CN1834076A

CN1834076A - 管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置及生产方法

Info

Publication number: CN1834076A
Application number: CN 200610046365
Authority: CN
Inventors: 吴剑华; 郭瓦力; 龚斌; 王宗勇; 张春梅; 金丹; 王文江
Original assignee: Shenyang University of Chemical Technology
Current assignee: Shenyang University of Chemical Technology
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2026-04-24
Also published as: CN100457699C

Abstract

本发明涉及化工产品的生产装置和生产方法，具体涉及的是乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷的生产装置和生产方法。生产装置包括：循环二氯乙烷和氯气入口管线(1)、氯气速溶混合管(2)、氯气溶解液出口管线(3)、循环二氯乙烷和乙烯入口管线(4)、乙烯分散混合管(5)管线等，并提出了管式乙烯氯化反应生产方法。本发明的优点为：反应过程中，用循环二氯乙烷预溶氯气和乙烯，氯气与乙烯无气相接触，副产物少、产品纯度高；乙烯与氯气进料摩尔比接近理论值，乙烯过量少，后序处理简单，生产过程安全性好；生产过程可实现管道化，投资少、生产能力大。本发明可用低温氯化、中温氯化和高温氯化，可用于液相出料、气相出料和气液混合出料操作。

Description

管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置及生产方法

技术领域

本发明涉及一种化工产品的生产装置和生产方法，具体涉及的是制取氯乙烯及聚氯乙烯过程中乙烯氯化反应生成二氯乙烷的生产装置和生产方法。

技术背景

乙烯和氯气以三氯化铁为催化剂反应生产二氯乙烷，分低温氯化法和高温氯化法。早年开发的乙烯氯化技术，多采用低温工艺，反应控制在53℃左右进行，为使进入反应器的氯气完全转化，低温氯化的乙烯加料量较理论量过剩3～5％。低温氯化采用的是液相出料，反应产物中带有催化剂，必须经水洗处理以回收催化剂。低温氯化法反应过程所释放出的热量没能得到有效利用，工艺过程耗能多，且反应过程中需不断补加催化剂，过程污水还需专门处理。高温氯化法使反应在接近二氯乙烷的沸点条件下进行。二氯乙烷的正常沸点为83.5℃，当反应在0.2～0.3MPa压力下，操作温度可控制在正常沸点以上。高温氯化法采用气相出料，气相中不夹带催化剂，可免去催化剂回收过程，高温氯化法还可借二氯乙烷从液相内蒸发移除反应热。

低温氯化法也称液相出料氯化法，所用的氯化反应器为塔式反应器，如图1。乙烯和氯气的氯化反应在预先充有循环氯化液的塔式反应器内进行，循环氯化液在进入反应器前经过文式喷嘴将原料氯气引入系统，溶有氯气的氯化液在反应器入口附近与原料乙烯一起进入塔式氯化反应器进行氯化反应。

高温氯化法也称气相出料氯化法，所用的氯化反应器有多种。使用比较成熟的是将高温氯化反应器设计成一个U型管和一个分离器的组合体，如图2，原料乙烯和氯气通过喷散器加入到反应器的U型管部分。两种反应气体进入反应器后溶解在二氯乙烷液相内发生反应转化成二氯乙烷，此刻处于反应器的下部，由于液体的静压作用，不会出现沸腾，当位于U型管较上位置时，乙烯和氯气的反应已基本完成，液体继续上升，静压减小而出现沸腾，所形成的气液混合物进入上部的气液分离器，气相作为出料去精馏，液相靠虹吸作用在U型管反应器内循环。

目前，德国一家公司开发了以四氯化铁酸钠为催化剂的高温直接氯化技术，所用反应器为鼓泡塔式反应器，该反应器传质效果不佳，生产能力低，产品质量不易保证；日本一家公司开发了一种具有特殊气体分布器和填料层的鼓泡塔式氯化反应器，该技术的主要缺陷是操作弹性小，气体分布器易堵塞；国内曾公布了一种采用内构件的管道反应器直接进行乙烯氯化的技术，工艺流程如图3，反应器结构如图4，该技术的设计思路与反应器结构均较新颖，公布的数据为反应温度83～90℃，属中温氯化，缺点是反应物纯度不够高。

目前的乙烯直接氯化制取二氯乙烷的生产技术和生产装备均不够理想，因此，提供一种新型、高效二氯乙烷生产装置和生产方法是十分有意义的。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产效率高、操作弹性大、产品质量好、副产物少的乙烯氯化制取二氯乙烷的生产装置。该装置也可用于其它氯化反应。

本发明的另一目的是提供一种新的乙烯氯化制取二氯乙烷的生产方法。

本发明采用的技术方案是：

管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置，包括循环二氯乙烷和氯气进口管线、氯气速溶混合管、氯气溶解液出口管线、循环二氯乙烷和乙烯入口管线、乙烯分散混合管、乙烯分散液出口管线、原料汇合管线、管式乙烯氯化反应器、连接管、反应物出口管线、限压装置、气液分离器、二氯乙烷循环管线、循环泵、循环液冷却器及各种控制阀门与仪表，其循环二氯乙烷和氯气入口管线与氯气速溶混合管入口相连，氯气速溶混合管出口与氯气溶解液出口管线相连，循环二氯乙烷和乙烯入口管线与乙烯分散混合管入口相连，乙烯分散混合管出口与乙烯分散液出口管线相联，氯气溶解液出口管线和乙烯分散液出口管线与原料汇合管线相连，原料汇合管线与管式乙烯氯化反应器相连，管式乙烯氯化反应器用连接管连通，管式乙烯氯化反应器出口与反应物出口管线相连，反应物出口管线与气液分离器相连，反应物出口管线与气液分离器间没有限压装置，气液分离器液相出口与循环二氯乙烷管线相连，循环二氯乙烷管线上设有循环泵和循环液冷却器。

上述管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置，其氯气速溶混合管、乙烯分散混合管、管式乙烯氯化反应器、联接管可为直管、曲管或直管与曲管组合；可垂直布置、水平布置、倾斜布置，或垂直、水平、倾斜组合布置；可为单段或多段组合；多段组合时，段与段间可采用对接或采用连接管连接，连接方式可采用焊接、法兰连接或螺纹连接；段与段间、段与连接管间的直径可相同或不同。

上述管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置，其氯气速溶混合管、乙烯分散混合管、管式乙烯氯化反应器、连接管可为空管或装有对在其内流动的物料产生切割、扭曲、分散、合并而实现混合的内设构件，内设构件可为化工填料或其它混合构件；内设构件可在管内连续设置或间断设置。

上述管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置，其氯气速溶混合管、乙烯分散混合管、管式乙烯氯化反应器、连接管可全部或部分为市售静态混合器。

上述管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置，其氯气速溶混合管、乙烯分散混合管、管式乙烯氯化反应器、连接管外侧可全部或部分设置加热或冷却系统。

管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产方法，其循环二氯乙烷与氯气经循环二氯乙烷和氯气入口管线进入氯气速溶混合管内边流动、边混合、边溶解，形成氯气溶解液；循环二氯乙烷与乙烯经循环二氯乙烷和乙烯入口管线进入乙烯分散混合管内边流动、边混合，使乙烯气相分散在循环二氯乙烷内，形成乙烯分散液；氯气溶解液和乙烯分散液经原料汇合管线进入管式乙烯氯化反应器及连接管内边流动、边混合，完成氯化反应；控制反应温度，调整限压装置，让管式乙烯氯化反应器及连接管内保持规定压力，使反应物流经限压装置前处于液态；反应物流经限压装置进入气液分离器，气相由气液分离器去冷凝、精馏等后续操作，液相由循环泵输送经循环液冷却器冷却去溶解氯气和分散乙烯；采用低温反应液相出料时，可引出一部分液相作为出料去后续操作。

上述管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产方法，其循环二氯乙烷与氯气可不经过循环二氯乙烷和氯气入口管线而分别直接进入氯气速溶混合管；循环二氯乙烷与乙烯可不经循环二氯乙烷和乙烯入口管线而分别直接进入乙烯分散混合管；氯气溶解液和乙烯分散液可不经原料汇合管线而分别直接进入管式乙烯氯化反应器。

上述管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产方法，其乙烯可不与循环二氯乙烷混合形成乙烯分散液而直接与氯气溶解液混合进行氯化反应。

以上所述的管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置及生产方法可用于乙烯氯化反应生产过程，也可用于其它氯化反应生产过程。

本发明具有如下优点：

1.本发明采用并联进料，将氯气在管式氯气速溶混合器中预混溶解、乙烯在管式乙烯分散混合器中预混分散后进入乙烯氯化反应器，氯气与丙烯无气相接触，乙烯氯化反应器出口二氯乙烷纯度高，副产物少。

2.物料在管式乙烯氯化反应器内流经内设填料或混合元件混合效果好，物料接触充分，反应速度快；设备生产能力强。

3.参与反应的物料在反应器内只有径向混合，无轴向返混，停留时间均匀，可实现平推流反应。

4.乙烯与氯气进料摩尔比接近理论值，乙烯进量少，后序处理简单，生产安全性好。

5.乙烯氯化反应器，氯气速溶混合器，乙烯分散混合器均为管式设备，生产过程可实现管道化，装置占地面积小，易于布置，设备投资少。

6.该生产装置和生产方法易于控制，便于操作，产品质量好，产量范围，操作弹性大。

附图说明

图1是塔式反应器乙烯氯化制二氯乙烷流程示意图；

图2是U型反应器乙烯氯化制二氯乙烷流程示意图；

图3是国内的乙烯氯化制二氯乙烷流程示意图；

图4是国内公司开发的采用SKX和SV型静态混合内构件的管道乙烯氯化反应器；

图5是管式乙烯直接氯化制取二氯乙烷生产装置示意图。

具体实施方式

实施例一

并联进料管式乙烯氯化制取二氯乙烷生产装置，包括循环二氯乙烷和氯气进口管线1、氯气速溶混合管2、氯气溶解液出口管线3、循环二氯乙烷和乙烯进口管线4、乙烯分散混合管5、乙烯分散液出口管线6、原料汇合管线7、4段乙烯氯化反应器8、3段连接管9、反应物出口管线10、限压装置11、气液分离器12、二氯乙烷循环管线13、循环泵14、循环液冷却器15及各种控制阀门及仪器仪表。上述氯气速溶混合管2、乙烯分散混合管5、乙烯氯化反应器8、连接管9内填装化工填料鲍尔环。氯气速溶混合器2的直径为120mm，长度为3000mm；乙烯分散混合器5直径为120mm，长度为3000mm；乙烯氯化反应器8直径为200mm，每段长度为3000mm，连接管9与反应器8直径相同。

实施例二

实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于乙烯氯化反应器8内填装板波纹填料，反应器连接管9为空管。

实施例三

实施例三与实施例一基本相同，不同之处在于氯气速溶混合器2、乙烯分散混合器5为市售静态混合器元件的静态混合器，乙烯氯化反应器8为市售静态混合器。

实施例四

实施例四与实施例一基本相同，不同之处在于氯气速溶混合器2、乙烯分散混合器5、乙烯氯化反应器8、反应器连接管9均为空管。

实施例五

管式乙烯直接氯化制取二氯乙烷生产方法，包括循环二氯乙烷与氯气经循环二氯乙烷和氯气进口管线1进入氯气速溶混合管2，边流动边混合，形成氯气溶解液；循环二氯乙烷与乙烯经循环二氯乙烷和乙烯进口管线4进入乙烯分散混合管5，边流动边混合，形成乙烯分散液；由氯气溶解液出口管线4流出的氯气溶解液和由乙烯分散液出口管线6流出的乙烯分散液汇合后经原料汇合管线7进入管式乙烯氯化反应器8，边流动，边混合，边反应，反应物由反应物出口管线10经限压阀11进入气液分离器12，气相二氯乙烷由气液分离器12上部去后序操作；液相二氯乙烷由二氯乙烷循环液管线13经循环泵14输送进入氯气速溶混合管2和乙烯分散混合管5；循环二氯乙烷在进入氯气速溶混合管2和乙烯分散混合管前经循环液冷却器15冷却。

Claims

1.管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置，包括循环二氯乙烷和氯气进口管线、氯气速溶混合管、氯气溶解液出口管线、循环二氯乙烷和乙烯入口管线、乙烯分散混合管、乙烯分散液出口管线、原料汇合管线、管式乙烯氯化反应器、连接管、反应物出口管线、限压装置、气液分离器、二氯乙烷循环管线、循环泵、循环液冷却器及各种控制阀门与仪表，其特征在于：循环二氯乙烷和氯气入口管线(1)与氯气速溶混合管(2)入口相连，氯气速溶混合管(2)出口与氯气溶解液出口管线(3)相连，循环二氯乙烷和乙烯入口管线(4)与乙烯分散混合管(5)入口相连，乙烯分散混合管(5)出口与乙烯分散液出口管线(6)相联，氯气溶解液出口管线(3)和乙烯分散液出口管线(6)与原料汇合管线(7)相连，原料汇合管线(7)与管式乙烯氯化反应器(8)相连，管式乙烯氯化反应器(8)用连接管(9)连通，管式乙烯氯化反应器(8)出口与反应物出口管线(10)相连，反应物出口管线(10)与气液分离器(12)相连，反应物出口管线(10)与气液分离器(12)间没有限压装置(11)，气液分离器(12)液相出口与循环二氯乙烷管线(13)相连，循环二氯乙烷管线上设有循环泵(14)和循环液冷却器(14)。

2.根据权利要求1所述的管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置，其特征在于氯气速溶混合管(2)、乙烯分散混合管(5)、管式乙烯氯化反应器(8)、联接管(9)可为直管、曲管或直管与曲管组合；可垂直布置、水平布置、倾斜布置，或垂直、水平、倾斜组合布置；可为单段或多段组合；多段组合时，段与段间可采用对接或采用连接管连接，连接方式可采用焊接、法兰连接或螺纹连接；段与段间、段与连接管间的直径可相同或不同。

3.根据权利要求1所述的管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置，其特征在于氯气速溶混合管(2)、乙烯分散混合管(5)、管式乙烯氯化反应器(8)、连接管(9)可为空管或装有对在其内流动的物料产生切割、扭曲、分散、合并而实现混合的内设构件，内设构件可为化工填料或其它混合构件；内设构件可在管内连续设置或间断设置。

4.根据权利要求1所述的管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置，其特征在于氯气速溶混合管(2)、乙烯分散混合管(5)、管式乙烯氯化反应器(8)、连接管(9)可全部或部分为市售静态混合器。

5.根据权利要求1所述的管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置，其特征在于氯气速溶混合管(2)、乙烯分散混合管(5)、管式乙烯氯化反应器(8)、连接管(9)外侧可全部或部分设置加热或冷却系统。

6.管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产方法，其特征在于：循环二氯乙烷与氯气经循环二氯乙烷和氯气入口管线(1)进入氯气速溶混合管(2)内边流动、边混合、边溶解，形成氯气溶解液；循环二氯乙烷与乙烯经循环二氯乙烷和乙烯入口管线(4)进入乙烯分散混合管(5)内边流动、边混合，使乙烯气相分散在循环二氯乙烷内，形成乙烯分散液；氯气溶解液和乙烯分散液经原料汇合管线(7)进入管式乙烯氯化反应器(8)及连接管(9)内边流动、边混合，完成氯化反应；控制反应温度，调整限压装置(11)，让管式乙烯氯化反应器(8)及连接管(9)内保持规定压力，使反应物流经限压装置(11)前处于液态；反应物流经限压装置(11)进入气液分离器(12)，气相由气液分离器(12)去冷凝、精馏等后续操作，液相由循环泵(14)输送经循环液冷却器(15)冷却去溶解氯气和分散乙烯；采用低温反应液相出料时，可引出一部分液相作为出料去后续操作。

7.根据权利要求6所述的管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产方法，其特征在于：循环二氯乙烷与氯气可不经过循环二氯乙烷和氯气入口管线(1)而分别直接进入氯气速溶混合管(2)；循环二氯乙烷与乙烯可不经循环二氯乙烷和乙烯入口管线(4)而分别直接进入乙烯分散混合管(5)；氯气溶解液和乙烯分散液可不经原料汇合管线(7)而分别直接进入管式乙烯氯化反应器(8)。

8.根据权利要求6所述的管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产方法，其特征在于：乙烯可不与循环二氯乙烷混合形成乙烯分散液而直接与氯气溶解液混合进行氯化反应。

9.根据权利要求1所述的管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产装置或权利要求6所述的管式乙烯直接氯化反应制取二氯乙烷生产方法，其特征在于该装置和生产方法可用于乙烯氯化反应生产过程，也可用于其它氯化反应生产过程。