CN218945047U - 一种合成氯甲烷的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种合成氯甲烷的装置，所述装置包括：氯化氢原料装置、甲醇原料装置、双效换热器、进料加压器、一级反应釜和输送装置；其中氯化氢原料装置具有第一出口，进料加压器具有第一入口和第二入口，所述第一出口与所述第一入口之间连通。所述双效换热器的反应液出口与第二入口之间连通；所述进料加压器还具有第四出口，所述第四出口与所述一级反应釜的内部连通。本实用新型中使用进料加压器将合成氯甲烷的原料—低压氯化氢气体吸入高压的一级反应釜中，从而大幅度降低了氯化氢压缩机设备的购置费和氯化氢压缩机运行中的电能消耗。同时，取消氯化氢压缩机之后，操作和设备都简单很多，提高了运行的稳定性和可靠性。

Description

一种合成氯甲烷的装置

技术领域

本申请属于有机合成工业中氯甲烷合成的技术领域，具体涉及一种合成氯甲烷的装置。

背景技术

氯甲烷是有机合成工业中的一种重要原料，主要用来生产有机硅的原料甲基氯硅烷。在合成有机硅单体的体系中，氯化氢气体和甲醇反应生成氯甲烷，氯甲烷和硅粉反应生成甲基氯硅烷，甲基氯硅烷水解得到甲基硅氧烷和氯化氢气体，氯化氢气体再和甲醇反应生成氯甲烷。

在现有技术中，氯甲烷合成包括两种工艺路线：氯化氢过量法和甲醇过量法。氯化氢过量法由于反应系统加入催化剂导致工艺稳定性差，同时氯化氢过量加入导致产生的废酸多，废酸解析需要消耗大量的蒸汽，基于这一系列的原因氯化氢过量法正逐渐被淘汰。甲醇过量法是通过两级反应和若干精馏塔对过量甲醇进行回收，甲醇转化率高，产品质量高，生成过程没有废酸产生，蒸汽消耗低。但由于反应釜中的压力高于氯化氢的压力，因此要向反应釜中通入原料氯化氢时，当前方法是通过氯化氢压缩机进行加压，氯化氢在压缩过程中有水析出，容易对设备造成腐蚀，从而使得压缩设备的加工难度大、制作成本高，一定程度上依赖于进口，且运行中压缩机的电能消耗高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题在于，克服背景技术中记载的现有技术的不足，具体地，本实用新型提供了一种合成氯甲烷的装置，所述装置中采用了一种无需压缩机的氯化氢给料方式，从而大幅度节约设备成本和降低运行中的电能消耗。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种合成氯甲烷的装置，所述装置包括：

氯化氢原料装置、甲醇原料装置、双效换热器、进料加压器、一级反应釜和输送装置；

其中，所述氯化氢原料装置具有第一出口，所述进料加压器具有第一入口和第二入口，所述第一出口与所述第一入口之间连通；

所述甲醇原料装置具有第二出口，所述双效换热器具有第三入口和甲醇出口，所述第二出口与所述第三入口之间连通，所述甲醇出口与所述一级反应釜的内部连通；

所述一级反应釜具有第三出口，且所述一级反应釜内部有反应液，所述双效换热器还具有第四入口和反应液出口；所述第三出口与所述输送装置的一端连接，所述输送装置的另一端与所述第四入口连接，用于将所述反应液输送到所述双效换热器中；所述双效换热器的反应液出口与所述进料加压器的第二入口之间连通；所述进料加压器还具有第四出口，所述第四出口与所述一级反应釜的内部连通。

可选地，所述装置还包括：二级反应釜；所述二级反应釜的内部与所述一级反应釜的内部连通。

可选地，所述装置包括还包括：甲醇汽化装置；所述甲醇汽化装置设置在所述双效换热器和所述一级反应釜之间，所述甲醇出口与所述甲醇汽化装置的一端连通，所述甲醇汽化装置的另一端与所述一级反应釜的内部连通。

可选地，所述进料加压器还包括：喷管、引入室、混合室和扩散管；所述喷管的出口连接所述引入室，所述引入室的后端连接所述混合室，所述混合室的后端连接所述扩散管，所述扩散管的后端连接所述第四出口。

可选地，所述输送装置为循环泵。

进一步地，所述循环泵的扬程为130-250m。

进一步地，所述循环泵的循环流量50-120m³/h。

可选地，所述双效换热器为管壳式换热器。

可选地，所述氯化氢原料装置为上游氯化氢产出装置，所述上游氯化氢产出装置中产出的氯化氢气体的压力为0-3barg。

可选地，所述一级反应釜的内部的压力为2-6barg。

可选地，所述进料加压器设置在所述一级反应釜的正上方，距离所述一级反应釜的距离为10-55m。

本实用新型中提供了一种合成氯甲烷的装置，所述装置包括：氯化氢原料装置、甲醇原料装置、双效换热器、进料加压器、一级反应釜和输送装置；其中，所述氯化氢原料装置具有第一出口，所述进料加压器具有第一入口和第二入口，所述第一出口与所述第一入口之间连通；所述甲醇原料装置具有第二出口，所述双效换热器具有第三入口和甲醇出口，所述第二出口与所述第三入口之间连通，所述甲醇出口与所述一级反应釜的内部连通；所述一级反应釜具有第三出口，且所述一级反应釜内部有反应液，所述双效换热器还具有第四入口和反应液出口；所述第三出口与所述输送装置的一端连接，所述输送装置的另一端与所述第四入口连接，用于将所述反应液输送到所述双效换热器中；所述双效换热器的反应液出口与所述进料加压器的第二入口之间连通；所述进料加压器还具有第四出口，所述第四出口与所述一级反应釜的内部连通。

现有技术中通过设置压缩机来提高氯化氢气体的压力，将氯化氢气体输入到所述一级反应器中。本实用新型中使用进料加压器将合成氯甲烷的原料—低压氯化氢气体吸入高压的一级反应釜中，取消了氯化氢压缩机的使用，从而大幅度降低了氯化氢压缩机设备的购置费和氯化氢压缩机运行中的电能消耗。同时，取消氯化氢压缩机之后，操作和设备都简单很多，提高了运行的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为合成氯甲烷的装置的结构示意图。

附图标记：

氯化氢原料装置1、甲醇原料装置2、双效换热器3、进料加压器4、一级反应釜5、输送装置6、二级反应釜7、甲醇汽化装置8。

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作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。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图1所示，对本申请提供的合成氯甲烷的装置进行详细地说明。

本实用新型提供一种合成氯甲烷的装置，所述装置包括：

氯化氢原料装置1、甲醇原料装置2、双效换热器3、进料加压器4、一级反应釜5和输送装置6；

其中，所述氯化氢原料装置1具有第一出口，所述进料加压器4具有第一入口和第二入口，所述第一出口与所述第一入口之间连通；所述甲醇原料装置2具有第二出口，所述双效换热器3具有第三入口和甲醇出口，所述第二出口与所述第三入口之间连通，所述甲醇出口与所述一级反应釜5的内部连通；所述一级反应釜5具有第三出口，且所述一级反应釜5内部有反应液，所述双效换热器3还具有第四入口和反应液出口；所述第三出口与所述输送装置6的一端连接，所述输送装置6的另一端与所述第四入口连接，用于将所述反应液输送到所述双效换热器3中；所述双效换热器3的反应液出口与所述进料加压器4的第二入口之间连通；所述进料加压器4还具有第四出口，所述第四出口与所述一级反应釜5的内部连通。

根据本实用新型的一些实施例，所述氯化氢原料装置1为上游氯化氢产出装置，所述上游氯化氢产出装置中产出的氯化氢气体的压力为0-3barg。

根据本实用新型的一些实施例，所述一级反应釜5的内部的压力为2-6barg。

以下结合附图1来解释本实用新型中提供的合成氯甲烷的装置，以及该装置的工作原理。

在合成氯甲烷的工艺中需要使用到两种原料：氯化氢气体和甲醇的气液混合物。一般来讲，所述原料氯化氢气体来源于上游氯化氢产出装置，通过所述上游氯化氢产出装置中产出的氯化氢气体的压力为0-3barg。同时，一级反应釜5的内部的压力为2-6barg。所以，现有技术中通过设置压缩机来提高氯化氢气体的压力，从而将氯化氢气体输入到高压的一级反应器中。区别于现有技术中的装置，本实用新型中氯化氢气体的给料方式采用进料加压器4吸入到一级反应釜5中，而不需要通过设置压缩机来提高氯化氢气体的压力。

具体来讲，本实用新型中提供的合成氯甲烷的装置包括：氯化氢原料装置1、甲醇原料装置2、双效换热器3、进料加压器4、一级反应釜5和输送装置6。其中，所述氯化氢原料装置1具有第一出口，所述进料加压器4具有第一入口和第二入口，所述第一出口与所述第一入口之间连通。即氯化氢气体可以通过所述第一出口，且由所述第一入口进入到所述进料加压器4中。

进一步地，所述甲醇原料装置2具有第二出口，所述双效换热器3具有第三入口和甲醇出口，所述第二出口与所述第三入口之间连通，所述甲醇出口与所述一级反应釜5的内部连通。所述一级反应釜5具有第三出口，且所述一级反应釜5内部有反应液，所述双效换热器3还具有第四入口和反应液出口；所述第三出口与所述输送装置6的一端连接，所述输送装置6的另一端与所述第四入口连接，用于将所述反应液输送到所述双效换热器3中。通过上述装置和连接方式，低温的甲醇原料从所述甲醇原料装置2的第二出口，经由所述第三入口进入到所述双效换热器3中。同时，一级反应釜5内部的反应液从所述一级反应釜5的第三出口流出，通过所述输送装置6也被送入到所述双效换热器3中。在此过程中，所述双效换热器3中的甲醇原料与反应液实现换热，低温的甲醇原料的温度提高，反应液的温度被适度降低，被加热后的甲醇通过所述双效换热器3上设置的甲醇出进入到一级反应釜5中，作为合成氯甲烷的原料进行反应。进一步地，所述双效换热器3的反应液出口与所述进料加压器4的第二入口之间连通；所述进料加压器4还具有第四出口，所述第四出口与所述一级反应釜5的内部连通。即进入双效换热器3的反应液，在与甲醇原料换热后通过所述双效换热器3的反应液出口排出，并由所述进料加压器4的第二入口进入到所述进料加压器4中。当所述反应液进入到所述进料加压器4中时，由于反应液喷射的水流速特别高，将压力能转变为速度能，使得进料加压器4内部压力降低产生真空/低压区，从而能够将氯化氢气体通过所述第一入口吸入到所述进料加压器4中，氯化氢气体和反应液在所述进料加压器4中充分混合压缩，进行分子扩散能量交换，速度均衡。而后进入到所述进料加压器4后端，在此阶段混合流体的流速逐渐降低，并通过进料加压器4的加压使得压力逐渐升高，再经由第四出口离开进料加压器4，通过一级反应釜5上设置的布料器进入一级反应釜5。

根据本实用新型的一些实施例，所述进料加压器4还包括：喷管、引入室、混合室和扩散管；所述喷管的出口连接所述引入室，所述引入室的后端连接所述混合室，所述混合室的后端连接所述扩散管，所述扩散管的后端连接所述第四出口。

关于进料加压器4将氯化氢气体加压的过程，具体来讲，所述进料加压器4包括喷管、引入室、混合室和扩散管这几个组成部分。反应液进入到进料加压器4中，并通过进料加压器4的喷管喷出，由于喷射液体的流速特别高，将压力能转变为速度能，使混合室入口处形成一个压力比上游装置产出的氯化氢气体压力还低的低压区，从而使氯化氢气体通过所述引入室被吸入所述混合室。在混合室中，两股流体(氯化氢气体和反应液)互相混合且使流速和温度逐渐趋向相等后进入扩散管，在扩散管中的混合流体的流速逐渐降低，并通过进料加压器4的加压使得压力逐渐升高，再经由第四出口离开进料加压器4，通过一级反应釜5上设置的布料器进入一级反应釜5。

本实用新型中使用进料加压器4将合成氯甲烷的原料—低压氯化氢气体吸入高压的一级反应釜5中，从而取消了氯化氢压缩机的使用，从而大幅度降低了氯化氢压缩机设备的购置费和氯化氢压缩机运行中的电能消耗。初步计算，年产30万吨氯甲烷系统，使用进料加压器4替换氯化氢压缩机后，设备购置费仅需原来10％，节约8000万元；电能消耗仅需原来10％，可节约1000万千瓦时/年。同时，取消氯化氢压缩机之后，操作和设备都简单很多，提高了运行的稳定性和可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，所述装置还包括：二级反应釜7；所述二级反应釜7的内部与所述一级反应釜5的内部连通。一般来讲，甲醇过量法合成氯甲烷需要通过两级反应，因此本实用新型中提供的装置中还包括二级反应釜7，所述二级反应釜7与所述一级反应釜5之间串联，如附图1所示。

根据本实用新型的一些实施例，所述装置包括还包括：甲醇汽化装置8；所述甲醇汽化装置8设置在所述双效换热器3和所述一级反应釜5之间，所述甲醇出口与所述甲醇汽化装置8的一端连通，所述甲醇汽化装置8的另一端与所述一级反应釜5的内部连通。上文已述，所述双效换热器3中的甲醇原料与反应液实现换热，使得低温的甲醇原料的温度提高，如果换热后的甲醇原料的温度仍然不能达到反应温度，则需要对甲醇原料进行进一步的加热。本实用新型中通过在双效换热器3和所述一级反应釜5之间设置甲醇汽化装置8，将由双效换热器3中输出的甲醇原料进一步加热并汽化，再通过一级反应釜5上设置的布料器进入到一级反应釜5中。

根据本实用新型的一些实施例，所述输送装置6为循环泵。在一级反应釜5中，原料甲醇和氯化氢进行反应之后生成氯甲烷和水，一级反应釜5内的部分反应液被循环泵不断吸入后进行强制循环，从而能够混合更多的氯化氢气体进入一级反应釜5进行反应。

在本实用新型中，设置所述循环泵的扬程为130-250m，所述循环泵的循环流量50-120m³/h。在实际操作过程中，可以根据合成氯甲烷的速度、氯化氢气体的流量等因素进行调节。

根据本实用新型的一些实施例，所述双效换热器3为管壳式换热器。

根据本实用新型的一些实施例，所述进料加压器4设置在所述一级反应釜5的正上方，距离所述一级反应釜5的距离为10-55m。

实施例1合成氯甲烷

结合附图1对合成氯甲烷的过程进行解释说明。

首先，氯化氢原料装置1的第一出口与进料加压器4具有第一入口连通，所述氯化氢气体可以通过所述第一出口，由所述第一入口进入到所述进料加压器4中。进一步地，低温的甲醇原料从所述甲醇原料装置2的第二出口，经由所述第三入口进入到所述双效换热器3中。同时，一级反应釜5内部的部分反应液从所述一级反应釜5的第三出口流出，通过所述循环泵也被送入到所述双效换热器3中。在此过程中，所述双效换热器3中的甲醇原料与反应液实现换热，低温的甲醇原料的温度提高，反应液的温度被适度降低。

然后，被加热后的甲醇原料通过所述双效换热器3上设置的甲醇出口进入到所述甲醇汽化装置8中，经过甲醇汽化装置8加热后进入所述一级反应釜5中，作为合成氯甲烷的原料进行反应。同时，进入双效换热器3的反应液，在与甲醇原料换热后通过所述双效换热器3的反应液出口排出，并由所述进料加压器4的第二入口进入到所述进料加压器4中。当所述反应液进入到所述进料加压器4中时反应液进入到进料加压器4中，并通过进料加压器4的喷管喷出，由于喷射液体的流速特别高，将压力能转变为速度能，使混合室入口处形成一个压力比上游装置产出的氯化氢气体压力还低的低压区，从而使氯化氢气体通过所述引入室被吸入所述混合室。在混合室中，两股流体(氯化氢气体和反应液)互相混合且使流速和温度逐渐趋向相等后进入扩散管，在扩散管中的混合流体的流速逐渐降低，并通过进料加压器4的加压使得压力逐渐升高，再经由第四出口离开进料加压器4，通过一级反应釜5上设置的布料器进入一级反应釜5。反应生成的氯甲烷气体和水受热蒸发后进入二级反应釜7级进一步进行合成反应。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种合成氯甲烷的装置，其特征在于，所述装置包括：

氯化氢原料装置、甲醇原料装置、双效换热器、进料加压器、一级反应釜和输送装置；

其中，所述氯化氢原料装置具有第一出口，所述进料加压器具有第一入口和第二入口，所述第一出口与所述第一入口之间连通；

所述甲醇原料装置具有第二出口，所述双效换热器具有第三入口和甲醇出口，所述第二出口与所述第三入口之间连通，所述甲醇出口与所述一级反应釜的内部连通；

所述一级反应釜具有第三出口，且所述一级反应釜内部有反应液，所述双效换热器还具有第四入口和反应液出口；所述第三出口与所述输送装置的一端连接，所述输送装置的另一端与所述第四入口连接，用于将所述反应液输送到所述双效换热器中；所述双效换热器的反应液出口与所述进料加压器的第二入口之间连通；所述进料加压器还具有第四出口，所述第四出口与所述一级反应釜的内部连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

二级反应釜；

所述二级反应釜的内部与所述一级反应釜的内部连通。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括还包括：

甲醇汽化装置；

所述甲醇汽化装置设置在所述双效换热器和所述一级反应釜之间，所述甲醇出口与所述甲醇汽化装置的一端连通，所述甲醇汽化装置的另一端与所述一级反应釜的内部连通。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进料加压器还包括：

喷管、引入室、混合室和扩散管；

所述喷管的出口连接所述引入室，所述引入室的后端连接所述混合室，所述混合室的后端连接所述扩散管，所述扩散管的后端连接所述第四出口。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输送装置为循环泵。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述循环泵的扬程为130-250m；和/或

所述循环泵的循环流量50-120m³/h。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述双效换热器为管壳式换热器。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述氯化氢原料装置为上游氯化氢产出装置，所述上游氯化氢产出装置中产出的氯化氢气体的压力为0-3barg。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一级反应釜的内部的压力为2-6barg。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进料加压器设置在所述一级反应釜的正上方，距离所述一级反应釜的距离为10-55m。

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