封壳体的内腔，再由氯化氢出口排入氯化氢过热器进行过热。所述密封壳体的内腔中由左至右依次设置多块隔板，将密封壳体的内腔分隔为多个相互独立的缓冲腔室，各所述隔板上分别设有通孔，氯化氢入口、各通孔、氯化氢出口呈上下交错排列，-25℃的HCl气体进入密封壳体的内腔后，需从右侧的缓冲腔室逐个弥散至左侧的缓冲腔室排出，温度较低的HCl气体与蛇形连接管接触充分且接触时间长，对通过蛇形连接管内部的混合气充分冷凝，有效降低进入硫酸干燥塔内部混合气中的含水量，减少硫酸干燥塔浓硫酸的消耗量。在密封壳体内腔充分换热后的HCl气体温度升高，还降低了氯化氢过热器的过热负荷，实现节能减排、降本增效的目的。

2、硫酸干燥塔为组合塔，组合塔内腔的上部为泡罩段，组合塔内腔的下部为填料段，泡罩段上方进酸浓度为98％，硫酸干燥塔底部的稀释硫酸经过硫酸循环泵回流至硫酸干燥塔内，在所述填料段上方喷淋进塔，进入硫酸干燥塔内的混合气水分含量低，浓硫酸消耗量较小，循环的稀释硫酸主要用于吸收混合气中的甲醇和二甲醚，进一步降低98％浓硫酸的消耗量。

3、密封壳体、隔板、蛇形连接管均采用铜制成，或者，密封壳体的内壁、隔板的表面、蛇形连接管的外壁上均镀铜，与HCl气体接触的表面均为铜，提高这些部件的耐腐蚀性，避免含水的HCl对氯化氢预热器造成腐蚀，保证氯化氢预热器的使用寿命。

下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明氯化氢预热器的结构示意图；

图3为图2的侧视图。

附图中，1为甲醇过热器，2为氯化氢过热器，3为氢氯化反应器，4为激冷塔，5为激冷槽，6为酸冷凝器，7为产品分离器，8为硫酸干燥塔，9为氯化氢预热器，9a为密封壳体，9a1为第一半壳，9a2为第二半壳，9b为蛇形连接管，9c为氯化氢入口，9d为氯化氢出口，9e为隔板，9f为缓冲腔室，9g为通孔，10为硫酸循环泵，11为一氯甲烷压缩机，12为一氯甲烷冷凝器，13为一氯甲烷贮槽，13a为排液管，14为一氯甲烷输送泵，a为第一阀门，b为第二阀门。

具体实施方式

参见图1至图3，为一种低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统的具体实施例。低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统包括甲醇过热器1、氯化氢过热器2、氢氯化反应器3、激冷塔4、激冷槽5、酸冷凝器6、产品分离器7、硫酸干燥塔8，甲醇过热器、氯化氢过热器、氢氯化反应器、激冷塔、激冷槽、酸冷凝器、产品分离器、硫酸干燥塔均选用常规的化工设备，甲醇过热器的过热介质采用热油，氯化氢过热器的过热介质选用热油，酸冷凝器的冷却介质选用水，且循环使用。甲醇过热器1、氯化氢过热器2的出口分别与氢氯化反应器3的入口连通，所述氢氯化反应器3的出口与激冷塔4的入口连通，所述激冷塔4的出口与激冷槽5的入口连通，激冷槽5下部的排液口用于排出合成的盐酸，激冷槽5上部的排气口与酸冷凝器6的入口连通，所述酸冷凝器6的出口与产品分离器7的入口连通，产品分离器7下部的排液口与激冷塔4的入口连通，冷凝液排入激冷塔内，吸收混合气中的过量HCl生成盐酸，本实施例中，生成的盐酸浓度为21％。产品分离器7上部的排气口与硫酸干燥塔8下部的气体入口连通，该硫酸干燥塔8的上部喷淋98％浓硫酸，具体的，硫酸干燥塔8为组合塔，组合塔内腔的上部为泡罩段，组合塔内腔的下部为填料段，泡罩段上方进酸浓度为98％，硫酸干燥塔8底部的稀释硫酸经过硫酸循环泵10回流至硫酸干燥塔8内，在所述填料段上方喷淋进塔，形成循环。还包括氯化氢预热器9，所述氯化氢预热器9包括密封壳体9a，以及设于密封壳体9a内腔的蛇形连接管9b，本实施例中，密封壳体由第一半壳9a1、第二半壳9a2合拢构成筒形结构，具体的，第一半壳9a1、第二半壳9a2之间通过止口扣合形成密封壳体。所述蛇形连接管9b的一端从密封壳体9a左侧壁的中心外伸出，与酸冷凝器6的出口连接，蛇形连接管9b的另一端从密封壳体9a右侧壁的中心外伸出，与产品分离器7的入口连接，为保证密封性能，蛇形连接管的外伸端与密封壳体左侧壁、右侧壁之间均设有密封圈。所述密封壳体9a的右侧壁上部设有氯化氢入口9c，密封壳体9a的左侧壁上部设有氯化氢出口9d，与氯化氢过热器2的入口连通。所述密封壳体9a的内腔中由左至右依次设置第一隔板、第二隔板、第三隔板、第四隔板、第五隔板、第六隔板、第七隔板共计七块隔板9e，将密封壳体9a的内腔分隔为八个相互独立的缓冲腔室9f，本实施例中，七块隔板沿密封壳体的长度方向均匀分布，使八个相互独立的缓冲腔室大小均匀。各所述隔板9e上分别设有通孔9g，氯化氢入口9c、各通孔9g、氯化氢出口9d呈上下交错排列，具体的，第一隔板上的通孔位于下部，第二隔板上的通孔位于上部，第三隔板上的通孔位于下部，第四隔板上的通孔位于上部，第五隔板上的通孔位于下部，第六隔板上的通孔位于上部，第七隔板上的通孔位于下部。为保证耐蚀性能，避免含水的HCl对氯化氢预热器造成腐蚀，密封壳体9a、隔板9e、蛇形连接管9b均采用铜制成，也可在密封壳体9a的内壁、隔板9e的表面、蛇形连接管9b的外壁上均镀铜

进一步的，还包括一氯甲烷压缩机11、一氯甲烷冷凝器12、一氯甲烷贮槽13和一氯甲烷输送泵14，所述硫酸干燥塔8顶部的气体出口与一氯甲烷压缩机11的进气入口连通，一氯甲烷压缩机11的排气出口与所述一氯甲烷冷凝器12的进气入口连通，所述一氯甲烷冷凝器12的排液出口与一氯甲烷贮槽13连通，所述一氯甲烷贮槽13的底部设有排液管13a，与一氯甲烷输送泵14的进口连通，所述排液管13a上设有第一阀门a，所述一氯甲烷冷凝器12和一氯甲烷贮槽13之间设有第二阀门b。

本发明的使用方法为，第一阀门关闭、第二阀门开启，甲醇通过甲醇过热器过热后，进入氢氯化反应器中，氯化系统副产的-25℃HCl气体，从氯化氢预热器右端的氯化氢入口进入密封壳体内腔，且从右端的缓冲腔室逐个向左端的缓冲腔室弥散，至从左端的氯化氢出口排出，进入氯化氢过热器中，反应合成一氯甲烷和水。从氢氯化反应器排出的一氯甲烷、过量HCl、水及少量未反应的甲醇与副产品二甲醚的混合气进入激冷塔，过量HCl溶于激冷液(反应初期没有，反应进行后，从算冷凝器冷凝得到)，进入激冷槽，盐酸从激冷槽下部的排液口排出，回收利用，含有水汽的一氯甲烷气体通过酸冷器初步冷凝后，进入蛇形连接管内，与低温的HCl气体换热，再次冷凝，一氯甲烷气体中含有的绝大部分水汽被冷凝掉，进入产品分离器，回流至激冷塔用于吸收过量的HCl得到盐酸，除掉大部分水汽的一氯甲烷气体进入硫酸干燥塔，水汽被彻底除去，夹带的甲醇和二甲醚被吸收，得到纯净的一氯甲烷。一氯甲烷经一氯甲烷压缩机压缩后，进入一氯甲烷冷凝器冷凝，得到液态的一氯甲烷进入一氯甲烷贮槽内贮存。打开第一阀门，并开启一氯甲烷输送泵，可将液态一氯甲烷成品排出。

Claims (9)

1.一种低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，包括甲醇过热器(1)、氯化氢过热器(2)、氢氯化反应器(3)、激冷塔(4)、激冷槽(5)、酸冷凝器(6)、产品分离器(7)、硫酸干燥塔(8)，甲醇过热器(1)、氯化氢过热器(2)的出口分别与氢氯化反应器(3)的入口连通，所述氢氯化反应器(3)的出口与激冷塔(4)的入口连通，所述激冷塔(4)的出口与激冷槽(5)的入口连通，激冷槽(5)下部的排液口用于排出合成的盐酸，激冷槽(5)上部的排气口与酸冷凝器(6)的入口连通，所述酸冷凝器(6)的出口与产品分离器(7)的入口连通，产品分离器(7)下部的排液口与激冷塔(4)的入口连通，产品分离器(7)上部的排气口与硫酸干燥塔(8)下部的气体入口连通，该硫酸干燥塔(8)的上部喷淋98％浓硫酸，其特征在于：还包括氯化氢预热器(9)，所述氯化氢预热器(9)包括密封壳体(9a)，以及设于密封壳体(9a)内腔的蛇形连接管(9b)，所述蛇形连接管(9b)的一端外伸出密封壳体(9a)的左侧壁，与酸冷凝器(6)的出口连接，蛇形连接管(9b)的另一端外伸出密封壳体(9a)的右侧壁，与产品分离器(7)的入口连接，所述密封壳体(9a)的右侧壁上设有氯化氢入口(9c)，密封壳体(9a)的左侧壁上设有氯化氢出口(9d)，与氯化氢过热器(2)的入口连通，所述密封壳体(9a)的内腔中由左至右依次设置多块隔板(9e)，将密封壳体(9a)的内腔分隔为多个相互独立的缓冲腔室(9f)，各所述隔板(9e)上分别设有通孔(9g)，氯化氢入口(9c)、各通孔(9g)、氯化氢出口(9d)呈上下交错排列。

2.根据权利要求1所述的低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，其特征在于：所述硫酸干燥塔(8)为组合塔，组合塔内腔的上部为泡罩段，组合塔内腔的下部为填料段。

3.根据权利要求2所述的低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，其特征在于：所述泡罩段上方进酸浓度为98％，所述硫酸干燥塔(8)底部的稀释硫酸经过硫酸循环泵(10)回流至硫酸干燥塔(8)内，在所述填料段上方喷淋进塔。

4.根据权利要求1所述的低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，其特征在于：还包括一氯甲烷压缩机(11)、一氯甲烷冷凝器(12)、一氯甲烷贮槽(13)和一氯甲烷输送泵(14)，所述硫酸干燥塔(8)顶部的气体出口与一氯甲烷压缩机(11)的进气入口连通，一氯甲烷压缩机(11)的排气出口与所述一氯甲烷冷凝器(12)的进气入口连通，所述一氯甲烷冷凝器(12)的排液出口与一氯甲烷贮槽(13)连通，所述一氯甲烷贮槽(13)的底部设有排液管(13a)，与一氯甲烷输送泵(14)的进口连通，所述排液管(13a)上设有第一阀门(a)，所述一氯甲烷冷凝器(12)和一氯甲烷贮槽(13)之间设有第二阀门(b)。

5.根据权利要求1所述的低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，其特征在于：所述密封壳体(9a)、隔板(9e)、蛇形连接管(9b)均采用铜制成。

6.根据权利要求1所述的低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，其特征在于：所述密封壳体(9a)的内壁、隔板(9e)的表面、蛇形连接管(9b)的外壁上均镀铜。

7.根据权利要求1所述的低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，其特征在于：所述密封壳体(9a)由第一半壳(9a1)、第二半壳(9a2)合拢构成筒形结构。

8.根据权利要求7所述的低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，其特征在于：所述第一半壳(9a1)、第二半壳(9a2)之间通过止口扣合形成密封壳体。

9.根据权利要求1所述的低浓硫酸消耗的一氯甲烷合成系统，其特征在于：所述蛇形连接管(9b)的外伸端与密封壳体(9a)的左侧壁、右侧壁之间分别设有密封圈。