CN205164495U - 一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统。所述尾气处理后的氯气直接回用于气固相氯化高聚物反应系统包括气固相氯化高聚物反应系统、氯化氢催化氧化系统、除尘装置、冷却分离器、干燥塔、氯气压缩机、高压冷却液化分离器、氯气缓冲罐;其特征在于气固相氯化高聚物反应系统之后联接氯化氢催化氧化系统，氯气缓冲罐中的氯气循环至气固相氯化高聚物反应系统，氯化氢催化氧化系统、除尘装置、冷却分离器、干燥塔、氯气压缩机、高压冷却液化分离器、氯气缓冲罐顺序联接。本实用新型的优点是设计新颖，工艺流程简单，操作方便，弹性高，投资小，能耗低，适应性强。

Description

一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统

技术领域

本实用新型属于氯碱化工氯气处理设备技术领域，尤其涉及一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统。

背景技术

氯气是一种重要而用途广泛的化工产品，是生产众多含氯化学品的重要原料，主要用于有机合成，如生产聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、合成橡胶、合成纤维、燃料、农药、漂白剂、消毒剂、溶剂等，以及其他氯化物。在现代工业中氯气主要通过电解食盐水得到，同时副产烧碱，形成所谓的氯碱工业。

在众多的气固相法氯化高聚物反应装置如氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化石蜡等的气固相氯化反应过程中，含水会造成设备腐蚀严重，影响氯化效果；含氧过高可能会导致氯化过程中物料自燃、影响氯化反应效果等；杂质的含量过高会影响物料的白度以及加工性能等；氯化氢是氯化反应过程中的副产物，允许一定浓度的存在，但浓度太高就会影响气固相氯化反应进行。因此气固相氯化高聚物反应装置对氯气的纯度要求较高，尤其是含水、含氧、杂质的含量，对氯化氢的含量要求并不苛刻，但在氯化反应的过程中消耗等摩尔的氯气就会产生等摩尔的氯化氢，经过积累氯化氢含量越来越高，当氯化氢的浓度达到一定值就需要除去氯化氢，保证氯化氢的含量在一定范围内，增加原料气中氯气的浓度。虽然现有技术已经可以将氯化氢转化为氯气，但在转化的过程中混合气中会带有催化剂颗粒，副产物水，甚至含有氧气，往往因为处理混合气的工艺装置与气固相法氯化反应装置不匹配、操作难度大、投资成本高、能耗高等一系列原因放弃了将氯化氢转化为氯气之后直接回用。因此工业生产中一般通过排出一部分混合气体，然后补充高纯的氯气来提高反应气体中氯气的浓度。但这样的方式造成了氯气的利用率低，排出的氯气和氯化氢继续处理还会造成生产成本上升。甚至这样的处理方式在某种程度上会增加企业的负担，此时也常常出现个别企业牺牲环境获取企业利益的环保问题。因此将副产的氯化氢直接转化为氯气后循环使用，实现氯元素的闭路循环和反应过程的零排放，一方面将解决氯化氢大量过剩和氯气生产的高电耗问题，一定程度上满足工业上对氯气不断增长的需求，带来巨大的经济效益；另一方面，也将促进氯碱平衡；同时将能解决氯气、氯化氢造成的的污染问题，为环境保护做出巨大贡献。不仅如此，氯化氢制氯气工艺的成功开发，还将对许多重大的化工过程产生决定性的影响，促进许多新工艺和高附加值的产业的诞生。

专利和文献中有关氯化氢制取氯气的方法有很多。如电解法：将副产氯化氢通过电解转化为C1₂和H₂，可分为干法和湿法，属于比较传统的方法；直接氧化法：利用NO₂,SO₃,NaHSO₄和混合酸HNO₃/H₂SO₄等无机氧化剂直接氧化HCl制备C1₂的一种方法，反应在液相进行，典型的有Weldson法、KCl–Chlor过程等；催化氧化法：在催化剂存在下以空气或氧气作为氧化剂氧化HCl生成C1₂的方法。

对于气固相氯化高聚物反应装置产生的尾气通过催化氧化法将氯化氢转化为氯气，转化率可以接近100％，但反应过程中由于有氧气的参与，因此在反应后的混合气中会有水存在，同时还会有一定含量的氧气存在，以及被反应后的气体带出催化氧化系统的催化剂颗粒。如果催化氧化反应过程中使用空气作为氧化剂，也会有惰性气体进入混合气。现有技术对于水和氯化氢的去除通常是通过冷却、水洗、干燥的方法；对于氧气以及其他惰性气体的去除有变压吸附法、低温精馏法、吸收解析法等等。

中国专利102502498A公布了一种分离回收氯化氢催化氧化混合气中氯气和氧气的方法，所述方法首先用水洗塔吸收氯化氢，浓硫酸干燥脱水，最后通过变压吸附装置回收氯气和氧气。该装置虽然可以得到纯度较高的氯气，但是通过湿法去除氯化氢的过程中使得后续干燥塔除水负荷加重，实际生产中很有可能造成干燥后气体含水依然很高，无法适用于气固相氯化高聚物反应装置的状况；同时采用变压吸附装置，配套设备较多，使得处理流程变得复杂，设备投资费用高，能耗高，因此不适用于氯化反应装置。

中国专利1129192A公布了一种氯化氢的氧化方法，所述方法提出针对氯化氢催化氧化后的混合气体首先用盐熔体冷却混合气去除大部分氯化氢和水，之后用硫酸干燥除去剩余的氯化氢和水，最终通过压缩冷却的方法分离液氯和剩余的气体，所述剩余的气体循环到催化氧化反应区。所述专利的缺点是未考虑混合气体所携带的杂质如何去除；通过盐熔体冷却的方法去除氯化氢的过程中分离不彻底，而且使用盐熔体对于工业化装置来说成本较高。

中国专利101448737A公布了一种从氯化氢和氧气制备氯气的方法，所述专利首先将反应后的气体冷却除去水和氯化氢，之后通过浓硫酸干燥，最后将干燥气体通过膜分离法选择性的分离出氯气，最终得到纯度较高的氯气。所属专利的分离方法未考虑混合气体所携带的杂质如何去除；通过膜分离法分离气体，分离膜密度必然要求很细，使用过程中对分离膜的保护要求很高，维护要求也较高，无形之中导致了投资成本较大，后期维护费用更是很大，不适用于工业化的氯化反应装置。

中国专利202011744U公布了一种由HCl氧化法的产物气体分离氯的方法，所述专利首先将反应后的气体冷却除去水和氯化氢，之后通过浓硫酸干燥，最后将干燥气体通入具有一个或多个形成精馏段和提馏段的蒸馏塔进行操作，最终得到纯度较高的液氯。所属专利的分离方法未考虑混合气体所携带的杂质如何去除；通过一个或多个形成精馏段和提馏段的蒸馏塔进行操作的方法使得工艺装置复杂，控制过程中复杂，投资成本高，成套处理混合气的装置占地面积也会很大。

综合对现有技术的分析，由于气固相氯化高聚物反应过程允许一定浓度氯化氢以及惰性气体的存在，但对含氧、含水，杂质含量要求较高，对于氯化反应过程产生的混合气进行催化氧化过程，催化氧化反应后的混合气体包括氯气、水、微量氯化氢、氧气、杂质(催化剂颗粒)、其他惰性气体。对混合气的的处理达到含水小于30ppm，氯化氢含量小于50ppm，氧气含量小于30ppm，即可直接循环进入气固相氯化高聚物反应装置中循环使用。现有对于气固相氯化高聚物反应装置尾气中氯化氢催化氧化后混合气体的处理装置存在未考虑催化氧化后气体携带的催化剂颗粒如何去除，装置均较为复杂，投资成本大，能耗高，操作难度大等缺点，因此处理后的氯气都不适于直接回用于气固相氯化高聚物反应装置。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于针对气固相氯化高聚物反应装置的尾气提供一种工艺流程简单、操作容易、投资成本低、适应性强、处理效果好、低能耗的处理装置。

本实用新型采取的技术方案为：一种处理气固相氯化高聚物反应尾气的系统，包括气固相氯化高聚物反应系统1、氯化氢催化氧化系统2、除尘装置3、冷却分离器4、干燥塔5、氯气压缩机6、高压冷却液化分离器7、氯气缓冲罐8；其特征在于气固相氯化高聚物反应系统1之后联接氯化氢催化氧化系统2，氯气缓冲罐中8的氯气循环至气固相氯化高聚物反应系统1，氯化氢催化氧化系统2、除尘装置3、冷却分离器4、干燥塔5、氯气压缩机6、高压冷却液化分离器7、氯气缓冲罐8顺序联接，所述系统处理后的氯气含氧小于30ppm，含水小于30ppm，氯化氢含量小于50ppm，直接循环至气固相氯化高聚物反应系统。

如上所述自气固相氯化高聚物反应系统1出来的混合气体包括氯气、氯化氢以及其他惰性气体的尾气，随后所述混合气体进入氯化氢催化氧化系统2，在催化氧化反应过程中氯化氢被转化为氯气，氧化剂为氧气或者压缩空气，不管氧气是否过量，催化氧化后的混合气体中都会含有一定量的氧气，同时反应过程中还会产生副产物水。因此催化氧化后的混合气体包括氯气、水、氯化氢、氧气、杂质(一般为催化剂颗粒)、其他惰性气体。由于气固相氯化高聚物反应过程诸如氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化石蜡等的反应过程，允许一定浓度氯化氢和惰性气体的存在，只要原料气中氯化氢的浓度在一定范围内即可，但对含氧、含水、杂质含量的要求极高。必须严格的控制水、氧气、杂质的含量，同时控制氯化氢以及其他惰性气体含量在一定范围内。

如上所述一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统，所述自气固相氯化高聚物反应系统的混合气体进入氯化氢催化氧化系统，其中氯化氢被转化为氯气。所述自催化氧化系统出来的混合气体包括氯气、水、惰性气体、氧气、微量氯化氢、杂质。所述混合气首先进入除尘装置3除去混合气体所携带的杂质，以保证处理后的氯气中杂质含量符合气固相氯化高聚物反应系统的要求。

如上所述一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统，自除尘装置处理后的混合气体进入冷却分离器4，通过换热冷却混合气体去除绝大部分水和氯化氢，冷却分离氯化氢和水的过程为干法冷却，冷却介质走管程，混合气体走壳程，使其不会混入其他成分。所述冷却分离器4冷却过程中，水和氯化氢变成盐酸到达冷却分离器4的底部，达到一定量后排出。冷却分离后的混合气体自冷却分离器4的顶部离开进入干燥塔5。

如上所述一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统，冷却分离后的气体自干燥塔5底部进入，与干燥剂浓硫酸逆流接触，在浓硫酸的干燥作用下去除混合气体中的水。通过冷却分离器4与干燥塔5的处理，混合气体的含水小于30ppm，氯化氢含量小于50ppm。所述干燥塔5处理后的混合气体含水、含氯化氢完全达到气固相氯化高聚物反应装置对于含水和含氯化氢的要求。

如上所述一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统，自干燥塔5干燥处理后的混合气体经过氯气压缩机6压缩至0.9MPa至1.2MPa，压缩压力缩后的混合气体进入高压冷却液化分离器7，在高压冷却状态下，所述混合气体中的氯气被冷却到30℃至40℃,此时氯气液化为液氯，液氯自高压冷却液化分离器7底部经过减压阀减压后进入氯气缓冲罐8，氧气和其他不凝性气体从高压冷却液化分离器7顶部排出，通过高压冷却液化分离器7的分离处理达到氯气含氧小于30ppm。

如上所述一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统，高压冷却液化分离器下部设置减压阀，液氯自高压冷却气液分离器7的底部减压阀减压后，液氯气化为氯气进入氯气缓冲罐8，此时氯气可直接自氯气缓冲罐循环至气固相氯化高聚物反应系统1循环使用。

如上所述冷却分离器4可以为钛材冷却管，冷却过程中冷却介质走管程，被冷却介质即混合气体走壳程，为保证冷却分离效果，在所述冷却分离器4顶部设置捕集网。

如上所述干燥塔5可以为填料塔或板式塔，优先选择填料塔。所述干燥塔5在塔顶部设置浓硫酸喷淋管，硫酸自顶部喷淋而下，中部设置填料层，同时在干燥塔5顶部喷淋管的上部设置捕集网，防止干燥后的气体携带酸雾。

如上所述高压冷却气液分离器7为钛材冷却器，冷却过程中冷却介质走管程，被冷却介质即混合气体走壳程。

如上所述本实用新型的优点是设计新颖，工艺流程简单，操作方便，弹性高，投资小，能耗低，适应性强。

附图说明

图1是一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统示意图；

说明书附图标号：1、气固相氯化高聚物反应系统；2、氯化氢催化氧化系统；3、除尘装置，4、冷却分离器；5、干燥塔；6、氯气压缩机；7、高压冷却液化分离器；8、氯气缓冲罐。

具体实施方式

实施例1，一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统，顺序联接气固相氯化高聚物反应系统1，氯化氢催化氧化系统2，除尘装置3，冷却分离器4，干燥塔5，氯气压缩机6，高压冷却液化分离器7，氯气缓冲罐8。自气固相氯化高聚物反应系统1出来的包括氯气、氯化氢、其他惰性气体的尾气进入氯化氢催化氧化系统2，其中的氯化氢经过催化氧化转化为氯气。从氯化氢催化氧化系统2出来的混合气体包括氯气、氯化氢、水、氧气、杂质(催化剂颗粒)、其他惰性气体然后进入除尘装置3除去杂质，从除尘装置3出来的混合气体经过冷却分离器4和干燥塔5，干燥塔5在塔顶部设置浓硫酸喷淋管，硫酸自顶部喷淋而下，中部设置填料层，同时在干燥塔5顶部喷淋管的上部设置捕集网，防止干燥后的气体携带酸雾，氯化氢和水被去除，达到水含量小于30ppm，氯化氢含量小于50ppm，除去氯化氢和水的混合气体经过氯气压缩机6后压缩至压缩压力1.0MPa。压缩后的气体进入高压冷却液化分离器7，高压冷却液化分离器7内设有冷却盘管，进入高压冷却液化分离器7的混合气被冷却至35℃,此时氯气液化为液氯，氧气与其他不凝性气体自高压冷却液化分离器7顶部排放，通过高压冷却液化分离器7的分离处理达到氯气中含氧小于30ppm。液氯自高压冷却液化分离器7底部减压阀减压，液氯气化为氯气后进入氯气缓冲罐8，所述气化后的氯气自氯气缓冲罐8直接循环回到气固相氯化高聚物反应系统1循环使用。

实施例2，实施例2与上述实施例1的不同之处在于：除去氯化氢和水的混合气体经过氯气压缩机6后压缩至0.9MPa；高压冷却液化分离器7的混合气被冷却至30℃。

实施例3，实施例3与上述实施例1、2不同之处在于：除去氯化氢和水的混合气体经过氯气压缩机6后压缩至1.2MPa；高压冷却液化分离器7的混合气被冷却至40℃。

实施例4，实施例4与上述实施例1、2、3不同之处在于：除去氯化氢和水的混合气体经过氯气压缩机6后压缩至0.9MPa；高压冷却液化分离器7的混合气被冷却至40℃。

实施例5，实施例5与上述实施例1-4不同之处在于：除去氯化氢和水的混合气体经过氯气压缩机6后压缩至1.2MPa；高压冷却液化分离器7的混合气被冷却至30℃。

实施例6，实施例6与上述实施例1-5不同之处在于：在干燥塔5顶部喷淋管的上部不用设置捕集网，可以在干燥塔后串联酸雾捕集器，防止干燥后的气体携带酸雾。

Claims (5)

1.一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统，其特征在于包括气固相氯化高聚物反应系统、氯化氢催化氧化系统、除尘装置、冷却分离器、干燥塔、氯气压缩机、高压冷却液化分离器、氯气缓冲罐;其特征在于气固相氯化高聚物反应系统之后联接氯化氢催化氧化系统，氯化氢催化氧化系统、除尘装置、冷却分离器、干燥塔、氯气压缩机、高压冷却液化分离器、氯气缓冲罐顺序联接。

2.根据权利要求1所述的一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统，其特征在于所述氯气缓冲罐中的氯气循环至气固相氯化高聚物反应系统。

3.根据权利要求1所述的一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统，其特征在于所述装置联接冷却分离器和干燥塔。

4.根据权利要求1所述的一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统，其特征在于所述高压冷却液化分离器下部设置减压阀。

5.根据权利要求1所述的一种处理气固相氯化高聚物尾气的系统，其特征在于所述干燥塔在塔顶部设置浓硫酸喷淋管，硫酸自顶部喷淋而下，中部设置填料层，同时在干燥塔顶部喷淋管的上部设置捕集网。