CN215638348U - 一种hcl生产系统及应用于hcl生产系统的分离装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种HCL生产系统及应用于HCL生产系统的分离装置，HCL生产系统包括：反应装置，配置为产生HCL；分离装置，配置为接收来自于反应装置的HCL和H2的混合气体并分离混合气体中的HCL和H2，分离装置包括压缩机、第一换热器、精馏塔、第二换热器及第三换热器，反应装置、压缩机、第一换热器及精馏塔依次相连通，第二换热器配置为使精馏塔分离输出的液相流体吸热并部分气化、提供上升气体，第三换热器配置为使精馏塔分离输出的气相流体放热并使气相流体中的HCL至少部分地液化、分离。HCL和H2分离过程中不需要引入第三种介质即可实现分离，流程短、设备简单、能耗低，第二换热器使得液相HCL与外部流体热交换，对外部流体吸热降温，可满足车间用冷需求。

Description

一种HCL生产系统及应用于HCL生产系统的分离装置

技术领域

本申请涉及化工设备，特别是HCL生产系统及应用于生产系统的分离装置。

背景技术

纯度较高的HCL生产工艺通常是用H2和Cl2燃烧合成的，燃烧产物主要是HCL和过量的H2，其中H2的比例约2～5％，传统工艺中，将该股尾气通入水中，进行降膜吸收，H2和少量HCL作为不凝气排放，然后再将吸收下来的盐酸溶液采用变压精馏进行脱析，脱析出来的HCL中含有大量的水，再将含水HCL经浓硫酸干燥后得到纯净的HCL，用于下一工段。该方法路线较长，含水HCL腐蚀性大，设备投资高，脱析过程需要消耗大量蒸汽，能耗较大。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种HCL生产系统，不需要引入第三种介质，流程短、设备简单、能耗低。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：一种HCL生产系统，包括：

反应装置，配置为产生HCL；

分离装置，配置为接收来自于反应装置的HCL和H2的混合气体并分离混合气体中的HCL和H2，所述分离装置包括压缩机、第一换热器、精馏塔、第二换热器及第三换热器，所述反应装置、压缩机、第一换热器及精馏塔依次相连通，所述第二换热器配置为使精馏塔分离输出的液相流体吸热并部分气化、提供上升气体，所述第三换热器配置为使精馏塔分离输出的气相流体放热并使气相流体中的HCL至少部分地液化、分离。

改进的，所述精馏塔设有液相出口、第二回流口、气相出口及第三回流口，所述第二换热器包括第二换热流道A，所述第二换热流道A具有进口和出口，所述精馏塔的液相出口与第二换热流道A的进口相连通，所述第二换热流道A的出口与精馏塔的第二回流口相连通，所述第三换热器包括第三换热流道B，所述第三换热流道B具有进口和出口，所述精馏塔的气相出口与第三换热流道B的进口相连通，所述第三换热流道B的出口与精馏塔的第三回流口相连通。

改进的，所述第三换热器配置为使精馏塔分离输出的液相流体与气相流体热交换，所述精馏塔的液相出口与第三换热器的第三换热流道A相连通，所述精馏塔的气相出口与第三换热器的第三换热流道B相连通。

改进的，所述精馏塔的液相出口通过料管与第三换热器的第三换热流道A相连通，所述料管设有调节阀。

改进的，所述第一换热器配置为使压缩机输出的混合气体与第三换热器的第三换热流道A中输出的气相流体热交换。

改进的，所述压缩机的出口与精馏塔的进口通过第一换热器的第一换热流道B连通，所述第一换热器的第一换热流道A与第三换热器的第三换热流道A连通，所述生产系统包括HCL出料口，所述HCL出料口与第一换热器的第一换热流道A连通。

改进的，所述生产系统还包括第四换热器，所述第四换热器与第三换热器配置为使精馏塔输出的气相流体放热的两级换热器，降低分离出来H2中未冷凝HCL气体的含量。

改进的，所述第三换热流道B的出口与第四换热器的第四换热流道B的进口相连通，所述第四换热器的第四换热流道B的出口与精馏塔的第三回流口相连通。

改进的，所述分离装置配置为向反应装置供应分离出来的H2。

本实施例还提供一种应用于上述HCL生产系统的分离装置，所述分离装置配置为接收来自于反应装置的HCL和H2的混合气体并分离混合气体中的HCL和H2，所述分离装置包括压缩机、第一换热器、精馏塔、第二换热器及第三换热器，所述压缩机、第一换热器及精馏塔依次相连通，所述第二换热器配置为使精馏塔分离输出的液相流体吸热，所述第三换热器配置为使精馏塔分离输出的气相流体放热并形成冷凝回流。

采用上述技术方案后，本申请具有如下优点：HCL和H2分离过程中不需要引入第三种介质即可实现分离，流程短、设备简单、能耗低，第二换热器使得液相HCL与外部流体热交换，对外部流体吸热降温，可满足车间用冷需求。

附图说明

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步说明：

图1为本申请所述的HCL生产系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，特别的，当一个元件被认为是“固定连接”另一个元件，该“固定连接”的方式可以是不可拆卸的连接方式，如焊接、铆接等，也可以是可拆卸的连接方式，如螺纹连接、卡扣连接等。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

本申请中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

实施例一：

如图1所示，本申请提供一种HCL生产系统，包括：反应装置100，配置为产生HCL；分离装置，配置为接收来自于反应装置100的HCL和H2的混合气体并分离混合气体中的HCL和H2，分离装置包括压缩机200、第一换热器300、精馏塔400、第二换热器500及第三换热器600，反应装置100、压缩机200、第一换热器300及精馏塔400依次相连通，第二换热器500配置为使精馏塔400分离输出的液相流体吸热并部分气化、提供上升气体，第三换热器600配置为使精馏塔400分离输出的气相流体放热并使气相流体中的HCL至少部分地液化、分离。

反应装置100设有进料口和出料口，在本申请中，反应装置100优选为燃烧炉，反应装置100的进料口包括设于燃烧炉的氢气进口和氯气进口。氢气原料从氢气进口送入燃烧炉，氯气原料从氯气进口送入燃烧炉，在燃烧炉中燃烧合成HCL气体，燃烧炉的燃烧产物为包括HCL和过量的H2的混合气体，混合气体反应装置100从反应装置100的出料口输出。

压缩机200具有进口和出口，反应装置100的出料口与压缩机200的进口相连通。混合气体从燃烧炉输入压缩机200，压缩机200对混合气体进行压缩，提高混合气体的压力。

本申请中的换热器(例如下文中的第一换热器300、第二换热器500等)具有换热流道A和换热流道B，换热流道A中流通流体A、换热流道B中流通流体B时，流体A与流体B如果存在温差即可实现热交换。

第一换热器300的第一换热流道A具有进口和出口，压缩机200的出口与第一换热流道B的进口相连通，第一换热流道B的出口与精馏塔400相连通，第一换热流道B中流通混合气体，第一换热器300的第一换热流道A中流通从第三换热600第三换热流道A出来的气体。经压缩机200压缩的混合气体流经第一换热流道B时与第一换热流道A中的流体热交换，对混合气体进行预冷。

精馏塔400具有进口、液相出口、第二回流流口、气相出口及第三回流口，第一换热流道B的出口与精馏塔400的进口相连通。混合气体经第一换热器300预冷后输入精馏塔400，精馏塔400利用混合气体中HCL和H2具有不同的挥发度，即在同一温度下HCL和H2的蒸气压不同这一性质，使低沸物H2转移到气相中，而高沸物HCL转移到液相中，从而实现分离的目的。

第二换热器500的第二换热流道A具有进口和出口，精馏塔400的液相出口与第二换热流道A的进口相连通，第二换热流道A的出口与第二回流口相连通，第二换热器500的第二换热流道B中流通一流体，经精馏塔400分离出的液相流体流经第二换热流道A时与第二换热流道B中的流体热交换，第二换热流道B中的流体吸收热量，进入第二换热流道A的流体为液相HCL，液相HCL中溶解有少量氢气，热交换使液相HCL中溶解的少量H2蒸发以及部分液相HCL气化，蒸发的H2及气化的HCL回流至精馏塔，气体上升过程中进行传质和传热，把塔顶冷凝下来的HCL中的氢气蒸发上去，而第二换热流道B中的流体放出热量降温，经降温的第二换热流道B中的流体可以用于车间内用冷需求。作为一种实施方式，第二换热流道B中的流体优选为冷冻水。

作为一种实施方式，第二换热流道A还设有供HCL输出的另一出口。

第三换热器600的第三换热流道B具有进口和出口，精馏塔400的气相出口与第三换热流道B的进口相连通，第三换热流道B的出口与精馏塔400的第三回流口相连通，第三换热器600的第三换热流道A中流通一流体，经精馏塔400分离出的气相流体流经第三换热流道B时与第三换热流道A中的流体热交换，第三换热流道B中的气相流体放热降温，其中气相流体中包含的少量气相HCL至少部分冷凝液化、回流至精馏塔400，第三换热流道A中的流体吸热升温。

作为一种优选地实施方式，所述第三换热器600配置为使精馏塔400分离输出的液相流体与气相流体进行热交换。第三换热流道A中的流体来自于精馏塔400分离出的液相流体，精馏塔400的液相出口与第三换热流道A的进口相连通，优选地，精馏塔400的液相出口与第三换热流道A的进口通过料管801相连通，料管801设有调节阀802。精馏塔400分离出的液相流体经液相出口流入第三换热流道A、精馏塔400分离出的气相流体经气相出口流入第三换热流道B，精馏塔400分离出的液相流体与气相流体经第三换热器600热交换，第三换热流道A中的液相流体吸收第三换热流道B中气相流体的热量，第三换热流道A中的液相流体升温气化(即液相HCL气化为气相HCL)，可以用于第一换热器300的热交换，第三换热流道B中气相流体放热降温且气相流体中包含的少量气相HCL至少部分冷凝液化。

作为一种优选地实施方式，所述第一换热器300配置为使压缩机200输出的混合气体与第三换热器600输出的气相流体进行热交换。第一换热器300的第一换热流道A中的流体来自于第三换热流道A的气相HCL，第一换热流道A的进口与第三换热流道A的出口相连通，经第三换热器600热交换气化成的气相HCL与经压缩机200压缩的混合气体经第一换热器300热交换后，气相HCL通过第一换热流道A的出口输出，第一换热流道A的出口即为生产系统的HCL出料口。第一换热器300的热交换、第二换热器500的热交换仅对系统内部的流体能量进行了转换，并未额外采用能耗装置，大大降低系统能耗。

生产系统还包括第四换热器700，第四换热器700与第三换热器600配置为使精馏塔400输出的气相流体放热的两级换热器，对第三换热流道B流出的气相流体进一步降温冷凝分离。第四换热器700的第四换热流道B具有进口和出口，第四换热流道B的进口与第三换热流道B的出口相连通，第四换热流道B的出口与精馏塔的第三回流口相连通，第四换热流道A流通一流体，第三换热流道B流出的气相流体流经第四换热流道B时与第四换热流道A中的流体热交换流入第四换热流道B的气相流体中包含的微量气相HCL冷凝液化并回流至精馏塔。具体地，第三换热流道B的出口包括第一出口与第二出口，第三换热流道B的第一出口与精馏塔400的第三回流口相连通，第三换热流道B的第二出口与第四换热流道的进口相连通。作为一种实施方式，第四换热流道B的出口包括第一出口与第二出口，第四换热流道B的第一出口与精馏塔400的第三回流口相连通，第四换热流道B的第二出口供H2和部分未冷凝的HCL气体输出。当然，也可取消回流设置，将冷凝的HCL对外输出。作为优选的实施方式，第四换热流道A可以采用液氮或者制冷剂提供冷能。

作为一种实施方式，所述分离装置配置为向反应装置100供应H2，当然实际操作过程中未能完全分离HCL与H2，分离装置输出的H2中会包含微量HCL，燃烧炉设有第一回流口，第一回流口与第三换热流道B的第三出口相连通，这样H2可回收至燃烧炉中作为原料使用。作为优选的实施方式，第四换热流道B的第二出口也可与燃烧炉的第一回流口相连通，将分离出的H2和部分未冷凝的HCL气体回收至燃烧炉。可在精馏塔、第三换热器及第四换热器中选择设置至少一个出口与第一回流口相连通、向反应装置100供应H2。

第一换热器300优选为气气换热器，第二换热器500优选为蒸发器，第三换热器600优选为冷凝器，第四换热器700优选为冷凝器。

精馏塔400内设结构件及控制仪表等，以满足分离要求。

实施例二：

本申请提供一种应用于HCL生产系统的分离装置，配置为接收来自于反应装置100的HCL和H2的混合气体并分离混合气体中的HCL和H2，分离装置包括压缩机200、第一换热器300、精馏塔400、第二换热器500及第三换热器600，压缩机200、第一换热器300及精馏塔400依次相连通，第二换热器500配置为使精馏塔400分离输出的液相流体吸热，第三换热器600配置为使精馏塔400分离输出的气相流体放热。

本实施例与实施例一的区别在于，不包括反应装置100，其他结构均可参考实施例一。

除上述优选实施例外，本申请还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本申请作出各种改变和变形，只要不脱离本申请的精神，均应属于本申请所附权利要求所定义的范围。

Claims (10)

1.一种HCL生产系统，其特征在于：包括：

反应装置，配置为产生HCL；

分离装置，配置为接收来自于反应装置的HCL和H2的混合气体并分离混合气体中的HCL和H2，所述分离装置包括压缩机、第一换热器、精馏塔、第二换热器及第三换热器，所述反应装置、压缩机、第一换热器及精馏塔依次相连通，所述第二换热器配置为使精馏塔分离输出的液相流体吸热并部分气化、提供上升气体，所述第三换热器配置为使精馏塔分离输出的气相流体放热并使气相流体中的HCL至少部分地液化、分离。

2.根据权利要求1所述的HCL生产系统，其特征在于，所述精馏塔设有液相出口、第二回流口、气相出口及第三回流口，所述第二换热器包括第二换热流道A，所述第二换热流道A具有进口和出口，所述精馏塔的液相出口与第二换热流道A的进口相连通，所述第二换热流道A的出口与精馏塔的第二回流口相连通，所述第三换热器包括第三换热流道B，所述第三换热流道B具有进口和出口，所述精馏塔的气相出口与第三换热流道B的进口相连通，所述第三换热流道B的出口与精馏塔的第三回流口相连通。

3.根据权利要求2所述的HCL生产系统，其特征在于，所述第三换热器配置为使精馏塔分离输出的液相流体与气相流体热交换，所述精馏塔的液相出口与第三换热器的第三换热流道A相连通，所述精馏塔的气相出口与第三换热器的第三换热流道B相连通。

4.根据权利要求3所述的HCL生产系统，其特征在于，所述精馏塔的液相出口通过料管与第三换热器的第三换热流道A相连通，所述料管设有调节阀。

5.根据权利要求3所述的HCL生产系统，其特征在于，所述第一换热器配置为使压缩机输出的混合气体与第三换热器的第三换热流道A中输出的气相流体热交换。

6.根据权利要求5所述的HCL生产系统，其特征在于，所述压缩机的出口与精馏塔的进口通过第一换热器的第一换热流道B连通，所述第一换热器的第一换热流道A与第三换热器的第三换热流道A连通，所述生产系统包括HCL出料口，所述HCL出料口与第一换热器的第一换热流道A连通。

7.根据权利要求6所述的HCL生产系统，其特征在于，所述生产系统还包括第四换热器，所述第四换热器与第三换热器配置为使精馏塔输出的气相流体放热的两级换热器，降低分离出来H2中未冷凝HCL气体的含量。

8.根据权利要求7所述的HCL生产系统，其特征在于，所述第三换热流道B的出口与第四换热器的第四换热流道B的进口相连通，所述第四换热器的第四换热流道B的出口与精馏塔的第三回流口相连通。

9.根据权利要求1-8任一所述的HCL生产系统，其特征在于，所述分离装置配置为向反应装置供应分离出来的H2。

10.一种应用于权利要求1-9任一所述的HCL生产系统的分离装置，其特征在于，所述分离装置配置为接收来自于反应装置的HCL和H2的混合气体并分离混合气体中的HCL和H2，所述分离装置包括压缩机、第一换热器、精馏塔、第二换热器及第三换热器，所述压缩机、第一换热器及精馏塔依次相连通，所述第二换热器配置为使精馏塔分离输出的液相流体吸热，所述第三换热器配置为使精馏塔分离输出的气相流体放热并形成冷凝回流。

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