CN207958181U - 一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置，包括与乙炔管道相连通的乙炔阻火器，和与氯化氢管道相连通的第一混合器，所述乙炔阻火器和第一混合器分别连通第二预热器和第一预热器，第一预热器连通至前转化器，第二预热器与前转化器经第二混合器连通至后转化器，后转化器与后处理系统相连通。本实用新型通过改变前转化器中原料配比氯化氢过量，使催化剂保持较高的活性，促进乙炔的转化；有利调控后台转化器反应后混合器中剩余氯化氢含量；后转化器通入乙炔气浓度增大，有利用氯乙烯合成，促进乙炔转化率升高，延长了催化剂使用寿命。

Description

一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置

技术领域

本实用新型涉及氯乙烯合成技术领域，具体涉及一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置。

背景技术

现有制备氯乙烯的工艺有乙炔法和乙烯法，由于原料条件的原因，我国绝大多数采用乙炔法制备氯乙烯，即通过乙炔气体与氯化氢气体在活性炭为载体的氯化汞催化剂作用下发生合成反应，生成氯乙烯。现有氯乙烯合成的工艺技术，乙炔经乙炔阻火器与氯化氢在混合器按一定的比例混合后，经预热器预热至70～80℃后，依次进入装有活性炭为载体的氯化汞催化剂的串联两段式转化器(分别为前转化器和后转化器)，进行氯乙烯合成，反应生成粗氯乙烯，混合气体再进入后处理系统。前转化器出口气体中含有20～30％的乙炔未反应，进入后转化器继续反应，使其出口处乙炔含量控制在2％以下。后转化器装填的是活性高的新活性炭为载体的氯化汞催化剂，前转化器装填的是活性较低活性炭为载体的氯化汞催化剂(即由后转化器经抽翻更换下来的旧氯化汞催化剂)。

该传统工艺的不足之处在于：1)使用活性成分为氯化汞的催化剂，随着《水俣公约》在国内生效，使用活性炭为载体氯化汞催化剂的氯乙烯合成工艺将会逐步退出历史舞台；2)串联两段式转化器运行，由于物料配比和压力控制恒定，易造成活性炭为载体氯化汞催化剂活性中心结合的氯化氢因无法及时补充，导致活性中心与乙炔结合，长时间在高温状态下发生碳化反应，使得催化剂活性中心因积碳而失去活性，缩短催化剂使用寿命，不利于单台转化器产率的提高；3)串联两段式转化器运行，为降低催化剂运行成本，需要对活性炭为载体的氯化汞催化剂进行抽翻作业，在抽翻过程中，活性炭载体因自身强度问题，破损量较大，且对环境造成一定影响。

基于此，需要设计一种乙炔法氯乙烯合成装置。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的。

一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置，包括与乙炔管道相连通的乙炔阻火器，和与氯化氢管道相连通的第一混合器，所述乙炔阻火器和第一混合器分别连通第二预热器和第一预热器，第一预热器连通至前转化器，第二预热器与前转化器经第二混合器连通至后转化器，后转化器与后处理系统相连通。

上述技术方案中，本实用新型进一步限定的方案为：

进一步，所述乙炔阻火器包括阻火器本体，在阻火器本体内设有多层滤层，滤层下方阻火器本体侧壁上设有乙炔入口，阻火器本体罐体顶部分别设有乙炔出口和防爆膜。

进一步，所述第一混合器和第二混合器包括筒体，沿筒体侧壁切向布置有氯化氢入口和乙炔入口，两者呈90°分布；在筒体顶部的罐体盖上设有中心出气管，中心出气管的两侧分别设有防爆膜。

进一步，所述第一预热器和第二预热器为石墨列管换热器，包括壳体，在壳体内设有上下管板，在上下管板之间连接有多条石墨块换热管，沿壳体内壁上分布有多个折流板；对应折流板的壳体外壁上分别设有1#循环水入口和1#循环水出口；在壳体上下部为管箱，上部管箱设有1#混合气入口；下部管箱设有1#混合气出口。

进一步，所述前转化器和后转化器为列管换热器，包括上箱体、下箱体和中间管束，中间管束内部填充有非汞催化剂，在侧壁上中间管束分别设有2#循环水入口和2#循环水出口，在上箱体、下箱体上下端口分别设有2#混合气入口和2#混合气出口。

进一步，在2#混合气出口上进一步设有排酸口。

本实用新型有以下有益效果：

该装置中前转化器中原料配比氯化氢过量，使催化剂保持较高的活性，促进乙炔的转化；有利调控后台转化器反应后混合器中剩余氯化氢含量，便于后续处理。后转化器通入乙炔气有利用氯乙烯合成，促进乙炔转化率升高，间接延长了催化剂的使用寿命。前后转化器的催化剂不需要抽翻(后台转化器催化剂卸下来，装填至前台转化器继续使用)，减少了检修时间，提高了设备运转率，降低了成产成本，同时减少了催化剂因抽翻造成的损失并保护了环境。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为该氯乙烯合成装置流程图；

图2为乙炔阻火器结构示意图；

图3(a)、(b)分别为混合器结构主视图和俯视图；

图4为预热器结构示意图；

图5为转化器结构示意图。

图中：1、乙炔阻火器；1a、1#防爆膜；1b、滤层；1c、阻火器本体；1d、乙炔入口；1e、乙炔出口；2-1、第一混合器；2-2、第二混合器；2a、中心出气管；2b、氯化氢入口；2c、筒体；2d、乙炔入口；2e、2f、2#防爆膜；3-1、第一预热器；3-2、第二预热器；3a、管箱；3b、管板；3c、石墨块换热管；3d、折流板；3e、壳体；3f、1#混合气入口；3g、1#循环水出口；3h、1#循环水入口；3i、1#混合气出口；4、前转化器；5、后转化器；4a、2#混合气入口；4b、上箱体；4c、中间管束；4d、下箱体；4e、2#混合气出口；4f、2#循环水出口；4g、2#循环水入口；4h、排酸口。

具体实施方式

下面通过具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，本实用新型的一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置，包括与乙炔管道相连通的乙炔阻火器1，和与氯化氢管道相连通的第一混合器2-1，所述乙炔阻火器1和第一混合器2-1分别连通第二预热器3-2和第一预热器3-1，第一预热器3-1连通至前转化器4，第二预热器3-2与前转化器4经第二混合器2-2连通至后转化器5，后转化器5与后处理系统相连通。

其中，如图2所示，乙炔阻火器1包括阻火器本体1c，在阻火器本体1c内设有多层滤层1b，滤层1b下方阻火器本体侧壁上设有乙炔入口1d，阻火器本体罐体顶部分别设有乙炔出口1e和1#防爆膜1a。

如图3(a)、(b)所示，第一混合器2-1和第二混合器2-2包括筒体2c，沿筒体2c侧壁切向布置有氯化氢入口2b和乙炔入口2d，两者呈90°分布；在筒体2c顶部的罐体盖上设有中心出气管2a，中心出气管2a的两侧分别设有2#防爆膜2e、2f。乙炔和氯化氢分别从筒壁的两个部位切向进入，混合气体从上部中心气管排除。

如图4所示，第一预热器3-1和第二预热器3-2为石墨列管换热器，包括壳体3e，在壳体3e内设有上下管板3b，在上下管板3b之间连接有多条石墨块换热管3c，沿壳体3e内壁上分布有多个折流板3d；对应折流板3d的壳体外壁上分别设有1#循环水入口3h和1#循环水出口3g；在壳体上下部为管箱3a，上部管箱3a设有1#混合气入口3f；下部管箱3a设有1#混合气出口3i。

如图5所示，前转化器4和后转化器5为列管换热器，包括上箱体4b、下箱体4d和中间管束4c，中间管束4c内部填充非汞催化剂，在侧壁上中间管束4c分别设有2#循环水入口4g和2#循环水出口4f，在上箱体4b、下箱体4d上下端口分别设有2#混合气入口4a和2#混合气出口4e；在2#混合气出口4e上进一步设有排酸口4h。

本实用新型装置的工作过程为：

1)乙炔(乙炔气体纯度≥98.5％)经乙炔阻火器后，将占气体体积比为20～90％含量的乙炔与氯化氢(氯化氢的纯度≥94％，不含游离氯)在一次混合器(出混合器的气体温度为-10～45℃)中按总乙炔与氯化氢摩尔比为1:(1.05～1.25)的比例混合；

2)混合气体经一次预热器预热后，进入装有非汞催化剂的前转化器，进行氯乙烯合成；经乙炔阻火器占气体体积比为80～10％的乙炔气体经二次预热器预热后，与出前转化器的混合气体在二次混合器中混合；

3)经二次混合器混合后的气体进入装有非汞催化剂的后转化器，通过循环水控制反应温度在150～220℃进行氯乙烯合成，反应生成粗氯乙烯，混合气体进入后处理系统。

本实用新型乙炔经乙炔阻火器，分为两路，一路乙炔(占乙炔的20％～90％)与氯化氢混合后，经一次预热器预热后，进入装有非汞催化剂的前转化器，经过氯乙烯合成后的混合气体(前台转化器出来的气体)与另一路经二次预热器预热的乙炔气体(占乙炔的80％～10％)，进入混合器混合后，再进入后转化器进行氯乙烯合成，在非汞催化剂的催化作用下发生气相反应生成氯乙烯；最终合成气体进入后处理系统。

本实用新型通过先将部分乙炔气体与氯化氢气体混合后，控制氯化氢与乙炔总摩尔比，使得氯化氢与部分乙炔在装有非汞催化剂的前转化器中进行氯乙烯合成；然后通过将部分经二次预热器预热的乙炔气体与出前转化器含有氯乙烯的混合气体进一步混合后，再进入装有非汞催化剂的后转化器中充分反应再次进行氯乙烯合成。该过程不使用含汞催化剂，满足政策要求，避免了汞污染，同时催化剂不需要抽翻，减少了催化剂因抽翻造成的损失并保护了环境；该装置中前转化器中原料配比氯化氢过量，使催化剂保持较高的活性，促进乙炔的转化，整体转化器转化率可达到99.6％；通过控制有利调控后台转化器反应后混合器中剩余氯化氢含量，便于后续除酸处理；拓宽了乙炔与氯化氢的物料配比范围；后转化器通入乙炔气，乙炔浓度增大，有利用氯乙烯合成，促进乙炔转化率升高，间接延长了催化剂的使用寿命，催化剂的寿命延长可达到9000小时以上。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置，其特征在于，包括与乙炔管道相连通的乙炔阻火器，和与氯化氢管道相连通的第一混合器，所述乙炔阻火器和第一混合器分别连通第二预热器和第一预热器，第一预热器连通至前转化器，第二预热器与前转化器经第二混合器连通至后转化器，后转化器与后处理系统相连通。

2.根据权利要求1所述的一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置，其特征在于，所述乙炔阻火器包括阻火器本体，在阻火器本体内设有多层滤层，滤层下方阻火器本体侧壁上设有乙炔入口，阻火器本体罐体顶部分别设有乙炔出口和防爆膜。

3.根据权利要求1所述的一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置，其特征在于，所述第一混合器和第二混合器包括筒体，沿筒体侧壁切向布置有氯化氢入口和乙炔入口，两者呈90°分布；在筒体顶部的罐体盖上设有中心出气管，中心出气管的两侧分别设有防爆膜。

4.根据权利要求1所述的一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置，其特征在于，所述第一预热器和第二预热器为石墨列管换热器，包括壳体，在壳体内设有上下管板，在上下管板之间连接有多条石墨块换热管，沿壳体内壁上分布有多个折流板；对应折流板的壳体外壁上分别设有1#循环水入口和1#循环水出口；在壳体上下部为管箱，上部管箱设有1#混合气入口；下部管箱设有1#混合气出口。

5.根据权利要求1所述的一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置，其特征在于，所述前转化器和后转化器为列管换热器，包括上箱体、下箱体和中间管束，中间管束内部填充有非汞催化剂，在侧壁上中间管束分别设有2#循环水入口和2#循环水出口，在上箱体、下箱体上下端口分别设有2#混合气入口和2#混合气出口。

6.根据权利要求5所述的一种非汞催化剂乙炔法氯乙烯合成装置，其特征在于，在2#混合气出口上进一步设有排酸口。