JP2008063174A - Chlorine production method, chlorine production apparatus, and heat exchanger - Google Patents

Chlorine production method, chlorine production apparatus, and heat exchanger Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an energy-saving chlorine production method, a chlorine production apparatus, and a heat exchanger in a process for producing gaseous chlorine by oxidizing a hydrogen chloride gas. <P>SOLUTION: The chlorine production method is a chlorine production method for producing gaseous chlorine by oxidizing a hydrogen chloride gas and comprises a mixed gas production step of producing a mixed gas containing chlorine and oxygen by oxidizing the hydrogen chloride gas, a chlorine purification step of introducing the mixed gas into a chlorine rectification tower 106 where the mixed gas is distilled to be separated into liquid chlorine and impurity gases, and a vaporization step of vaporizing the liquid chlorine, wherein in the vaporization step, a single heat exchanger 200 performs heat exchange between two of the heat sources used in the method for producing the liquid chlorine and the chlorine. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、塩素の製造方法、塩素の製造装置および熱交換器に関する。   The present invention relates to a chlorine production method, a chlorine production apparatus, and a heat exchanger.

塩素は塩化ビニル、ホスゲンなどの原料として有用であり、塩化水素の酸化によって得られることが知られている。このような用途に用いられる塩素を製造する方法として、たとえばソーダハンドブック1998(非特許文献1)や特開2005−306715号公報(特許文献1)に記載の塩酸酸化法により塩素を製造する塩酸酸化プロセスにより塩素を製造する方法が挙げられる。   It is known that chlorine is useful as a raw material for vinyl chloride, phosgene and the like, and is obtained by oxidation of hydrogen chloride. As a method for producing chlorine used in such applications, for example, hydrochloric acid oxidation in which chlorine is produced by the hydrochloric acid oxidation method described in Soda Handbook 1998 (Non-patent Document 1) or JP-A-2005-306715 (Patent Document 1). A method for producing chlorine by a process is mentioned.

上記非特許文献1の315頁の図3.173には、塩素精留塔から排出される精製された液体塩素を、塩素精製塔に導入される入口ガスの冷却に用いることが開示されている。   FIG. 3.173 on page 315 of Non-Patent Document 1 discloses that purified liquid chlorine discharged from a chlorine rectification column is used for cooling an inlet gas introduced into the chlorine purification column. .

また、上記特許文献1には、塩素精製塔から排出される精製された液体塩素を、乾燥工程で得られるガス中の塩素の液化に必要な外部冷媒、液体フロンの予備冷却、および塩素精製塔の還流液の冷却に用いていることが開示されている。   Patent Document 1 discloses that the purified liquid chlorine discharged from the chlorine purification tower is an external refrigerant necessary for liquefying chlorine in the gas obtained in the drying step, liquid CFC precooling, and chlorine purification tower. It is disclosed that it is used for cooling the reflux liquid.

上記非特許文献1および特許文献1によれば、塩素精製塔から排出される精製された液体塩素を、他の熱源と熱交換することにより、塩酸酸化プロセスの省エネルギーを図ることができる。しかしながら、上記非特許文献1では、塩素精製塔から排出される液体塩素は1種の熱源とのみ熱交換しているので、塩酸酸化プロセスの省エネルギー化には未だ改善の余地がある。また、上記特許文献1では、該液体塩素との熱交換について具体的に開示されていないため、実用化が図れないという問題もある。
特開2005−306715号公報 「ソーダハンドブック1998」日本ソーダ工業会、p314−315
According to the said nonpatent literature 1 and patent document 1, the energy saving of the hydrochloric acid oxidation process can be aimed at by heat-exchanging the refined liquid chlorine discharged | emitted from a chlorine purification tower with another heat source. However, in the said nonpatent literature 1, since the liquid chlorine discharged | emitted from a chlorine purification tower is heat-exchanged only with 1 type of heat source, there is still room for improvement in the energy saving of hydrochloric acid oxidation process. Moreover, in the said patent document 1, since it is not disclosed concretely about heat exchange with this liquid chlorine, there also exists a problem that practical use cannot be aimed at.
JP-A-2005-306715 "Soda Handbook 1998" Japan Soda Industry Association, p314-315

本発明の目的は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造するプロセスにおいて、省エネルギー化を図る塩素の製造方法、塩素の製造装置、および熱交換器を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and in a process for producing gaseous chlorine by oxidizing hydrogen chloride gas, a chlorine production method and chlorine production for achieving energy saving. An apparatus and a heat exchanger are provided.

本発明の塩素の製造方法は、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造する塩素の製造方法であって、混合ガス製造工程と、塩素精製工程と、気化工程とを備えている。混合ガス製造工程は、塩化水素ガスを酸化して、塩素と酸素とを含む混合ガスを製造する。塩素精製工程は、混合ガスを塩素精製塔に導入して、蒸留により液体塩素と不純物ガスとに分離する。気化工程は、液体塩素を気化させる。気化工程では、1つの熱交換器で、液体塩素と塩素の製造方法に用いられる2種の熱源との間で熱交換を行なうことを特徴としている。   The chlorine production method of the present invention is a chlorine production method for producing gaseous chlorine by oxidizing hydrogen chloride gas, and includes a mixed gas production step, a chlorine purification step, and a vaporization step. In the mixed gas production process, hydrogen chloride gas is oxidized to produce a mixed gas containing chlorine and oxygen. In the chlorine purification step, the mixed gas is introduced into a chlorine purification tower and separated into liquid chlorine and impurity gas by distillation. In the vaporizing step, liquid chlorine is vaporized. The vaporization step is characterized in that heat is exchanged between liquid chlorine and two kinds of heat sources used in the method for producing chlorine by one heat exchanger.

本発明の塩素の製造方法によれば、気化工程では、1つの熱交換器で、液体塩素と2種の熱源との間で熱交換を行なっているので、熱交換器を増やすことなく、液体塩素の蒸発潜熱を効率良く回収できる。そのため、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造するプロセスにおいて、省エネルギー化を図ることができる。   According to the method for producing chlorine of the present invention, in the vaporization step, heat is exchanged between liquid chlorine and two kinds of heat sources with one heat exchanger, so that the liquid can be obtained without increasing the number of heat exchangers. The latent heat of vaporization of chlorine can be recovered efficiently. Therefore, energy saving can be achieved in the process of producing gaseous chlorine by oxidizing hydrogen chloride gas.

上記塩素の製造方法において好ましくは、2種の熱源は、混合ガス、不純物ガス、不純物ガスを冷却するための冷媒、混合ガス製造工程に用いられる熱媒体から選ばれた2の熱源であることを特徴としている。   Preferably, in the chlorine production method, the two heat sources are two heat sources selected from a mixed gas, an impurity gas, a refrigerant for cooling the impurity gas, and a heat medium used in the mixed gas production process. It is a feature.

これらの熱源は塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造するプロセスにおいて冷却を要する。そのため、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造するプロセスにおいて、液体塩素と熱交換することによって、より省エネルギー化を図ることができる。   These heat sources require cooling in the process of oxidizing hydrogen chloride gas to produce gaseous chlorine. Therefore, in the process of producing gaseous chlorine by oxidizing hydrogen chloride gas, it is possible to further save energy by exchanging heat with liquid chlorine.

本発明の塩素の製造装置は、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造する塩素の製造装置であって、混合ガス製造装置と、塩素精製塔と、熱交換器とを備えている。混合ガス製造装置は、塩化水素ガスを酸化して、塩素と酸素とを含む混合ガスを製造する。塩素精製塔は、混合ガスを蒸留により液体塩素と不純物ガスとに分離する。熱交換器は、塩素の製造装置に用いられる第1の流体を内部に流動させる第1の伝熱管群と、塩素の製造装置に用いられる第2の流体を内部に流動させる第2の伝熱管群と、一方端部と接続され内方向に突出する第1の伝熱管群と他方端部と接続され内方向に突出する第2の伝熱管群とを内部に収容する円筒胴とを含んでいる。熱交換器では、液体塩素と第1および第2の流体とが熱交換されることを特徴としている。   The chlorine production apparatus of the present invention is a chlorine production apparatus that oxidizes hydrogen chloride gas to produce gaseous chlorine, and includes a mixed gas production apparatus, a chlorine purification tower, and a heat exchanger. The mixed gas production apparatus oxidizes hydrogen chloride gas to produce a mixed gas containing chlorine and oxygen. The chlorine purification tower separates the mixed gas into liquid chlorine and impurity gas by distillation. The heat exchanger includes a first heat transfer tube group that causes a first fluid used in a chlorine production apparatus to flow therein, and a second heat transfer tube that causes a second fluid used in the chlorine production apparatus to flow therein. And a cylindrical body for accommodating therein a first heat transfer tube group connected to one end and projecting inward and a second heat transfer tube group connected to the other end and projecting inward. Yes. The heat exchanger is characterized in that liquid chlorine is exchanged with the first and second fluids.

本発明の塩素の製造装置によれば、1つの熱交換器で、液体塩素と2種の熱源との間で熱交換を行なうことができる。そのため、熱交換器の数を増やすことなく、液体塩素の蒸発潜熱を効率良く回収できる。よって、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造するプロセスにおいて、省エネルギー化を図ることができる。   According to the chlorine production apparatus of the present invention, heat exchange can be performed between liquid chlorine and two kinds of heat sources with one heat exchanger. Therefore, the latent heat of vaporization of liquid chlorine can be efficiently recovered without increasing the number of heat exchangers. Therefore, energy saving can be achieved in the process of producing gaseous chlorine by oxidizing hydrogen chloride gas.

本発明の熱交換器は、第1の伝熱管群と、第2の伝熱管群と、円筒胴とを備えている。第1の伝熱管群は、内部に第1の流体を流動させる。第2の伝熱管群は、内部に第2の流体を流動させる。円筒胴は、一方端部と接続され内方向に突出する第1の伝熱管群と、他方端部と接続され内方向に突出する第2の伝熱管群とを内部に収容する。円筒胴は、第3の流体を熱交換器に流入させる入口部と、第3の流体を熱交換器から流出させる出口部とを含んでいる。   The heat exchanger of the present invention includes a first heat transfer tube group, a second heat transfer tube group, and a cylindrical body. The first heat transfer tube group causes the first fluid to flow inside. The second heat transfer tube group causes the second fluid to flow inside. The cylindrical body accommodates therein a first heat transfer tube group that is connected to one end portion and protrudes inward, and a second heat transfer tube group that is connected to the other end portion and protrudes inward. The cylindrical body includes an inlet portion that allows the third fluid to flow into the heat exchanger, and an outlet portion that allows the third fluid to flow out of the heat exchanger.

本発明の熱交換器によれば、熱交換器の内部に第3の流体を流入させることにより、1つの熱交換器において、第1および第2の流体である2種の熱源と、同時に熱交換を行なうことができる。そのため、熱交換器において省エネルギー化を図ることができる。   According to the heat exchanger of the present invention, the third fluid is caused to flow into the heat exchanger, so that in one heat exchanger, the two heat sources that are the first and second fluids are simultaneously heated. Exchanges can be made. Therefore, energy saving can be achieved in the heat exchanger.

上記熱交換器において好ましくは、第1の伝熱管群と、第2の伝熱管群とは、円筒胴の延びる方向における中心を軸として対称に配置されていることを特徴としている。   In the above heat exchanger, preferably, the first heat transfer tube group and the second heat transfer tube group are arranged symmetrically about the center in the extending direction of the cylindrical body.

これにより、第1および第2の伝熱管群の外部に導入される第3の流体と、第1および第2の流体との熱交換をそれぞれ同等に行なうことができる。そのため、管理が容易になる。   Thereby, heat exchange with the 3rd fluid introduced outside the 1st and 2nd heat exchanger tube group and the 1st and 2nd fluid can be performed equally, respectively. Therefore, management becomes easy.

上記熱交換器において好ましくは、第1の伝熱管群および第2の伝熱管群の長さは、円筒胴の延びる方向における長さの1/2未満であることを特徴としている。   In the heat exchanger, preferably, the length of the first heat transfer tube group and the second heat transfer tube group is less than ½ of the length in the extending direction of the cylindrical body.

これにより、第1および第2の伝熱管群の外部に導入される第3の流体と、第1および第2の流体との熱交換をそれぞれ同等に行なうことができる。そのため、管理が容易になる。   Thereby, heat exchange with the 3rd fluid introduced outside the 1st and 2nd heat exchanger tube group and the 1st and 2nd fluid can be performed equally, respectively. Therefore, management becomes easy.

本発明の塩素の製造方法、塩素の製造装置および熱交換器は、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造するプロセスにおいて、省エネルギー化を図ることができる。   The chlorine production method, chlorine production apparatus, and heat exchanger of the present invention can save energy in the process of producing gaseous chlorine by oxidizing hydrogen chloride gas.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1を参照して、本発明の実施の形態1における熱交換器について説明する。実施の形態1における熱交換器は、第1の伝熱管群210と、第2の伝熱管群220と、円筒胴230とを備えている。第1の伝熱管群210は、内部に第1の流体を流動させる。第2の伝熱管群220は、内部に第2の流体を流動させる。円筒胴230は、一方端部231と接続され内方向に突出する第1の伝熱管群210と、他方端部232と接続され内方向に突出する第2の伝熱管群220とを内部に収容する。円筒胴230は、第3の流体を熱交換器200へ流入させる入口部233と、第3の流体を熱交換器200から流出させる出口部234とを含んでいる。なお、図1は、本発明の実施の形態1における熱交換器を示す図であり、(A)は、熱交換器の延びる方向に沿った断面図であり、(B)は、熱交換器の延びる方向と垂直の方向に沿った断面図である。なお、図1(B)は、図1(A)における線分I(B)−I(B)に沿った断面図である。
(Embodiment 1)
With reference to FIG. 1, the heat exchanger in Embodiment 1 of this invention is demonstrated. The heat exchanger in the first embodiment includes a first heat transfer tube group 210, a second heat transfer tube group 220, and a cylindrical body 230. The first heat transfer tube group 210 causes the first fluid to flow inside. The second heat transfer tube group 220 causes the second fluid to flow inside. The cylindrical body 230 accommodates therein a first heat transfer tube group 210 connected to one end portion 231 and protruding inward, and a second heat transfer tube group 220 connected to the other end portion 232 and protruding inward. To do. The cylindrical body 230 includes an inlet portion 233 through which the third fluid flows into the heat exchanger 200 and an outlet portion 234 through which the third fluid flows out of the heat exchanger 200. FIG. 1 is a diagram showing a heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention, (A) is a sectional view along the direction in which the heat exchanger extends, and (B) is a heat exchanger. It is sectional drawing along the direction perpendicular | vertical to the extending direction. Note that FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line I (B) -I (B) in FIG.

詳細には、図1(A)および図1(B)に示すように、熱交換器200は、第1の伝熱管群210と、第2の伝熱管群220と、円筒胴230と、第1の接続部240と、第2の接続部250とを備えている。   Specifically, as shown in FIGS. 1A and 1B, the heat exchanger 200 includes a first heat transfer tube group 210, a second heat transfer tube group 220, a cylindrical body 230, 1 connection part 240 and the 2nd connection part 250 are provided.

第1の伝熱管群210は、内部に第1の流体を流動させる。第1の伝熱管群210は、円筒胴230の内部に収容され、円筒胴230の一方端部231と接続され内方向に突出している。   The first heat transfer tube group 210 causes the first fluid to flow inside. The first heat transfer tube group 210 is accommodated in the cylindrical body 230, is connected to one end 231 of the cylindrical body 230, and protrudes inward.

第2の伝熱管群220は、内部に第2の流体を流動させる。第2の伝熱管群220は、円筒胴230の内部に収容され、円筒胴230の他方端部232と接続され内方向に突出している。   The second heat transfer tube group 220 causes the second fluid to flow inside. The second heat transfer tube group 220 is accommodated in the cylindrical body 230, connected to the other end 232 of the cylindrical body 230, and protrudes inward.

第1および第2の伝熱管群210,220は、円筒胴230の一方端部231および他方端部232の上方と下方とで接続されるU字型の伝熱管を複数含んでいる。   The first and second heat transfer tube groups 210 and 220 include a plurality of U-shaped heat transfer tubes connected to the upper side and the lower side of the one end 231 and the other end 232 of the cylindrical body 230.

第1の伝熱管群210と、第2の伝熱管群220とは、円筒胴230の延びる方向(図1(A)において左右方向)における中心Xを軸として対称に配置されていることが好ましい。   The first heat transfer tube group 210 and the second heat transfer tube group 220 are preferably arranged symmetrically about the center X in the direction in which the cylindrical body 230 extends (left-right direction in FIG. 1A). .

また、第1の伝熱管群210および第2の伝熱管群220の長さは、円筒胴230の延びる方向(図1(A)において左右方向)における長さの1/2未満であることが好ましい。すなわち、図1(A)に示すように、円筒胴230の延びる方向における中心Xを結ぶ軸により2つの領域に分かれるそれぞれの領域内に、第1および第2の伝熱管群210,220が配置されることが好ましい。   The lengths of the first heat transfer tube group 210 and the second heat transfer tube group 220 may be less than ½ of the length in the direction in which the cylindrical body 230 extends (the left-right direction in FIG. 1A). preferable. That is, as shown in FIG. 1 (A), the first and second heat transfer tube groups 210 and 220 are arranged in respective regions divided into two regions by an axis connecting the center X in the extending direction of the cylindrical body 230. It is preferred that

なお、上記「第1の伝熱管群210および第2の伝熱管群220の長さ」とは、第1および第2の伝熱管群210,220の伝熱管のうち、円筒胴230の内方向に突出する最も長い部分の長さを意味する。   The “length of the first heat transfer tube group 210 and the second heat transfer tube group 220” refers to the inward direction of the cylindrical body 230 among the heat transfer tubes of the first and second heat transfer tube groups 210 and 220. It means the length of the longest part protruding in

円筒胴230は、第3の入口部233と、第3の出口部234とを含んでいる。第3の入口部233は、第3の流体を熱交換器200に流入させる部材である。第3の出口部234は、第3の流体を熱交換器200から流出させる部材である。第3の入口部233は熱交換器200の相対的に下方に配置されており、第3の出口部234は、熱交換器200の相対的に上方に配置されていることが好ましい。このような配置とすることによって、第3の流体が液体の場合には、伝熱管群210,220から熱を受けて、第3の流体が蒸発して気体となるからである。実施の形態1では、第3の入口部233は、熱交換器200の円筒胴230の鉛直方向における最下面に相当し、かつ円筒胴230の水平方向における略中央部に1箇所設けられている。また、第3の出口部234は、熱交換器200の円筒胴230の鉛直方向における最上面に相当し、かつ円筒胴230の水平方向における略中央部に1箇所設けられている。   The cylindrical body 230 includes a third inlet 233 and a third outlet 234. The third inlet 233 is a member that allows the third fluid to flow into the heat exchanger 200. The third outlet 234 is a member that causes the third fluid to flow out of the heat exchanger 200. The third inlet portion 233 is preferably disposed relatively below the heat exchanger 200, and the third outlet portion 234 is preferably disposed relatively above the heat exchanger 200. This is because, when the third fluid is a liquid, the third fluid evaporates into a gas by receiving heat from the heat transfer tube groups 210 and 220 when the third fluid is a liquid. In the first embodiment, the third inlet 233 corresponds to the lowermost surface in the vertical direction of the cylindrical body 230 of the heat exchanger 200 and is provided at one location in the substantially central part of the cylindrical body 230 in the horizontal direction. . The third outlet 234 corresponds to the uppermost surface of the cylindrical body 230 of the heat exchanger 200 in the vertical direction, and is provided at one location in the substantially central part of the cylindrical body 230 in the horizontal direction.

第1の接続部240は、円筒胴230の一方端部231と接続されている。第2の接続部250は、円筒胴230の他方端部232と接続されている。第1および第2の接続部240,250は、第1および第2の入口部241,251と、第1および第2の入口流入部242,252と、第1および第2の出口流出部243,253と、第1および第2の出口部244,254とを含んでいる。第1および第2の入口部241,251は、第1および第2の流体を第1および第2の伝熱管群210,220に流入させる。第1および第2の入口流入部242,252は、第1および第2の入口部241,251から流入する第1および第2の流体を一時滞留(または流動)させて、第1および第2の伝熱管群210,220に流入させるための領域を形成している部材である。第1および第2の出口流出部243,253は、第1および第2の伝熱管群210,220から流出する第1および第2の流体を一時滞留(流動)させるための領域を形成している部材である。第1および第2の出口部244,254は、第1および第2の出口流出部243,253から流出する第1および第2の流体を熱交換器200の外部に流出させる。   The first connection portion 240 is connected to one end portion 231 of the cylindrical body 230. The second connection part 250 is connected to the other end 232 of the cylindrical body 230. The first and second connection portions 240 and 250 include first and second inlet portions 241 and 251, first and second inlet inflow portions 242 and 252, and first and second outlet outflow portions 243. 253 and first and second outlet portions 244,254. The first and second inlet portions 241 and 251 allow the first and second fluids to flow into the first and second heat transfer tube groups 210 and 220. The first and second inlet inflow portions 242 and 252 temporarily retain (or flow) the first and second fluids flowing in from the first and second inlet portions 241 and 251, and thereby This is a member forming a region for flowing into the heat transfer tube groups 210 and 220. The first and second outlet outlets 243 and 253 form a region for temporarily retaining (flowing) the first and second fluids flowing out from the first and second heat transfer tube groups 210 and 220. It is a member. The first and second outlet portions 244 and 254 cause the first and second fluids flowing out from the first and second outlet outlet portions 243 and 253 to flow out of the heat exchanger 200.

次に、実施の形態1における熱交換器200の動作について説明する。まず、第3の流体を熱交換器200の内部に流入させる。そして、第1の伝熱管群210に第1の流体を流入させる。そして、第2の伝熱管群220に第2の流体を流入させる。   Next, the operation of the heat exchanger 200 in the first embodiment will be described. First, the third fluid is caused to flow into the heat exchanger 200. Then, the first fluid is caused to flow into the first heat transfer tube group 210. Then, the second fluid is caused to flow into the second heat transfer tube group 220.

具体的には、第3の流体を第3の入口部233から熱交換器200の内部に流入させ、熱交換器200内に一定の液面で第3の流体を溜める。また、第1および第2の入口部241,251と、第1および第2の入口流入部242,252とを介して第1および第2の伝熱管群210,220に第1および第2の流体を流動させる。そして、第1および第2の出口流出部243,253と、第1および第2の出口部244,254とを介して熱交換器200の外部に第1および第2の流体を流出させる。これにより、伝熱管群210,220を介して、第1および第2の流体と、第3の流体との熱交換が行なわれる。熱交換が行なわれると、第3の流体は、熱交換器200内部で、蒸発してガス化し、第3の出口部234から熱交換器200の外部に流出する。   Specifically, the third fluid is caused to flow into the heat exchanger 200 from the third inlet 233, and the third fluid is stored in the heat exchanger 200 at a certain liquid level. Further, the first and second heat transfer tube groups 210 and 220 are connected to the first and second inlet portions 241 and 251 and the first and second inlet inflow portions 242 and 252. Let the fluid flow. Then, the first and second fluids are caused to flow out of the heat exchanger 200 through the first and second outlet outlet portions 243 and 253 and the first and second outlet portions 244 and 254. Thereby, heat exchange between the first and second fluids and the third fluid is performed via the heat transfer tube groups 210 and 220. When heat exchange is performed, the third fluid evaporates and gasifies inside the heat exchanger 200 and flows out of the heat exchanger 200 from the third outlet portion 234.

なお、第1および第2の流体は、第1および第2の伝熱管群210,220の内部を同時に流動していても良いし、必要に応じて一時的に一方のみが流動していても良い。また、熱交換器200に流動させる第1、第2および第3の流体は、それぞれ別の種類の流体であれば特に限定されない。   The first and second fluids may flow in the first and second heat transfer tube groups 210 and 220 at the same time, or only one of them may flow temporarily as necessary. good. In addition, the first, second, and third fluids that flow into the heat exchanger 200 are not particularly limited as long as they are different types of fluids.

以上説明したように、実施の形態1における熱交換器200によれば、内部に第1の流体を流動させる第1の伝熱管群210と、内部に第2の流体を流動させる第2の伝熱管群220と、一方端部231と接続され内方向に突出する第1の伝熱管群210と、他方端部232と接続され内方向に突出する第2の伝熱管群220とを内部に収容する円筒胴230とを備える熱交換器であって、円筒胴230は、第3の流体を熱交換器200に流入させる入口部(第3の入口部233)と、第3の流体を熱交換器200から流出させる出口部(第3の出口部234)とを含んでいる。熱交換器200の内部に第3の流体を流入させることにより、1つの熱交換器200において、第1および第2の伝熱管群210,220の内部を流動する第1および第2の流体である2種の熱源と、第3の流体とを同時に熱交換を行なうことができる。そのため、熱交換器200において省エネルギー化を図ることができる。   As described above, according to the heat exchanger 200 in the first embodiment, the first heat transfer tube group 210 that causes the first fluid to flow inside, and the second heat transfer that causes the second fluid to flow inside. The heat tube group 220, the first heat transfer tube group 210 connected to the one end 231 and protruding inward, and the second heat transfer tube group 220 connected to the other end 232 and protruding inward are accommodated therein. The cylindrical body 230 is a heat exchanger including an inlet part (third inlet part 233) for allowing the third fluid to flow into the heat exchanger 200, and the third fluid for heat exchange. And an outlet part (third outlet part 234) for flowing out from the vessel 200. By causing the third fluid to flow into the heat exchanger 200, the first and second fluids flowing inside the first and second heat transfer tube groups 210 and 220 in one heat exchanger 200. Two kinds of heat sources and the third fluid can be subjected to heat exchange at the same time. Therefore, energy saving can be achieved in the heat exchanger 200.

上記熱交換器において好ましくは、第1の伝熱管群210と、第2の伝熱管群220とは、円筒胴230の延びる方向における中心Xを軸として対称に配置されていることを特徴としている。これにより、第1および第2の伝熱管群210,220の外部に導入される第3の流体と、第1および第2の流体との熱交換をそれぞれ同等に行なうことができる。そのため、熱交換器200における熱交換の管理が容易になる。   In the heat exchanger, preferably, the first heat transfer tube group 210 and the second heat transfer tube group 220 are arranged symmetrically about the center X in the extending direction of the cylindrical body 230. . Thus, heat exchange between the third fluid introduced to the outside of the first and second heat transfer tube groups 210 and 220 and the first and second fluids can be performed equally. Therefore, management of heat exchange in the heat exchanger 200 is facilitated.

上記熱交換器において好ましくは、第1の伝熱管群210および第2の伝熱管群220の長さは、円筒胴230の延びる方向における長さの1/2未満であることを特徴としている。これにより、第1および第2の伝熱管群210,220の外部に導入される第3の流体と、第1および第2の流体との熱交換をそれぞれ同等に行なうことができる。そのため、熱交換器200における熱交換の管理が容易になる。   In the heat exchanger, preferably, the lengths of the first heat transfer tube group 210 and the second heat transfer tube group 220 are less than ½ of the length in the direction in which the cylindrical body 230 extends. Thus, heat exchange between the third fluid introduced to the outside of the first and second heat transfer tube groups 210 and 220 and the first and second fluids can be performed equally. Therefore, management of heat exchange in the heat exchanger 200 is facilitated.

(実施の形態2)
図1および図2を参照して、本発明の実施の形態における塩素の製造装置について説明する。実施の形態2における塩素の製造装置は、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造する塩素の製造装置である。なお、図2は、本発明の実施の形態における塩素の製造装置を説明するための図である。
(Embodiment 2)
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the chlorine manufacturing apparatus in embodiment of this invention is demonstrated. The chlorine production apparatus in the second embodiment is a chlorine production apparatus that oxidizes hydrogen chloride gas to produce gaseous chlorine. In addition, FIG. 2 is a figure for demonstrating the chlorine manufacturing apparatus in embodiment of this invention.

図2に示すように、塩素の製造装置は、混合ガス製造装置と、塩素精製塔106と、熱交換器200とを備えている。混合ガス製造装置は、塩化水素ガスを酸化して、塩素と酸素とを含む混合ガスを製造する。塩素精製塔106は、混合ガスを蒸留により液体塩素と不純物ガスとに分離する。熱交換器200は、塩素の製造装置に用いられる第1の流体を内部に流動させる第1の伝熱管群と、塩素の製造装置に用いられる第2の流体を内部に流動させる第2の伝熱管群と、第1の伝熱管群と第2の伝熱管群と、一方端部と接続され内方向に突出する第1の伝熱管群と他方端部と接続され内方向に突出する第2の伝熱管群とを内部に収容する円筒胴とを含んでいる。熱交換器200では、液体塩素と第1および第2の流体とが熱交換されることを特徴としている。   As shown in FIG. 2, the chlorine production apparatus includes a mixed gas production apparatus, a chlorine purification tower 106, and a heat exchanger 200. The mixed gas production apparatus oxidizes hydrogen chloride gas to produce a mixed gas containing chlorine and oxygen. The chlorine purification tower 106 separates the mixed gas into liquid chlorine and impurity gas by distillation. The heat exchanger 200 includes a first heat transfer tube group that causes the first fluid used in the chlorine production apparatus to flow therein, and a second heat transfer pipe that causes the second fluid used in the chlorine production apparatus to flow inside. A heat tube group, a first heat transfer tube group, a second heat transfer tube group, a first heat transfer tube group connected to one end and projecting inward, and a second heat tube connected to the other end and projecting inward. And a cylindrical body that accommodates the heat transfer tube group therein. The heat exchanger 200 is characterized in that liquid chlorine is exchanged with the first and second fluids.

実施の形態2における塩素の製造装置は、前処理塔101と、反応器102と、吸収塔103と、乾燥塔104と、圧縮機105とを含む混合ガス製造装置と、塩素精製塔106と、液塩ドラム107と、熱交換器200とを備えている。   The chlorine production apparatus in the second embodiment includes a pretreatment tower 101, a reactor 102, an absorption tower 103, a drying tower 104, a mixed gas production apparatus including a compressor 105, a chlorine purification tower 106, A liquid salt drum 107 and a heat exchanger 200 are provided.

具体的には、前処理塔101は、塩素の原料となる塩化水素を含むガスの不純物を除去する。前処理塔101には、たとえば活性炭やゼオライト等が充填されている。なお、前処理塔101は、省略されても良い。   Specifically, the pretreatment tower 101 removes impurities in a gas containing hydrogen chloride, which is a chlorine raw material. The pretreatment tower 101 is filled with, for example, activated carbon or zeolite. Note that the pretreatment tower 101 may be omitted.

反応器102は、前処理塔101において不純物を除去された塩化水素を含むガスを酸素を含むガスで酸化して、塩素、水、未反応塩化水素および未反応酸素を主成分とするガスを生成する。反応器102には、たとえばルテニウムおよび/またはルテニウム化合物等を含む触媒が充填されており、酸素を含むガスが導入される。   The reactor 102 oxidizes the gas containing hydrogen chloride from which impurities have been removed in the pretreatment tower 101 with a gas containing oxygen to generate a gas mainly composed of chlorine, water, unreacted hydrogen chloride, and unreacted oxygen. To do. The reactor 102 is filled with a catalyst containing, for example, ruthenium and / or a ruthenium compound, and a gas containing oxygen is introduced.

吸収塔103は、反応器102で得た塩素、水、未反応塩化水素および未反応酸素を主成分とするガスから、塩化水素と水とを主成分とする溶液を回収し、塩素と未反応酸素とを主成分とする混合ガスを生成する。具体的には、吸収塔103では、水および/または塩酸水を導入する。そして、塩素、水、未反応塩化水素および未反応酸素を主成分とするガスを、水および/または塩酸水と接触させ、および/または、冷却する。   The absorption tower 103 collects a solution mainly composed of hydrogen chloride and water from the gas mainly composed of chlorine, water, unreacted hydrogen chloride and unreacted oxygen obtained in the reactor 102, and unreacted with chlorine. A mixed gas mainly containing oxygen is generated. Specifically, in the absorption tower 103, water and / or hydrochloric acid water is introduced. Then, a gas mainly composed of chlorine, water, unreacted hydrogen chloride and unreacted oxygen is brought into contact with water and / or hydrochloric acid and / or cooled.

乾燥塔104は、混合ガス中の水分を除去する。乾燥塔104は、たとえば硫酸、塩化カルシウム、過塩素酸マグネシウム、ゼオライトなどを内部に導入または充填される。乾燥塔104は、使用後の排出が容易であることから、硫酸を導入されることが好ましい。   The drying tower 104 removes moisture in the mixed gas. The drying tower 104 is introduced or filled with, for example, sulfuric acid, calcium chloride, magnesium perchlorate, zeolite, or the like. The drying tower 104 is preferably introduced with sulfuric acid because it can be easily discharged after use.

圧縮機105は、水分を除去された混合ガスを圧縮して、塩素精製塔106に送る。圧縮機105は、任意のものを用いることができる。圧縮機105は、省略されても良い。   The compressor 105 compresses the mixed gas from which moisture has been removed and sends it to the chlorine purification tower 106. Any compressor 105 can be used. The compressor 105 may be omitted.

塩素精製塔106は、混合ガスを蒸留により液体塩素と不純物ガスとに分離する。液塩ドラム107は、精製された液体塩素を貯留する。   The chlorine purification tower 106 separates the mixed gas into liquid chlorine and impurity gas by distillation. The liquid salt drum 107 stores the purified liquid chlorine.

熱交換器200は、図1(A)および図1(B)に示す実施の形態1の熱交換器200を用いている。実施の形態1における第3の流体は、実施の形態2では塩素精製塔106で生成された塩素である。熱交換器200に導入される液体塩素は、熱交換器200により一部または全部が気化される。   As the heat exchanger 200, the heat exchanger 200 of Embodiment 1 shown in FIGS. 1A and 1B is used. The third fluid in the first embodiment is chlorine generated in the chlorine purification tower 106 in the second embodiment. Part or all of the liquid chlorine introduced into the heat exchanger 200 is vaporized by the heat exchanger 200.

熱交換器200では、第3の流体として液体塩素が導入されるので、塩素の漏洩リスクを減らすために、1つの熱交換器で2種の熱源(第1および第2の流体)と熱交換を行なう構造としている。具体的には、実施の形態1における熱交換器200と同様である。   In the heat exchanger 200, liquid chlorine is introduced as the third fluid. Therefore, in order to reduce the risk of chlorine leakage, heat exchange with two types of heat sources (first and second fluids) is performed with one heat exchanger. It is set as the structure which performs. Specifically, it is the same as the heat exchanger 200 in the first embodiment.

なお、塩素の製造装置は、熱交換器200以外に液体塩素を気化させる気化器を備えていても良い。たとえば、熱交換器200と塩素精製塔106との間、および/または熱交換器200と製品塩素として送気される配管との間に、2種の熱源と熱交換できる熱交換器200と同様の熱交換器、および/または1種の熱源と熱交換できる熱交換器をさらに1以上備えていても良い。   The chlorine production apparatus may include a vaporizer that vaporizes liquid chlorine in addition to the heat exchanger 200. For example, similar to the heat exchanger 200 capable of exchanging heat with two kinds of heat sources between the heat exchanger 200 and the chlorine purification tower 106 and / or between the heat exchanger 200 and a pipe fed as product chlorine. And / or one or more heat exchangers capable of exchanging heat with one kind of heat source.

以上説明したように、本発明の実施の形態2における塩素の製造装置によれば、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造する塩素の製造装置であって、塩化水素ガスを酸化して、塩素と酸素とを含む混合ガスを製造する混合ガス製造装置と、混合ガスを蒸留により液体塩素と不純物ガスとに分離する塩素精製塔106と、塩素の製造装置に用いられる第1の流体を内部に流動させる第1の伝熱管群210と、塩素の製造装置に用いられる第2の流体を内部に流動させる第2の伝熱管群220と、一方端部231と接続され内方向に突出する第1の伝熱管群220と他方端部232と接続され内方向に突出する第2の伝熱管群220とを内部に収容する円筒胴230とを含む熱交換器200とを備え、熱交換器200では、液体塩素と第1および第2の流体とが熱交換されることを特徴としている。これにより、1つの熱交換器200で、液体塩素と2種の熱源との間で熱交換を行なうことができる。そのため、熱交換器の数を増やすことなく、液体塩素の蒸発潜熱を効率良く回収できる。よって、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造するプロセスにおいて、省エネルギー化を図ることができる。   As described above, the chlorine production apparatus according to Embodiment 2 of the present invention is a chlorine production apparatus that oxidizes hydrogen chloride gas to produce gaseous chlorine, and oxidizes hydrogen chloride gas. A mixed gas production apparatus for producing a mixed gas containing chlorine and oxygen, a chlorine purification tower 106 for separating the mixed gas into liquid chlorine and impurity gas by distillation, and a first fluid used in the chlorine production apparatus. The first heat transfer tube group 210 that flows inside, the second heat transfer tube group 220 that flows the second fluid used in the chlorine production apparatus, and one end 231 are connected and protrudes inward. A heat exchanger 200 including a first heat transfer tube group 220 and a cylindrical body 230 that accommodates the second heat transfer tube group 220 connected to the other end 232 and projecting inward. In 200, liquid chlorine and first Beauty and the second fluid is characterized in that it is heat-exchanged. Thereby, heat exchange can be performed between liquid chlorine and two kinds of heat sources with one heat exchanger 200. Therefore, the latent heat of vaporization of liquid chlorine can be efficiently recovered without increasing the number of heat exchangers. Therefore, energy saving can be achieved in the process of producing gaseous chlorine by oxidizing hydrogen chloride gas.

また、熱交換器200は、1つの熱交換器で2種の熱源と熱交換できるので、2種の熱源と熱交換をするのに必要な2つの熱交換器のスペースを必要としない。そのため、設置するスペースが狭い場所であって従来1種の熱源としか熱交換できなかった場合であっても、実施の形態2における1つの熱交換器200を設置することによって、2種の熱源と熱交換することができる。よって、省エネルギー化を図ることができる。また、塩素の製造装置全体の小型化を図ることができる。   Further, since the heat exchanger 200 can exchange heat with two types of heat sources with one heat exchanger, it does not require the space of the two heat exchangers necessary for exchanging heat with the two types of heat sources. Therefore, even in a case where the installation space is narrow and heat exchange with only one conventional heat source is possible, two heat sources can be obtained by installing one heat exchanger 200 in the second embodiment. And heat exchange. Therefore, energy saving can be achieved. In addition, the entire chlorine production apparatus can be reduced in size.

さらに、熱交換器200の内部に腐食させやすい性質を有する液体塩素を導入しても、内部の点検が容易であり、メンテナンスが容易である。また、構造が簡単であるので、製作しやすい。よって、実施の形態2における塩素の製造装置の実用化は可能である。   Furthermore, even if liquid chlorine having the property of being easily corroded is introduced into the heat exchanger 200, the inside inspection is easy and the maintenance is easy. Moreover, since the structure is simple, it is easy to manufacture. Therefore, the chlorine production apparatus in the second embodiment can be put into practical use.

(実施の形態3)
図1および図2を参照して、本発明の実施の形態3における塩素の製造方法について説明する。実施の形態3における塩素の製造方法は、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造する塩素の製造方法(接触気相酸化法)である。実施の形態3では、実施の形態2における塩素の製造装置を用いて塩素を製造している。
(Embodiment 3)
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the manufacturing method of chlorine in Embodiment 3 of this invention is demonstrated. The chlorine production method in Embodiment 3 is a chlorine production method (catalytic gas phase oxidation method) in which gaseous chloride is produced by oxidizing hydrogen chloride gas. In the third embodiment, chlorine is manufactured using the chlorine manufacturing apparatus in the second embodiment.

実施の形態3における塩素の製造方法は、反応工程と、吸収工程と、乾燥工程と、精製工程と、気化工程とを基本的に備えている。なお、塩化水素ガスを酸化して、塩素と酸素とを含む混合ガスを製造する混合ガス製造工程は、反応工程と、吸収工程と、乾燥工程と、圧縮工程とを含み、好ましくは前処理工程をさらに含んでいる。   The method for producing chlorine in Embodiment 3 basically includes a reaction process, an absorption process, a drying process, a purification process, and a vaporization process. The mixed gas production process for producing a mixed gas containing chlorine and oxygen by oxidizing hydrogen chloride gas includes a reaction process, an absorption process, a drying process, and a compression process, and preferably a pretreatment process. In addition.

<前処理工程>
まず、前処理塔101にて、塩素の原料となる塩化水素を含むガスの不純物を除去するための前処理工程を実施することが好ましい。前処理工程では、たとえば、塩化水素を含むガスを前処理塔に導入し、芳香族化合物、塩素化脂肪族炭化水素、塩素化芳香族炭化水素および高沸点の無機化合物等の不純物をあらかじめ除去する。前処理方法としては一般に公知の方法を採用することができ、たとえば活性炭やゼオライト等による吸着処理等が挙げられる。また、塩化水素を含むガスを水または希塩酸に吸収させ、得られた吸収液から塩化水素ガスを放散させて、イナートガス成分や高沸点成分を除去しても良い(たとえば特開2000−34105号公報)。なお、前処理工程は省略されても良い。
<Pretreatment process>
First, in the pretreatment tower 101, it is preferable to carry out a pretreatment process for removing impurities of a gas containing hydrogen chloride which is a raw material of chlorine. In the pretreatment step, for example, a gas containing hydrogen chloride is introduced into the pretreatment tower, and impurities such as aromatic compounds, chlorinated aliphatic hydrocarbons, chlorinated aromatic hydrocarbons, and high-boiling inorganic compounds are previously removed. . As the pretreatment method, generally known methods can be employed, and examples thereof include adsorption treatment with activated carbon, zeolite, and the like. Further, a gas containing hydrogen chloride may be absorbed in water or dilute hydrochloric acid, and hydrogen chloride gas may be diffused from the obtained absorbent to remove an inert gas component or a high-boiling point component (for example, JP 2000-34105 A). ). Note that the pretreatment process may be omitted.

塩化水素を含むガスとしては、塩素化合物の熱分解反応や燃焼反応、有機化合物のホスゲン化反応または塩素化反応、焼却炉の燃焼などにおいて発生した塩化水素を含むいかなるものも使用することができる。塩化水素を含むガス中の塩化水素の濃度は10体積%以上、好ましくは50体積%以上、さらに好ましくは80体積%以上のものが用いられる。塩化水素の濃度が10体積%よりも低い場合には、後述する精製工程で得られる未反応酸素を主成分とする不純物ガス中の酸素の濃度が低くなり、後述する循環工程で反応工程へ供給する該不純物ガスの量を少なくしなければならないことがある。   As the gas containing hydrogen chloride, any gas containing hydrogen chloride generated in the thermal decomposition reaction or combustion reaction of a chlorine compound, the phosgenation reaction or chlorination reaction of an organic compound, the combustion of an incinerator, or the like can be used. The concentration of hydrogen chloride in the gas containing hydrogen chloride is 10% by volume or more, preferably 50% by volume or more, and more preferably 80% by volume or more. When the concentration of hydrogen chloride is lower than 10% by volume, the concentration of oxygen in the impurity gas mainly composed of unreacted oxygen obtained in the purification process described later is low, and is supplied to the reaction process in the circulation process described later. In some cases, it is necessary to reduce the amount of the impurity gas.

塩化水素を含むガス中の塩化水素以外の成分としては、オルトジクロロベンゼン、モノクロロベンゼンなどの塩素化芳香族炭化水素、およびトルエン、ベンゼンなどの芳香族炭化水素、および塩化ビニル、1,2−ジクロロエタン、塩化メチル、四塩化塩素、塩化エチルなどの塩素化炭化水素、およびメタン、アセチレン、エチレン、プロピレンなどの炭化水素、および窒素、アルゴン、二酸化炭素、一酸化炭素、ホスゲン、水素、硫化カルボニル、硫化水素、二酸化硫黄などの無機ガスが挙げられる。塩化水素と酸素の反応において、塩素化芳香族炭化水素および塩素化炭化水素は、二酸化炭素と水に酸化され、一酸化炭素は二酸化炭素に酸化され、ホスゲンは、二酸化炭素と塩素に酸化される。   Components other than hydrogen chloride in the gas containing hydrogen chloride include chlorinated aromatic hydrocarbons such as orthodichlorobenzene and monochlorobenzene, aromatic hydrocarbons such as toluene and benzene, and vinyl chloride and 1,2-dichloroethane. , Chlorinated hydrocarbons such as methyl chloride, chlorine tetrachloride, ethyl chloride, and hydrocarbons such as methane, acetylene, ethylene, propylene, and nitrogen, argon, carbon dioxide, carbon monoxide, phosgene, hydrogen, carbonyl sulfide, sulfide Examples include inorganic gases such as hydrogen and sulfur dioxide. In the reaction of hydrogen chloride and oxygen, chlorinated aromatic hydrocarbons and chlorinated hydrocarbons are oxidized to carbon dioxide and water, carbon monoxide is oxidized to carbon dioxide, and phosgene is oxidized to carbon dioxide and chlorine. .

<反応工程>
次に、図1に示すように、触媒下、反応器102にて、塩化水素を含むガスを酸素を含むガスで酸化し、塩素、水、未反応塩化水素および未反応酸素を主成分とするガスを得る反応工程を実施する。
<Reaction process>
Next, as shown in FIG. 1, a gas containing hydrogen chloride is oxidized with a gas containing oxygen in a reactor 102 under a catalyst to contain chlorine, water, unreacted hydrogen chloride, and unreacted oxygen as main components. A reaction step for obtaining a gas is performed.

反応工程(S12)では、前処理工程(S11)において不純物を除去された塩化水素を含むガスとともに、酸素を含むガスが、反応器102に導入される。反応器102内では、以下の反応式により塩化水素が酸素によって酸化され、塩素が生成する。
4HCl+O2→2Cl2+2H2
酸素を含むガスとしては、酸素または空気が使用されるが、好ましくは酸素の濃度が80体積%以上、さらに好ましくは90体積%以上のものが用いられる。酸素の濃度が80体積%よりも小さい場合には、後述する精製工程で得られる未反応酸素を主成分とする不純物ガス中の酸素濃度が低くなり、後述する循環工程で反応工程へ供給する該不純物ガスの量を少なくしなければならないことがある。酸素濃度が80体積%以上の酸素を含むガスは、空気の圧力スイング法や深冷分離などの通常の工業的な方法によって得ることができる。酸素を含むガス中の塩化水素以外の成分としては、窒素(N2)やアルゴン(Ar)などが挙げられる。
In the reaction step (S12), a gas containing oxygen is introduced into the reactor 102 together with the gas containing hydrogen chloride from which impurities have been removed in the pretreatment step (S11). In the reactor 102, hydrogen chloride is oxidized by oxygen according to the following reaction formula to generate chlorine.
4HCl + O 2 → 2Cl 2 + 2H 2 O
As the gas containing oxygen, oxygen or air is used. Preferably, the oxygen concentration is 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more. When the oxygen concentration is less than 80% by volume, the oxygen concentration in the impurity gas mainly composed of unreacted oxygen obtained in the purification step described later is low, and the oxygen gas supplied to the reaction step in the circulation step described later is supplied. It may be necessary to reduce the amount of impurity gas. A gas containing oxygen having an oxygen concentration of 80% by volume or more can be obtained by an ordinary industrial method such as an air pressure swing method or a cryogenic separation. Examples of components other than hydrogen chloride in a gas containing oxygen include nitrogen (N 2 ) and argon (Ar).

塩化水素1モルに対する酸素の理論モル量は0.25モルであるが、理論量以上供給することが好ましく、塩化水素1モルに対し酸素0.25〜2モルとなるように供給することがさらに好ましい。酸素の量が過少であると、塩化水素の転化率が低くなる場合がある。一方、酸素の量が過多であると生成した塩素と未反応酸素の分離が困難になる場合がある。   Although the theoretical molar amount of oxygen with respect to 1 mol of hydrogen chloride is 0.25 mol, it is preferable to supply more than the theoretical amount, and it is further preferable to supply 0.25 to 2 mol of oxygen with respect to 1 mol of hydrogen chloride. preferable. If the amount of oxygen is too small, the conversion rate of hydrogen chloride may be low. On the other hand, if the amount of oxygen is excessive, it may be difficult to separate generated chlorine and unreacted oxygen.

反応工程では、ルテニウムおよび/またはルテニウム化合物等を含む触媒の存在下、塩化水素を酸素で酸化し、塩素、水、未反応塩化水素および未反応酸素を主成分とするガスを得ることが好ましい。ルテニウムおよび/またはルテニウム化合物を触媒として用いることにより、触媒成分の揮発や飛散による配管等の閉塞トラブルを防止するとともに、揮発または飛散した触媒成分の処理工程が不要となる。さらに、化学平衡の観点でもより有利な温度で塩素を製造できるため、後述する吸収工程、乾燥工程および精製工程等の後工程を簡略化し、設備コスト及び運転コストを低く抑制することができる。   In the reaction step, it is preferable to oxidize hydrogen chloride with oxygen in the presence of a catalyst containing ruthenium and / or a ruthenium compound to obtain a gas mainly composed of chlorine, water, unreacted hydrogen chloride and unreacted oxygen. By using ruthenium and / or a ruthenium compound as a catalyst, troubles of clogging of piping due to volatilization or scattering of the catalyst component can be prevented, and a treatment process for the volatilized or scattered catalyst component becomes unnecessary. Furthermore, since chlorine can be produced at a more advantageous temperature from the viewpoint of chemical equilibrium, subsequent steps such as an absorption step, a drying step and a purification step, which will be described later, can be simplified, and equipment costs and operation costs can be suppressed low.

上記のルテニウムおよび/またはルテニウム化合物を含む触媒としては、公知の触媒(たとえば特開平9−67103号公報、特開平10−182104号公報、特開平10−194705号公報、特開平10−338502号公報および特開平11−180701号公報に記載されるもの)を用いることができる。   Examples of the catalyst containing ruthenium and / or ruthenium compound include known catalysts (for example, JP-A-9-67103, JP-A-10-182104, JP-A-10-194705, JP-A-10-338502). And those described in JP-A-11-180701.

反応工程においては、酸化ルテニウムを含む触媒を用い、塩化水素ガスと酸素ガスとを反応させることにより塩素ガスを生成することが好ましい。酸化ルテニウムを含む触媒を用いた場合、塩化水素の転化率が著しく向上するという利点を有する。触媒中の酸化ルテニウムの含有量は、0.1〜20質量%の範囲内とされることが好ましい。酸化ルテニウムの量が0.1質量%よりも少ない場合、触媒活性が低く塩化水素の転化率が低くなる場合があり、一方、酸化ルテニウムの量が20質量%よりも多い場合には触媒価格が高くなる場合がある。なお、塩化水素の転化率は85%以上とすることが好ましい。   In the reaction step, it is preferable to generate chlorine gas by reacting hydrogen chloride gas with oxygen gas using a catalyst containing ruthenium oxide. When a catalyst containing ruthenium oxide is used, there is an advantage that the conversion rate of hydrogen chloride is remarkably improved. The content of ruthenium oxide in the catalyst is preferably in the range of 0.1 to 20% by mass. If the amount of ruthenium oxide is less than 0.1% by mass, the catalytic activity may be low and the conversion rate of hydrogen chloride may be low. On the other hand, if the amount of ruthenium oxide is more than 20% by mass, the catalyst price is low. May be higher. The conversion rate of hydrogen chloride is preferably 85% or more.

特に、たとえば特開平10−338502号公報に記載されるような、酸化ルテニウムの含有量が0.1〜20質量%であり、酸化ルテニウムの中心径が1.0〜10.0ナノメートルである担持酸化ルテニウム触媒または酸化ルテニウム複合酸化物型触媒もまた好ましく用いられる。   In particular, for example, as described in JP-A-10-338502, the content of ruthenium oxide is 0.1 to 20% by mass, and the center diameter of ruthenium oxide is 1.0 to 10.0 nanometers. A supported ruthenium oxide catalyst or a ruthenium oxide composite oxide type catalyst is also preferably used.

反応工程(S12)において使用される触媒は、たとえば、二酸化シリコン、グラファイト、ルチル型またはアナターゼ型の二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等の担体に担持させて用いることが好ましい。特に酸化ルテニウムをこれらの化合物から選択される担体に担持させて用いることが好ましい。   The catalyst used in the reaction step (S12) is preferably used by being supported on a carrier such as silicon dioxide, graphite, rutile type or anatase type titanium dioxide, zirconium dioxide, or aluminum oxide. In particular, it is preferable to use ruthenium oxide supported on a carrier selected from these compounds.

反応工程の反応方式としては、たとえば固定床反応器を用いた固定床気相流通方式が適用できる。固定床式反応器には、たとえば特開2000−272907号公報に記載の方法によって、反応域のうち少なくとも二の反応域の温度制御を熱交換方式で行うものを用いることができる。このような反応領域を2つ以上に分けた反応器では、第1段目の反応域を2つ準備し、2段目以降が被毒される前に、第1段目を交互に切り替えて使用すれば実質的に問題を回避できる。しかし、高価な反応器を2基準備することはコストの観点から不利であるという面もある。   As a reaction method of the reaction step, for example, a fixed bed gas phase circulation method using a fixed bed reactor can be applied. As the fixed-bed reactor, for example, a method in which temperature control of at least two reaction zones among the reaction zones is performed by a heat exchange method by a method described in JP-A-2000-272907 can be used. In such a reactor with two or more reaction zones, two first-stage reaction zones are prepared. Before the second and subsequent stages are poisoned, the first stage is switched alternately. If used, problems can be substantially avoided. However, preparing two expensive reactors is also disadvantageous from the viewpoint of cost.

固定床式反応器としては、単一または直列に連結された複数の固定床反応管で、反応管の外側にジャケット部を有するものが挙げられる。反応管内の温度は、ジャケット部の熱媒体によって制御される。反応で生成した反応熱は、熱媒体を通じて、スチームを発生させて回収することができる。熱媒体としては、溶融塩、有機熱媒体および溶融金属などを挙げることができるが、熱安定性や取り扱いの容易さなどの点から溶融塩が好ましい。溶融塩の組成としては、硝酸カリウム50重量%と亜硝酸ナトリウム50重量%との混合物、硝酸カリウム53重量%と亜硝酸ナトリウム40重量%と硝酸ナトリウム7重量%との混合物を挙げることができる。反応管に使用される材質としては、金属、ガラス、セラミックなどが挙げられる。金属材料としては、Ni、SUS316L、SUS310、SUS304、ハステロイB、ハステロイCおよびインコネルなどが挙げられるが、中でもNiが好ましく、炭素含有量が0.02重量%以下のNiが特に好ましい。   Examples of the fixed bed type reactor include a single fixed bed or a plurality of fixed bed reaction tubes connected in series and having a jacket portion outside the reaction tube. The temperature in the reaction tube is controlled by the heat medium in the jacket portion. The reaction heat generated by the reaction can be recovered by generating steam through the heat medium. Examples of the heat medium include a molten salt, an organic heat medium, and a molten metal, but a molten salt is preferable in terms of heat stability and ease of handling. Examples of the composition of the molten salt include a mixture of 50% by weight of potassium nitrate and 50% by weight of sodium nitrite, and a mixture of 53% by weight of potassium nitrate, 40% by weight of sodium nitrite and 7% by weight of sodium nitrate. Examples of the material used for the reaction tube include metal, glass, and ceramic. Examples of the metal material include Ni, SUS316L, SUS310, SUS304, Hastelloy B, Hastelloy C, and Inconel. Among them, Ni is preferable, and Ni having a carbon content of 0.02% by weight or less is particularly preferable.

また、反応器102の入口部における硫黄成分濃度は、1000volppb以下であるのが好ましく、500volppb以下であるのがより好ましい。反応器102の入口部における硫黄成分濃度が1000volppbを超えると、触媒の全部でなく被毒された触媒のみを交換すれば、硫黄の被毒を回避することができるが、交換の間プラントの運転を停止しなければならず、また非常に煩雑な作業が必要となる虞があるためである。反応器102の入口部における硫黄成分濃度が1000volppb以下であれば、実質的に問題なく運転可能であり、従来と比較して格段に高い硫黄成分濃度を許容することができるので、大掛かりな装置や煩雑な操作を伴って硫黄成分を完全に除去する必要がない。したがって、触媒を充填しなおすことなく、長期にわたって運転を継続することができる。なお、この反応器102の入口部における硫黄成分濃度は、たとえばガスクロマトグラフ法により測定することができる。   Moreover, it is preferable that the sulfur component density | concentration in the inlet part of the reactor 102 is 1000 volppb or less, and it is more preferable that it is 500 volppb or less. If the sulfur component concentration at the inlet of the reactor 102 exceeds 1000 volppb, it is possible to avoid sulfur poisoning by replacing only the poisoned catalyst instead of the entire catalyst. This is because there is a possibility that a very complicated operation may be required. If the sulfur component concentration at the inlet portion of the reactor 102 is 1000 volppb or less, it can be operated substantially without any problem, and a sulfur component concentration that is much higher than the conventional one can be tolerated. It is not necessary to completely remove the sulfur component with complicated operations. Therefore, the operation can be continued for a long time without refilling the catalyst. The sulfur component concentration at the inlet of the reactor 102 can be measured, for example, by gas chromatography.

<吸収工程>
次に、吸収塔103にて、反応工程で得た塩素、水、未反応塩化水素および未反応酸素を主成分とするガスを、水および/または塩酸水と接触させることにより、および/または、冷却することにより、塩化水素と水とを主成分とする溶液を回収し、塩素と未反応酸素とを主成分とする混合ガスを得る吸収工程を実施する。吸収工程では、接触温度は0〜100℃、圧力は0.05〜1MPaで行われる。接触させる塩酸水の濃度は、25重量%以下が好ましい。また、塩素水和物析出防止のために、特開2003−261306号公報に記載の方法を採用するのが好ましい。
<Absorption process>
Next, in the absorption tower 103, the gas mainly composed of chlorine, water, unreacted hydrogen chloride and unreacted oxygen obtained in the reaction step is brought into contact with water and / or hydrochloric acid water, and / or By performing cooling, a solution containing hydrogen chloride and water as main components is collected, and an absorption step is performed to obtain a mixed gas containing chlorine and unreacted oxygen as main components. In the absorption step, the contact temperature is 0 to 100 ° C. and the pressure is 0.05 to 1 MPa. The concentration of hydrochloric acid to be contacted is preferably 25% by weight or less. In order to prevent precipitation of chlorine hydrate, it is preferable to employ the method described in JP-A-2003-261306.

得られた溶液は、そのまま、あるいは溶液中に含まれる塩素を加熱、および/または窒素などの不活性なガスのバブリングにより除去した後、電解槽のpH調整、ボイラーフィールド水の中和、アニリンとホルマリンの縮合転移反応および塩酸水電解の原料、食品添加用などに用いることができる。また、ソーダハンドブック1998、p315の図3.173に記載されているように塩酸の全部および一部を放散させてHClガスを得、反応原料として塩素収率を高めることも、さらには特開2001−139305号公報に記載の方法で、放散後の残塩酸から水を除去することで、塩素の収率をほぼ100%にすることも可能である。   The obtained solution is used as it is or after removing chlorine contained in the solution by heating and / or bubbling with an inert gas such as nitrogen, and then adjusting the pH of the electrolytic cell, neutralizing boiler field water, and aniline. It can be used as a raw material for condensation transition reaction of formalin, hydrochloric acid water electrolysis, food addition and the like. Further, as described in FIG. 3.173 of Soda Handbook 1998, p315, all or part of hydrochloric acid is diffused to obtain HCl gas, and the chlorine yield as a reaction raw material can be increased. It is also possible to reduce the yield of chlorine to almost 100% by removing water from the residual hydrochloric acid after release by the method described in JP-A-139305.

<乾燥工程>
次に、吸収工程で得た混合ガス中の水分を除去することにより、乾燥した混合ガスを得る乾燥工程を実施する。乾燥工程後のガス中の水分は0.5mg/l以下、好ましくは0.1mg/l以下である。混合ガス中の水分を除去する化合物としては、硫酸、塩化カルシウム、過塩素酸マグネシウム、ゼオライトなどが挙げられるが、中でも使用後の排出が容易であることから、硫酸が好ましい。混合ガス中の水分を除去する方法としては、吸収工程で得た塩素と未反応酸素とを主成分とする混合ガスを硫酸と接触させる方法が挙げられる。
<Drying process>
Next, a drying step for obtaining a dried mixed gas is performed by removing moisture in the mixed gas obtained in the absorption step. The moisture in the gas after the drying step is 0.5 mg / l or less, preferably 0.1 mg / l or less. Examples of the compound that removes moisture in the mixed gas include sulfuric acid, calcium chloride, magnesium perchlorate, and zeolite. Among them, sulfuric acid is preferable because it can be easily discharged after use. As a method for removing moisture in the mixed gas, there is a method in which a mixed gas mainly composed of chlorine and unreacted oxygen obtained in the absorption step is brought into contact with sulfuric acid.

乾燥工程において、加える硫酸の濃度は、90重量%以上が好ましい。硫酸濃度が90重量%よりも小さいと、混合ガス中の水分が十分に除去されないことがある。接触温度は0〜80℃、圧力は0.05〜1MPaで行われる。   In the drying step, the concentration of sulfuric acid added is preferably 90% by weight or more. If the sulfuric acid concentration is less than 90% by weight, water in the mixed gas may not be sufficiently removed. The contact temperature is 0 to 80 ° C. and the pressure is 0.05 to 1 MPa.

乾燥剤として硫酸を使用した場合は、乾燥工程の直後で硫酸ミストを除去するのが好ましい。たとえば、ブリンクエリミネーターや特開2003−181235号公報記載の方法を適用することができる。   When sulfuric acid is used as the desiccant, it is preferable to remove the sulfuric acid mist immediately after the drying step. For example, a blink eliminator or a method described in JP-A No. 2003-181235 can be applied.

<圧縮工程>
次に、乾燥工程で得た乾燥した混合ガスを圧縮機105に導入して、混合ガスを圧縮する工程を実施する。
<Compression process>
Next, a step of compressing the mixed gas by introducing the dried mixed gas obtained in the drying step into the compressor 105 is performed.

<塩素精製工程>
次に、混合ガスを塩素精製塔106に導入して、蒸留により液体塩素と不純物ガスとに分離する塩素精製工程を実施する。塩素精製工程により、乾燥工程で得た乾燥した混合ガスを、塩素を主成分とする液体塩素と、未反応酸素を主成分とする不純物ガスとに分離することにより液体塩素を得る。
<Chlorine purification process>
Next, a mixed gas is introduced into the chlorine refining tower 106, and a chlorine refining process for separating liquid chlorine and impurity gas by distillation is performed. In the chlorine refining step, liquid chlorine is obtained by separating the dried mixed gas obtained in the drying step into liquid chlorine mainly composed of chlorine and impurity gas mainly composed of unreacted oxygen.

塩素を主成分とする液体またはガスと未反応酸素を主成分とするガスとに分離する方法としては、圧縮および/または冷却する方法、および/または公知の方法(たとえば特開平3−262514号公報、特表平11−500954号公報など)が挙げられる。たとえば、乾燥工程で得た混合ガスを圧縮および/または冷却することによって、液体塩素が未反応酸素を主成分とする不純物ガスと分離される。塩素の液化は、圧力と温度とで規定される塩素が液体状態で存在し得る範囲で実施される。その範囲で低温にすればするほど、圧縮圧力が低くなるために圧縮動力は小さくできるが、工業的には設備などの問題から、圧縮圧力と冷却温度はこの範囲内の最適な経済条件を考慮して決められる。通常の運転においては、塩素液化の圧縮圧力は0.5〜5MPa、冷却温度は−70〜40℃で行われる。   As a method of separating the liquid or gas mainly containing chlorine and the gas mainly containing unreacted oxygen, a method of compressing and / or cooling and / or a known method (for example, JP-A-3-262514). And Japanese National Publication No. 11-500954). For example, by compressing and / or cooling the mixed gas obtained in the drying step, the liquid chlorine is separated from the impurity gas mainly composed of unreacted oxygen. The liquefaction of chlorine is performed within a range where chlorine specified by pressure and temperature can exist in a liquid state. The lower the temperature, the lower the compression pressure, so the compression power can be reduced. However, industrially, due to problems with equipment, the compression pressure and cooling temperature take into account the optimal economic conditions within this range. Can be decided. In normal operation, the compression pressure for liquefaction of chlorine is 0.5 to 5 MPa, and the cooling temperature is −70 to 40 ° C.

そして、塩素精製工程により精製された液体塩素を液塩ドラム107に貯留する。一方、塩素精製工程により分離する不純物ガスを排出する。この時、塩素精製塔106の塔頂から不純物ガスを排出することが好ましい。不純物ガスは、未反応酸素ガスを主成分としているため、塩素よりも沸点が低い。そのため、蒸留された不純物は、気体となるため、塩素精製塔106の塔頂から不純物ガスを排出する。   Then, the liquid chlorine purified by the chlorine purification process is stored in the liquid salt drum 107. On the other hand, the impurity gas separated by the chlorine purification process is discharged. At this time, it is preferable to discharge the impurity gas from the top of the chlorine purification tower 106. Since the impurity gas is mainly composed of unreacted oxygen gas, its boiling point is lower than that of chlorine. Therefore, since the distilled impurities become gas, the impurity gas is discharged from the top of the chlorine purification tower 106.

<気化工程>
次に、塩素精製工程により得られる液体塩素を気化させて気体の塩素を製造する気化工程を実施する。気化工程では、1つの熱交換器200で、液体塩素と塩素の製造方法に用いられる2種の熱源との間で熱交換を行なう。実施の形態3における気化工程では、実施の形態1における熱交換器200を用いて行なう。
<Vaporization process>
Next, the vaporization process which vaporizes the liquid chlorine obtained by a chlorine purification process and manufactures gaseous chlorine is implemented. In the vaporization step, heat is exchanged between liquid chlorine and two types of heat sources used in the chlorine production method using one heat exchanger 200. In the vaporization step in the third embodiment, the heat exchanger 200 in the first embodiment is used.

具体的には、図1(A)および図1(B)に示すように、熱交換器200の第3の入口部233から、液塩ドラム107に滞留している液体塩素の一部または全部を熱交換器200の内部に流入させる。また、図2に示すように、チルド水の原料であるチルド水原液を、第1の流体として熱交換器200の第1の伝熱管群210に流入し、チルド水を得る。また、圧縮機105で圧縮された混合ガスを、第2の流体として熱交換器200の第2の伝熱管群220に流入している。   Specifically, as shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), a part or all of the liquid chlorine staying in the liquid salt drum 107 from the third inlet 233 of the heat exchanger 200. Is introduced into the heat exchanger 200. In addition, as shown in FIG. 2, a chilled water stock solution that is a raw material of chilled water flows into the first heat transfer tube group 210 of the heat exchanger 200 as a first fluid to obtain chilled water. The mixed gas compressed by the compressor 105 flows into the second heat transfer tube group 220 of the heat exchanger 200 as the second fluid.

熱交換器200の内部では、下方に滞留している液体塩素が、第1および第2の伝熱管群210,220を流動する第1および第2の流体と熱交換をして、液体塩素の一部または全部が気体の塩素となる。   Inside the heat exchanger 200, the liquid chlorine staying below exchanges heat with the first and second fluids flowing through the first and second heat transfer tube groups 210 and 220, and the liquid chlorine Part or all of it becomes gaseous chlorine.

なお、本明細書において「2種の熱源」とは、塩素の製造するプロセスで用いられる媒体のうち、任意の異なる2種の媒体を意味する。   In the present specification, “two types of heat sources” mean two different types of media among the media used in the process of producing chlorine.

熱交換器200に導入される第1および第2の流体である2種の熱源は、特に限定されないが、混合ガス、不純物ガスを冷却するための冷媒、混合ガス製造工程に用いられる熱媒体から選ばれた2の熱源であることが好ましい。混合ガスとしては、含んでいる水分が少ないので乾燥工程後の混合ガスを用いることがより好ましく、乾燥工程後にさらに圧縮機105で圧縮されて吐出される混合ガスを用いることがより一層好ましい。また、不純物ガスは、塩素精製塔106から蒸留により不純物として排出される非凝縮ガスと、不純物ガスが凝縮により還流される塩素を主成分とする凝縮ガスとを含み、凝縮ガスは凝縮した液を含んでいても良い。なお、不純物ガスは、塩素精製塔106の塔頂から排出される塔頂ガスであることがより好ましい。また、不純物ガスを冷却するための冷媒は、たとえば冷却水などである。また、混合ガス製造工程に用いられる熱媒体は、たとえば液フロン、冷却水、循環水、温水またはチルド水などが挙げられる。これらの熱媒体は、たとえば当該プロセスにおいて温度が上昇するもの(たとえば圧縮機105から吐出される混合ガスの冷却に用いられるチルド水など)を冷却するために用いられている。   The two types of heat sources that are the first and second fluids introduced into the heat exchanger 200 are not particularly limited, but include a mixed gas, a refrigerant for cooling the impurity gas, and a heat medium used in the mixed gas manufacturing process. The selected two heat sources are preferable. As the mixed gas, it is more preferable to use a mixed gas after the drying process because it contains less moisture, and it is even more preferable to use a mixed gas that is further compressed and discharged by the compressor 105 after the drying process. The impurity gas includes a non-condensed gas discharged as impurities from the chlorine purification tower 106 by distillation, and a condensed gas mainly composed of chlorine to which the impurity gas is refluxed by condensation. The condensed gas is a condensed liquid. It may be included. The impurity gas is more preferably a tower top gas discharged from the top of the chlorine purification tower 106. Moreover, the refrigerant | coolant for cooling impurity gas is a cooling water etc., for example. In addition, examples of the heat medium used in the mixed gas production process include liquid chlorofluorocarbon, cooling water, circulating water, hot water, and chilled water. These heat media are used, for example, for cooling a material whose temperature rises in the process (for example, chilled water used for cooling the mixed gas discharged from the compressor 105).

気化工程では、液体塩素が熱交換器200に導入される前後において、2種の熱源と熱交換できる熱交換器200と同様の熱交換器、および/または1種の熱源と熱交換できる熱交換器で液体塩素を気化させる工程をさらに含んでいても良い。   In the vaporization step, before and after liquid chlorine is introduced into the heat exchanger 200, a heat exchanger similar to the heat exchanger 200 capable of exchanging heat with two types of heat sources and / or heat exchange capable of exchanging heat with one type of heat source. It may further include a step of vaporizing liquid chlorine with a vessel.

気化工程により液体塩素が気化して得られる気体の塩素は、製品塩素として送気される。   Gaseous chlorine obtained by vaporizing liquid chlorine in the vaporization step is sent as product chlorine.

<循環工程>
実施の形態3では、塩素精製工程で得た未反応酸素を主成分とする不純物ガスの一部または全部を反応工程へ供給する工程を実施する。実施の形態3における塩素の製造方法においては、このように硫酸ミストを含む不純物ガスを反応工程に循環させるに際し、反応器102の入口部における硫黄成分濃度は、上述したように1000volppb以下であるのが好ましい。なお、循環工程は、省略されても良い。
<Circulation process>
In Embodiment 3, a step of supplying a part or all of the impurity gas mainly composed of unreacted oxygen obtained in the chlorine purification step to the reaction step is performed. In the method for producing chlorine in the third embodiment, when the impurity gas containing sulfuric acid mist is circulated in the reaction step, the sulfur component concentration at the inlet of the reactor 102 is 1000 volppb or less as described above. Is preferred. Note that the circulation step may be omitted.

<除害工程>
実施の形態3における塩素の製造方法では、塩素精製工程で得た未反応酸素を主成分とする不純物ガス、または循環工程で反応工程へ供給されなかった不純物ガスを該不純物ガス中に含まれる塩素を除去した後、系外に排出する。なお、除害工程は省略されても良い。
<Detoxification process>
In the chlorine production method according to Embodiment 3, the impurity gas mainly containing unreacted oxygen obtained in the chlorine purification process or the impurity gas not supplied to the reaction process in the circulation process is contained in the impurity gas. After removing, drain out of the system. In addition, the abatement process may be omitted.

塩素を除害する方法としては、不純物ガスをアルカリ金属水酸化物の水溶液、またはアルカリ金属チオ硫酸塩の水溶液、またはアルカリ金属亜硫酸塩とアルカリ金属炭酸塩を溶解させた水溶液、またはアルカリ金属亜硫酸塩とアルカリ金属炭酸塩を溶解させた水溶液、またはアルカリ金属水酸化物とアルカリ金属亜硫酸塩を溶解させた水溶液と接触させて除害する方法、ガス中の塩素を分離回収する公知の方法(特開平3−262514号公報、特開平10−25102号公報、特表平11−500954号公報)が挙げられる。   As a method for detoxifying chlorine, an impurity gas is an alkali metal hydroxide aqueous solution, an alkali metal thiosulfate aqueous solution, an aqueous solution in which an alkali metal sulfite and an alkali metal carbonate are dissolved, or an alkali metal sulfite. And an aqueous solution in which an alkali metal carbonate is dissolved, or an aqueous solution in which an alkali metal hydroxide and an alkali metal sulfite are dissolved, and a known method for separating and recovering chlorine in a gas No. 3-262514, Japanese Patent Laid-Open No. 10-25102, and Japanese Patent Laid-Open No. 11-500954).

以上説明したように、本発明の実施の形態3における塩素の製造方法によれば、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造する塩素の製造方法であって、塩化水素ガスを酸化して、塩素と酸素とを含む混合ガスを製造する混合ガス製造工程と、混合ガスを塩素精製塔106に導入して、蒸留により液体塩素と不純物ガスとに分離する塩素精製工程と、液体塩素を気化させる気化工程とを備え、気化工程では、1つの熱交換器200で、液体塩素と塩素の製造方法に用いられる2種の熱源との間で熱交換を行なうことを特徴としている。実施の形態3における気化工程で1つの熱交換器200で液体塩素と2種の熱源との間で熱交換を行なうため、熱交換器を増やすことなく、液体塩素の蒸発潜熱を効率良く回収できる。よって、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造するプロセスにおいて、省エネルギー化を図ることができる。   As described above, according to the method for producing chlorine in Embodiment 3 of the present invention, a chlorine production method for producing gaseous chlorine by oxidizing hydrogen chloride gas, which comprises oxidizing hydrogen chloride gas A mixed gas production process for producing a mixed gas containing chlorine and oxygen, a chlorine purification process for introducing the mixed gas into the chlorine purification tower 106 and separating it into liquid chlorine and impurity gas by distillation, and vaporizing the liquid chlorine The vaporization step is characterized in that heat exchange is performed between liquid chlorine and two types of heat sources used in the method for producing chlorine by one heat exchanger 200. In the vaporization step in the third embodiment, heat exchange is performed between liquid chlorine and two types of heat sources in one heat exchanger 200, so that the latent heat of vaporization of liquid chlorine can be efficiently recovered without increasing the number of heat exchangers. . Therefore, energy saving can be achieved in the process of producing gaseous chlorine by oxidizing hydrogen chloride gas.

なお、実施の形態3のプロセスでは、気化工程で用いる熱交換器200において、第3の流体である液体塩素の蒸発潜熱の80%以上の高い熱回収が可能である。   In the process of the third embodiment, the heat exchanger 200 used in the vaporization step can recover heat as high as 80% or more of the latent heat of evaporation of liquid chlorine that is the third fluid.

上記塩素の製造方法において好ましくは、2種の熱源は、混合ガス、不純物ガスを冷却するための冷媒、混合ガス製造工程に用いられる熱媒体から選ばれた2の熱源であることを特徴としている。これらの熱源は塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造するプロセスにおいて冷却を要する。そのため、塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造するプロセスにおいて、液体塩素と熱交換することによって、より省エネルギー化を図ることができる。   Preferably, in the chlorine production method, the two heat sources are two heat sources selected from a mixed gas, a refrigerant for cooling the impurity gas, and a heat medium used in the mixed gas production process. . These heat sources require cooling in the process of oxidizing hydrogen chloride gas to produce gaseous chlorine. Therefore, in the process of producing gaseous chlorine by oxidizing hydrogen chloride gas, it is possible to further save energy by exchanging heat with liquid chlorine.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

本発明の実施の形態1における熱交換器を示す図であり、(A)は、熱交換器の延びる方向に沿った断面図であり、(B)は、熱交換器の延びる方向と垂直の方向に沿った断面図である。It is a figure which shows the heat exchanger in Embodiment 1 of this invention, (A) is sectional drawing along the direction where a heat exchanger is extended, (B) is perpendicular | vertical to the direction where a heat exchanger is extended. It is sectional drawing along a direction. 本発明の実施の形態2における塩素の製造装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing apparatus of the chlorine in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 前処理塔、102 反応器、103 吸収塔、104 乾燥塔、105 圧縮機、106 塩素精製塔、107 液塩ドラム、200 熱交換器、210 第1の伝熱管群、220 伝熱管群、230 円筒胴、231 一方端部、231 一方端部、232 他方端部、233 入口部、234 出口部、240 第1の接続部、250 第2の接続部、241,251 入口部、242,252 入口流入部、243,253 出口流出部、244,254 出口部、X 中心。   101 Pretreatment Tower, 102 Reactor, 103 Absorption Tower, 104 Drying Tower, 105 Compressor, 106 Chlorine Purification Tower, 107 Liquid Salt Drum, 200 Heat Exchanger, 210 First Heat Transfer Tube Group, 220 Heat Transfer Tube Group, 230 Cylindrical cylinder, 231 one end, 231 one end, 232 other end, 233 inlet, 234 outlet, 240 first connection, 250 second connection, 241,251 inlet, 242,252 inlet Inflow part, 243,253 Outlet outflow part, 244,254 Outlet part, X center.

Claims (6)

塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造する塩素の製造方法であって、
塩化水素ガスを酸化して、塩素と酸素とを含む混合ガスを製造する混合ガス製造工程と、
前記混合ガスを塩素精製塔に導入して、蒸留により液体塩素と不純物ガスとに分離する塩素精製工程と、
前記液体塩素を気化させる気化工程とを備え、
前記気化工程では、1つの熱交換器で、前記液体塩素と前記塩素の製造方法に用いられる2種の熱源との間で熱交換を行なうことを特徴とする、塩素の製造方法。
A chlorine production method for producing gaseous chlorine by oxidizing hydrogen chloride gas,
A mixed gas production process for producing a mixed gas containing chlorine and oxygen by oxidizing hydrogen chloride gas;
A chlorine purification step of introducing the mixed gas into a chlorine purification tower and separating it into liquid chlorine and impurity gas by distillation;
A vaporizing step for vaporizing the liquid chlorine,
In the vaporization step, heat exchange is performed between the liquid chlorine and two kinds of heat sources used in the chlorine production method using one heat exchanger.
前記2種の熱源は、前記混合ガス、前記不純物ガス、前記不純物ガスを冷却するための冷媒、および前記混合ガス製造工程に用いられる熱媒体から選ばれた2種の熱源であることを特徴とする、請求項1に記載の塩素の製造方法。   The two kinds of heat sources are two kinds of heat sources selected from the mixed gas, the impurity gas, a refrigerant for cooling the impurity gas, and a heat medium used in the mixed gas manufacturing process. The method for producing chlorine according to claim 1. 塩化水素ガスを酸化して気体の塩素を製造する塩素の製造装置であって、
塩化水素ガスを酸化して、塩素と酸素とを含む混合ガスを製造する混合ガス製造装置と、
前記混合ガスを蒸留により液体塩素と不純物ガスとに分離する塩素精製塔と、
前記塩素の製造装置に用いられる第1の流体を内部に流動させる第1の伝熱管群と、前記塩素の製造装置に用いられる第2の流体を内部に流動させる第2の伝熱管群と、一方端部と接続され内方向に突出する前記第1の伝熱管群と他方端部と接続され内方向に突出する前記第2の伝熱管群とを内部に収容する円筒胴とを含む熱交換器とを備え、
前記熱交換器では、前記液体塩素と前記第1および第2の流体とが熱交換されることを特徴とする、塩素の製造装置。
A chlorine production apparatus that oxidizes hydrogen chloride gas to produce gaseous chlorine,
A mixed gas production apparatus for producing a mixed gas containing chlorine and oxygen by oxidizing hydrogen chloride gas;
A chlorine purification tower for separating the mixed gas into liquid chlorine and impurity gas by distillation;
A first heat transfer tube group that causes the first fluid used in the chlorine production apparatus to flow inside; a second heat transfer tube group that causes the second fluid used in the chlorine production apparatus to flow inside; Heat exchange including the first heat transfer tube group that is connected to one end portion and protrudes inward and the cylindrical body that accommodates the second heat transfer tube group that is connected to the other end portion and protrudes inward. Equipped with
In the said heat exchanger, the said chlorine and the said 1st and 2nd fluid are heat-exchanged, The manufacturing apparatus of chlorine characterized by the above-mentioned.
内部に第1の流体を流動させる第1の伝熱管群と、
内部に第2の流体を流動させる第2の伝熱管群と、
一方端部と接続され内方向に突出する前記第1の伝熱管群と、他方端部と接続され内方向に突出する前記第2の伝熱管群とを内部に収容する円筒胴とを備える熱交換器であって、
前記円筒胴は、第3の流体を前記熱交換器に流入させる入口部と、前記第3の流体を前記熱交換器から流出させる出口部とを含む、熱交換器。
A first heat transfer tube group for flowing a first fluid therein;
A second heat transfer tube group for flowing a second fluid therein;
A heat provided with a cylindrical body that houses the first heat transfer tube group connected to one end and projecting inward and the second heat transfer tube group connected to the other end and projecting inward. An exchanger,
The cylindrical body includes an inlet portion for allowing a third fluid to flow into the heat exchanger, and an outlet portion for allowing the third fluid to flow out of the heat exchanger.
前記第1の伝熱管群と、前記第2の伝熱管群とは、前記円筒胴の延びる方向における中心を軸として対称に配置されていることを特徴とする、請求項4に記載の熱交換器。   5. The heat exchange according to claim 4, wherein the first heat transfer tube group and the second heat transfer tube group are arranged symmetrically about the center in the extending direction of the cylindrical body. vessel. 前記第1の伝熱管群および前記第2の伝熱管群の長さは、前記円筒胴の延びる方向における長さの1/2未満であることを特徴とする、請求項4または5に記載の熱交換器。   The length of the said 1st heat exchanger tube group and the said 2nd heat exchanger tube group is less than 1/2 of the length in the extending direction of the said cylindrical body, The Claim 4 or 5 characterized by the above-mentioned. Heat exchanger.
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