处理将HCl氧化成氯时的反应气体的方法技术

本发明专利技术涉及包括在氯反应器中产生的氯、氯化氢、氧气和水蒸气的反应气体的处理方法，从反应器１导出的反应气体首先被冷却直至反应水和氯化氢以浓盐酸的形式冷凝。然后在相分离塔３中将浓盐酸与反应气体相分离并排放。然后将已除去基本上全部水和部分氯化氢的剩余反应气体在干燥塔６中后干燥。然后将后干燥的包括氯、氧气和氯化氢的反应气体通过压缩器７压缩至１－３０巴。在随后的阶段，压缩后的反应气体通过一冷却的氯回流换热器８，其中氯被大量液化。最后，没能在氯回流换热器８冷凝的反应气体组分至少部分被送回到反应器１中。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】处理将HCl氧化成氯时反应气体的方法本专利技术涉及在氯化氢氧化成氯和水时包括在反应器中产生的氯、氯化氢、水蒸气和残存氧气的反应气体的处理方法。工业上将HCl转变成氯气的方法有很多。除了氯化氢的电解外，还有二种其它类型的将HCl转化成氯的非电化学方法。它们是湿化学法和气相反应。湿化学法包括Kel-Chlor法[1]和Degussa的H2O2法[2]。最重要的气相方法为：Shell法[3]MTC法[4]和USC法[5]。这些反应用具有在多孔载体上作为催化剂的氯化铜(USC，Shell)或氧化铬(MTC)的流化床操作。包括Cl2、HCl、O2、H2O的反应气体用各种方法处理。在USC法中，反应水在二阶段反应器的一阶段中分离和排放。由于提交的将流化床材料从一阶段传送到另一阶段所需的过量的氧量，在第二阶段中形成的氯具有非常高的含氧量，惰性气体不能通过简单的压缩和液化从中经济地除去。为此，使用了吸收器/气提塔系统，其中Ccl4被用作吸收剂。但是大工业规模合用CCl4在职业健康方面是有问题的，在将来甚至是会被禁止的。另一缺点是在反应器的二阶段间大量流化床材料的复杂输送过程，此外每阶段还必须加热和冷却。在这种情况下只对于反应水的选择性分离来说所述二阶段是必需的。相反，Shell法[3]以单阶段操作，从而反应水也必须在处理时分离。尽管[6]描述了通过塔在亚共沸和超共沸范围的小心操作而允许未反应的HCl气体完全再循环回反应器的方法，但是运作流化床反应器所需的大量惰性气体意味着即不含HCl也不含H2O的出气的氯含量太-->低而使随后氯液化的条件相应不适宜。结果，这里也利用未液化的氯在作为吸收剂的CCl4的吸收/解吸来分离惰性气体。即便是用硫酸完全分离反应水的Shell Oil Company方法的变体[7]，对于惰性气体问题也改善至少，也必须在下游使用CCl4作为吸收剂的吸收器/气提塔系统。最后，MTC法[4]也在反应器中用过量氧气运作，也必须使用CCl4作为吸收剂的下游的吸收/解吸阶段。[8]进一步描述了使用所谓的变压吸附法进行所提出的氯的纯化。本专利技术的目的是提供没有使用上述外来吸收剂的吸收/解吸阶段下运作的处理盐酸氧化时的反应气体以分离氯的完整方法。本新方法的目的是在盐酸/氯系统中充分利用热力达到最佳化。该目的通过在主权利要求中陈述的本专利技术方法来达到。其它的发展和优选的实施方案在从属权利要求中描述。本方法的主要优点是除了用少量硫酸干燥产品气外，在处理产品气时可以不使用外加的介质。此外，盐酸/液态氯系统的热力学潜力在本方法的各阶段中得到充分利用。这样就可以不必为将未经处理的那部分氯返回而使用有问题的溶剂诸如CCl4。由于没有为消除存在于产品气中的HCl而使用外加水，所以没有产生不希望出现的稀酸。具有下列处理阶段的反应器下游的整个气体纯化系统构成了高能效而且良好编排的处理程序：喷射冷凝器，相分离装置，氯的干燥、同流换热液化/蒸馏，通过吸收器/气提塔系统用盐酸进行清洗气纯化和用原料氧气作载气进行有用气体的循环。    各个阶段及其在点在下面顺序描述。本专利技术的最佳形式使用了所有所述处理阶段。如果要求降低，则可省略某些阶段。喷射冷凝器以经冷却的浓盐酸直接喷射的方式运作。根据本处理过程的进一步发展，可能也含痕量来自于反应器的催化剂盐熔融物的过量部分的这种盐酸根据其夹带催化剂量的不同而在-->各自的骤冷/冷却环路中浓缩并导入到置于反应器上部的预骤冷器中。它们也可用来溶解停止冷却后在反应器中固化的熔融物。这样，排掉的那部分催化剂得到了循环使用。反应水通过在正循环的浓缩的经冷却的盐酸上直接冷凝而在逆流塔形式的相分离装置上得到分离。这具有两项优点。a)由于在浓盐酸上面低的水蒸汽分压，已除去反应水的产品气只有低的残留水含量，在反应气干燥时这对干燥用酸(如硫酸)的消耗量具有积极的影响。b)外排的饱和浓盐酸已吸收了和反应水量成比例的未反应的HCl气体，可在处理过程的后继阶段使用。为此蓄意不用外加水的产品气中所含HCl的完全分离是需要的。在后面的处理阶段，HCl起着类似于惰性气体的作用。氯必须被液化以便分离惰性组分和残留HCl。在氯液化时所需的致冷量来自氯本身。液氯被用作致冷剂。为此高压排放的液氯在氯冷凝器的次端减压到提供到使用设备的排放压力。所述氯根据压力降低程度冷却，蒸发时吸收了高压导入首端的氯的冷凝性，而将这种氯液化并分离了惰性气体和HCl气体。该方法具有较大程度上节约了氯液化的外加冷却和氯蒸发的外加热的优点。对于较低温度下氯的后液化来说，只需要一小时的致冷单元。这样，在残留气体中的氯含量被降低到当这种残留气体被送回到反应器时不会明显改变反应平衡的水平。在氯的液化时，一部分HCl气体物理性地进入到溶液中。万一随后的反应由于HCl量而被破坏，它可通过简单的蒸馏塔分离。由于氯和HCl的沸点曲线约差50℃，所以费用不高。由于在液化压力下氯和沸点温度约为20℃，所以氯可用废热在较低的温度下蒸馏。蒸馏出的富HCl顶部产品气被有利地送回到氯压缩器的吸引端。尽管这确实增加了液化前氯中的HCl含量，但是由于HCl在液氯中的物理溶解度基本没有上升，所以事实上所有HCl气体均可以循环流与来反应的氧-->和残留的氯一起返回到反应器中。处理产品气时的一具体问题是在产品气流中外加气体水平的控制。外加气体和离析物气体一起导入，特别是和来自上一生产阶段的HCl气体一起导入。未反应离析物气体馏分再循环回反应器会不断提高外加气体的水平。最终会严重干扰处理进程。因此必须排放掉一部分再循环气体，从而要承担相当大的氯和HCl气体的损失。这些气体还必须通过一吸收单元，在那里它们将必须通过消耗化学器如氢氧化钠溶液来中和并作为载盐废物排放。为了将来自产生于氯液化下游的二次冷却阶段的再循环流的有用气体氯和HCl组分(后文称为“清洗气”)再循环回反应器，特别有利地使用了源于反应水的分离(相分离装置或逆流塔)的饱和浓盐酸。为此，离开气提塔的浓盐酸被冷却并在吸收塔中在加压下以滴流膜的形式和处于压缩压力下的清洗气逆流接触。通过利用氯在浓盐酸中的良好溶解性和冷却至低至饱和温度的浓盐酸对另外的HCl的增高的吸收性，这种盐酸被进一步浓缩并溶进氯。在这种操作过程中，由于溶剂化热，所述酸变热。将这种盐酸减压到标准压力并和排出的热的反应水/盐酸混合后导入到汽提塔中。使用从底部逆流导入的原料氧气作为载气将盐酸中的氯和过量HCl带走，其中所述酸幅地溶剂化热的消除而被冷却。冷却后的盐酸再加压导入到吸收塔中而可再开始负荷循环。这样，可以除去几乎所有来自清洗气流的少量氯和HCl气体的残留。为此也并不需要外加介质。所负荷的氧被导入到反应器中。反应水相关的盐酸可以所需浓度排放而构成了有价值的第二种产品。最终，事实上所有离析物和产品流均具有热力功去履行其实际功能以外的功能而协助避免外加介质的使用。在所述方法特别有利的变体中，从相分离装置出来的反应水/盐酸流并没有立即被冷却并在顶部重新导入，其中只有和反应水相应的量-->被导入到汽提塔中，代之，整个盐酸循环流被通入到汽提塔中，在那里用原料氧气和可选地的另外的输入来汽提，然后被冷却和重新导入到相分离装置中。这样，来自产品气流并经汽提塔再排出本文档来自技高网...

【技术保护点】
在氯化氢氧化成氯和水过程中包括在反主尖器中产生的氯、氯化氢、氧气和水蒸汽的反应气体的处理方法，其特征在于： ａ）将从反应器（１）导出的反应气体冷却，直到反应水和氯化氢以浓盐酸的形式冷凝； ｂ）在相分离塔（３）中从反应气体中将浓盐酸分离出来并加以排放； ｃ）将已除去实际量的水和一部分氯化氢的剩余反应气体通过干燥塔（６）而进行后干燥； ｄ）将离开干燥塔（６）的包括氯气、氧气和氯化氢的后干燥的反应气体通过压缩器（７）压缩到１－３０巴、优选２－１０巴的压力； ｅ）将压缩的反应气体通过冷却的氯同流换热器（８），其中非常大部分的氯被液化；和 （ｆ）不能在氯同流换热器（８）中冷凝的反应气体组分被至少部分地返回到反应器（１）中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 1995-9-26 19535716.71.在氯化氢氧化成氯和水过程中包括在反主尖器中产生的氯、氯化氢、氧气和水蒸汽的反应气体的处理方法，其特征在于：a)将从反应器(1)导出的反应气体冷却，直到反应水和氯化氢以浓盐酸的形式冷凝；b)在相分离塔(3)中从反应气体中将浓盐酸分离出来并加以排放；c)将已除去实际量的水和一部分氯化氢的剩余反应气体通过干燥塔(6)而进行后干燥；d)将离开干燥塔(6)的包括氯气、氧气和氯化氢的后干燥的反应气体通过压缩器(7)压缩到1-30巴、优选2-10巴的压力；e)将压缩的反应气体通过冷却的氯同流换热器(8)，其中非常大部分的氯被液化；和(f)不能在氯同流换热器(8)中冷凝的反应气体组分被至少部分地返回到反应器(1)中。2.按照权利要求1的方法，其特征在于在氯同流换热器(8)中在阶段e)所需的冷凝能力通过将从氯同流换热器(8)导出的压缩液氯减压和气化来产生。3.按照权利要求1-2的方法，其特征在于热反应气体一离开反应器(1)后就立即和冷却的浓盐酸在喷射冷凝器(2)中接触。4.按照权利要求3的方法，其特征在于将在喷射冷凝器(2)中产生的反应气体/冷凝液混合物通过包括逆流塔(3)的相分离装置，在其底部排放液态盐酸；并且一盐酸分流被分出、冷却并循环通过逆流塔(3)，其中事实上所有水蒸汽冷凝出来，并且溶于冷凝液中的氯化氢作为浓盐酸从反应气体中分离出来。5.按照权利要求1-4的方法，其特征在于：a)没有在氯同流换热器(8)中冷凝的反应组分在后冷却阶段(11)至少部分被冷凝；b)在后冷却阶段(11)冷凝的氯和来自氯同流换热器(8)的氯的主流混合；和c)没在后冷凝阶段(11)冷凝的其余氯和其它不能冷凝的反应组分一起被送回反应器(1)。6.按照权利要求5的方法，其特征在于：a)将没在后冷却阶段(1)冷凝的剩余气体组分分流送到吸收塔(15)并在其中用冷却的盐酸涤气；b)将出现于吸收塔(15)并吸收了氯和氯化氢的盐酸减压并和逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：F杰斯特曼，J施奈德，HU杜马斯多夫，H哈勒，FR明茨，H沃尔德曼，
申请(专利权)人：拜尔公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]