CN205145938U - 甲烷氯化物净化干燥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化工气体处理设备技术领域，具体为甲烷氯化物净化干燥装置。该装置由净化器、气液分离器、加热器、冷却器、相关工艺管道及安装在管道上的自动控制阀门等组成，甲烷氯化物经过装填在净化器中的专用吸附剂选择性地吸附甲烷氯化物气体中的水分等杂质，出口端得到干燥的甲烷氯化物气体，再生后的气体经冷凝后返回原料总管循环利用。经该方法处理后的干燥甲烷氯化物产品气中水含量低至30mg/kg。该实用新型装置具有工艺过程简单、自动化程度高、操作稳定、能耗低、运行费用小、产品纯度高等优点。

Description

甲烷氯化物净化干燥装置

技术领域

本实用新型属于化工气体处理设备技术领域，涉及对象为甲烷氯化物净化干燥装置，具体为包括对含有一氯甲烷(氯甲烷)、二氯甲烷、三氯甲烷(也称氯仿)、四氯化碳等组份混合气体的净化干燥处理。

背景技术

甲烷氯化物是重要的基本有机化工原料和优良的有机溶剂，在有机硅、有机氟、发泡剂、甲基纤维素及其基衍生物方面得到广泛应用。随着甲烷氯化物应用范围的开拓和发展，它在国民经济中起到越来越重要的作用。

甲烷氯化物主要指一氯甲烷(氯甲烷)、二氯甲烷、三氯甲烷(也称氯仿)、四氯化碳等，其中氯甲烷作为用途广泛的基础化工原料，已广泛应用于农药、合成橡胶、树脂等领域，工业合成过程中排放的氯甲烷尾气不仅浪费资源，还污染生态环境。

在我国，农药产品草甘膦作为一种广谱灭生性除草剂，由于其高效、广谱、低毒以及无残留等特点，每年销售量以接近20％的速度递增，已连续多年占据世界农药销售额首位，目前国内外正面临着良好的发展机遇。但在生产过程中，草甘膦酸合成的水解工序及亚磷酸二甲酯合成工序，都有大量的氯甲烷等有毒尾气产生，如任其排放而不能得到有效的回收利用，将对环境及人体造成巨大的伤害。通过对氯甲烷尾气的有效回收利用，可以达到减少大气污染，保护环境的目的，实现传统氯甲烷尾气的零排放及环保生产。

传统的氯甲烷尾气回收装置的处理主要采用水洗、碱洗、干燥等方法，尽可能地除去尾气中甲醇、甲缩醛，然后使用降温及硫酸干燥相结合的方法去除其中的水蒸气。中国专利文献中介绍了一种“草甘膦酸合成中水解辅续工序”(99119970.7)，以及胡跃华等人的“烷基酯法草甘膦尾气的连续回收工艺”(《农药》2003Vol.42(10))中，均提出了采用对氯甲烷尾气进行水洗、碱洗、干燥三级处理，再压缩冷凝液化存储。陈晓祥等人在“亚磷酸二甲酯的绿色生产工艺”(《磷酸盐工业》2003(2))中提出了通过将含氯甲烷的气体压缩至0.7～0.8MPa，然后再用间接冷却方法冷凝为液体，压缩前还可用固体干燥剂或硫酸进行干燥。上述文献介绍的工艺方法中，对排放的氯甲烷尾气通过水洗的方法除去时，不仅需要消耗大量的水，并且氯甲烷在水中也存在一定的溶解度，大量水洗涤会导致氯甲烷的溶解损失增大，影响了氯甲烷的回收率及对生态环境产生污染。上述工艺方法在脱除杂质过程中还会重新混入水分，因此很难将氯甲烷尾气中的水含量降至30mg/kg以下；并且硫酸在干燥吸水过程中不断被稀释，当温度过低时将有固体结晶水合物析出堵塞管道。

发明内容

本实用新型的发明目的是针对以上工艺技术的缺陷，提供一种甲烷氯化物净化干燥的工业装置，该装置采用变温吸附的方法对甲烷氯化物净化干燥处理，具有工艺过程简单、自动化程度高、操作稳定、能耗低、运行费用小、产品纯度高等优点。经该装置净化干燥后的甲烷氯化物产品中的水含量小于30mg/kg，达到了甲烷氯化物尾气的零排放及环保生产的目的，更能满足实际生产需要。

本实用新型的具体技术方案为：

甲烷氯化物净化干燥装置，该装置包括净化器、气液分离器一、气液分离器二、加热器、冷却器、自动控制阀及调节阀等。所述原料气通过原料气进口管道与气液分离器一相连接，气液分离器一分别通过流量计和流量调节阀与各净化器底部相连接，各个净化器底部之间通过自动控制阀相连接，各个净化器顶部之间通过自动控制阀和加热器相连接，冷却器与气液分离器二相连接，冷却器通过自动控制阀和各净化器底部相连接，气液分离器二和气柜及原料气进口总管相连接。

所述净化器单元的净化器数量是2个或2个以上，各净化器底部或顶部之间通过工艺管道并联连接，自动控制阀与控制系统相连接。

净化器的底部均设置有原料气进口、再生冷吹气进口、再生热吹气出口，净化器顶部设置有产品气出口、再生冷吹气出口、再生热吹气进口；各条工艺管道进、出口之间分别通过自动控制阀并联连接，自动控制阀与控制系统相连。

所述净化器床层从下到上装填吸附剂为：活性碳和粗孔硅胶，或者氧化铝、活性碳和粗孔硅胶，或者活性碳、粗孔硅胶和3A分子筛(或5A或13X或碳分子筛的其中一种)，或者氧化铝、活性碳、粗孔硅胶和3A分子筛(或5A或13X或碳分子筛的其中一种)。

所述净化器进气管道相连的主管道上设置有限流的流量调节阀。

所述加热器装置通过调节阀自动控制蒸汽流量达到控制热吹净化器的进口温度。

所述冷吹再生气源是来自原料气或产品气。

所述热吹再生出口管线与冷却器和气液分离器相连接。经热吹再生后未冷凝的气体返回原料气入口管道混和后循环利用。

本申请中的甲烷氯化物净化干燥装置，其工艺过程是，所述甲烷氯化物气体经过气液分离器一分离其中的液态水，进入到由两个及两个以上净化器组成的净化系统，依次循环经历吸附干燥、热吹再生、冷吹等组成的变温吸附步骤，对所述原料气中的水分脱除，被干燥净化的甲烷氯化物产品气通过稳压后去后工序。经冷吹、热吹再生后的气体通过冷却器、气液分离器分离出从净化器中解吸出来的液态水等杂质，未被冷凝的气体返回原料气入口管线回收利用。

所述气体在温度20～50℃，压力0.2～1.5MPa，进入由净化干燥单元组成的净化器中吸附干燥，在净化器中水及一部分杂质被吸附截留，未被吸附的干燥甲烷氯化物气体从净化器塔顶排出，床层中被吸留的水分及杂质经历热吹再生、冷吹等步骤从净化器中解吸出来，再生过程中热吹塔入口温度为110～150℃，当出口温度达到85℃以上后停止热吹再生。

再生具体过程如下：所述甲烷氯化物混合气分两部分分别进入净化干燥装置的净化器中，一部分甲烷氯化物气体通过流量调节阀减压后进入净化器，在净化器内水分等杂质被吸附床层截留吸附，未被吸附的干燥甲烷氯化物从出口端排出；另一部分甲烷氯化物经流量计计量后首先进入热吹再生完成的净化器冷吹降温，从冷吹净化器出来的气体通过加热器加热后进入到刚吸附完成的净化器加热再生，净化器中被吸附的水分等杂质沿进气相反的方向被解吸出来，然后通过冷却器、气液分离器降温分离，未被冷凝的气体再次回到原料气入口主管处与原料气混和后进入净化器吸附干燥。

本实用新型装置的积极效果体现在：

(一)、由于本申请采用变温吸附的连续回收工艺，不仅回收排放气中的甲烷氯化物，还得到了干燥的甲烷氯化物产品气。

(二)、本装置的脱水精度高，经脱水后的甲烷氯化物水含量小于30mg/kg。整个装置工艺过程简单、自动化程度高、操作稳定、能耗低、运行费用小、产品纯度高等优点，整个系统压差降较小，无额外动力设备输入，对其他工段影响小。

(三)、本装置能够高效净化甲烷氯化物中的水分等杂质，完全不存在目前浓硫酸法等传统方法的废物排放和处理问题，减小了环境污染，达到了甲烷氯化物的零排放及环保生产的目的。

附图说明

图1为传统氯甲烷尾气回收系统框图

图2为本申请中甲烷氯化物净化干燥装置的结构示意图；

其中：1——气液分离器一、2——气液分离器二、3——加热器、4——净化器A、5——净化器B、6——净化器C、7——冷却器。

具体实施方式

下面以氯甲烷实施为例对本实用新型进一步说明，介绍与净化干燥装置相关的工艺过程，其他几种甲烷氯化物的净化干燥装置与本装置类似，在此不再详述，但不限制本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图2所示，氯甲烷尾气的净化干燥装置主要是由3台净化器，分别为净化器A、净化器B和净化器C，2台气液分离器，分别为气液分离器一和气液分离器二，1台加热器、1台冷却器等组成，并通过工艺管道上的自动控制阀及调节阀实现氯甲烷尾气的干燥。

原料气进口管道与气液分离器一相连接，气液分离器一分别通过流量计和流量调节阀与各净化器底部相连接，各净化器分别指净化器A、净化器B和净化器C，各个净化器底部之间通过自动控制阀相连接，连接关系为并联连接，各个净化器顶部之间通过自动控制阀和加热器相连接，冷却器与气液分离器二相连接，冷却器通过自动控制阀和各净化器底部相连接，气液分离器二和气柜及原料气进口总管相连接。

净化器底部通过工艺管道上的自动控制阀并联连接原料气进口、再生冷吹气进口、再生热吹气出口，净化器顶部通过自动阀控制产品气出口、再生冷吹气出口、再生热吹气进口。

吸附完成后，装置再生的冷吹再生气源是来自原料气；再生气的加热装置是通过调节阀自动控制蒸汽流量达到控制热吹净化器的进口温度。热吹再生出口与冷却器和气液分离器相连接，热吹再生后未冷凝的气体返回原料气入口混和后再次循环利用。

草甘膦合成过程中水解产生的氯甲烷尾气组成如表1所示

表1原料气的组成

组分

氯甲烷

甲醇

甲缩醛

氯化氢

空气

水

∑

V(％)

65～70

0.5～1

0.5～1

0.1～0.5

25～30

0.5～1

100

本实施例中氯甲烷尾气流量1200Nm³/h，进入装置压力0.80MPa，进气温度45℃，各个净化器的容积为2m³，净化器中吸附剂从下到上依次为活性碳、硅胶、3A分子筛，其质量比为1:4:2。

装置开车运行时，工艺流程简述如下：来自前工序的氯甲烷尾气经过气液分离器分离出液态水后，分两部分进入净化器，一部分氯甲烷尾气通过流量调节阀FV101，由KV1阀(KV表示自动控制阀)进入到处于吸附干燥状态的净化器中，经过干燥处理后的氯甲烷气体从KV2阀排出后送往后工序，当干燥净化一段时间后，吸附步骤结束，床层进入再生阶段；再生过程中，来自气液分离器的另一部分氯甲烷尾气通过流量计F101经KV3阀进入到处于冷吹的吸附床层，冷吹出来的气体经KV5阀通过加热器加热后由KV4阀进入到需要热吹的净化器中对床层加热再生，热吹出来的气体经KV6阀排出后进入冷却器及气液分离器分离掉其中的水等杂质，再次回到原料气入口管道同原料气混和后一起进入处于吸附的净化床层。至此净化器完成一个吸附、再生的循环，即可进入下一循环周期。

此工艺流程不需要降压、升压等步骤，完全依靠原料气自身压差使再生气循环，再生过程中，热吹净化器进口的温度为120℃，热吹结束后净化器出口的温度为90℃，冷吹结束后，冷吹净化器出口的温度为45℃。

装置运行过程中，各个程序控制阀门的开关由计算机自动控制，各塔经历的简易时序及压力值见表2。

表2：简易工艺时序表

分周期	1	2	3
				压力(MPa)	0.75	0.8	0.8
时间(h)	4	4	4
				净化器A	A	H	C
净化器B	C	A	H
				净化器C	H	C	A

经此实例净化干燥后的氯甲烷产品气中的水含量小于30mg/Kg，满足厂家后工序生产有机硅的要求，经冷吹、热吹再生后的气体可返回原料气总管循环利用，产品氯甲烷的收率达到99.9％以上。

Claims (6)

1.甲烷氯化物净化干燥装置，包括净化器、气液分离器一、气液分离器二、加热器和冷却器，其特征在于：原料气通过原料气进口管道与气液分离器一相连接，气液分离器一分别通过流量计和流量调节阀与每个净化器底部相连接，各个净化器底部之间通过自动控制阀相连接，各个净化器顶部之间通过自动控制阀和加热器相连接，冷却器与气液分离器二相连接，冷却器通过自动控制阀和各净化器底部相连接，气液分离器二和气柜及原料气进口总管相连接。

2.根据权利要求1所述的甲烷氯化物净化干燥装置，其特征在于：所述净化器的数量为2个或2个以上，各净化器之间通过工艺管道并联连接。

3.根据权利要求1所述的甲烷氯化物净化干燥装置，其特征在于：所述净化器进口、出口均与自动控制阀连接，自动控制阀与控制系统相连接。

4.根据权利要求1所述的甲烷氯化物净化干燥装置，其特征在于：与净化器进气管道相连的主管道上设置限流的流量调节阀。

5.根据权利要求1所述的甲烷氯化物净化干燥装置，其特征在于：所述的净化器底部均设置有原料气进口、再生冷吹气进口、再生热吹气出口，净化器顶部设置有产品气出口、再生冷吹气出口、再生热吹气进口。

6.根据权利要求5所述的甲烷氯化物净化干燥装置，其特征在于：各个净化器的原料气进口、再生冷吹气进口、再生热吹气出口，产品气出口、再生冷吹气出口、再生热吹气进口分别通过自动控制阀并联连接。