一种氯化反应系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种氯化反应系统，所述氯化反应系统包括相互连接的氯化反应器和冷却器，所述氯化反应器为低温氯化反应器，所述冷却器为降膜冷却器，所述降膜冷却器的换热管上设置有可置换的布液头；本实用新型专利技术所述氯化反应系统对关键部位更换材质可以延长设备使用寿命，通过增加特殊的布液头实现降膜换热，提高换热效率，降低循环水用量，同时达到降低能耗的作用。能耗的作用。能耗的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种氯化反应系统


[0001]本技术属于采用化工
，具体涉及一种氯化反应系统。

技术介绍

[0002]1，2
‑
二氯乙烷(简称EDC)，是一种重要的化工原料，用途广泛，主要用于生产氯乙烯，进一步聚合生产聚氯乙烯(PVC)，同时也可以作为有机溶剂以及生产乙撑胺等化学品的原料。
[0003]直接氯化法生产1，2
‑
二氯乙烷是使乙烯与氯气在三氯化铁催化剂的作用下反应生成二氯乙烷(EDC)和氯化氢(HCL)。
[0004]节能降耗是当今化工行业发展的必然趋势，这使得高温氯化成为乙烯直接氯化反应的主要发展方向。但低温氯化有着温度压力较易控制，生产稳定，特别是对乙烯原料纯度要求较低，能够回收其他工序的“乙烯尾气”，可以减少对环境污染和废气的排放等特点，如果能够解决能耗高的问题，将高温氯化与低温氯化联合使用，实现两种工艺的优势互补，能够为企业节约运行成本。
[0005]氯气在混合液环境下对设备的腐蚀是一个较为复杂的问题。理论上讲，低温氯化反应的反应温度下(50～55℃)，可以使用碳钢作为设备材质。但长期生产实践证明，整体使用碳钢材质，无法设备保证长期稳定运行。
[0006]与高温氯化反应不同，低温氯化反应工艺流程中，FeCl3作为反应催化剂，随着产物一起排除。为了维持氯化反应，需要不断补充FeCl3以便维持反应继续进行。部分设备本体的材质即为碳钢，可以提供Fe元素与Cl2反应生成FeCL3。优先“牺牲”使哪一部分材质提供Fe元素，是至关重要的。综合考虑设备材质，既要保证设备的运行周期，也要考虑催化剂的自动补充，材质的搭配选择至关重要。
[0007]专利技术专利CN107074693A介绍了一种用于合成1，2
‑
二氯乙烷的方法和装置，通过一种在催化剂存在的条件下由乙烯和氯气通过乙烯的低温直接氯化合成1，2
‑
二氯乙烷的装置，在该条件下合成的1，2
‑
二氯乙烷被冷凝出来而乙烯和氯气为气态，其中可调节反应器中乙烯与氯气的化学计量比以使乙烯过量存在。在其所述方法和装置中，反应器中的反应需在乙烯过量的情况下进行，因此引入反应器中的氯气基本上被消耗以合成1，2
‑
二氯乙烷减少了除1，2
‑
二氯乙烷之外的更高度氯化的副产物的形成。但此反应装置是通过降低氯气减少了反应器中的腐蚀来延长反应器寿命，并没有通过改变装置本身材质来延长反应器寿命。

技术实现思路

[0008]为解决直接氯化法导致设备腐蚀严重、使用周期短，反应能耗高的问题，本技术提出一种氯化反应系统。
[0009]本技术所述氯化反应系统包括相互连接的氯化反应器和冷却器，所述氯化反应器为低温氯化反应器，所述冷却器为降膜冷却器，所述降膜冷却器的换热管上设置有可
置换的布液头。
[0010]进一步的，所述低温氯化反应系统的结构为：低温氯化反应器和降膜冷却器相互连接，所述降膜冷却器设有多个进出口，分别为顶部的气相出口，上部的氮气进口，中部设有EDC液体出口及EDC液体回流口；所述降膜冷却器的下部两端设有两块管板，在两块管板中间设有多个竖直分布的换热管，所述降膜冷却器的下部两侧分别设有循环水进口和循环水出口。
[0011]单位质量的乙烯与氯气的氯化反应所放出的反应热是固定的，为稳定的工艺生产参数，换热效率越低，所需循环水量越大，反之亦然。所以提高换热系数，可以降低循环水的使用量，同时达到降低能耗作用。本技术通过在换热管上方设置特殊结构的可置换的布液头，使EDC液膜均布，实现降膜冷却器的效果，提高换热效率，降低循环水使用量。
[0012]进一步的，所述低温氯化反应器包括U型段和循环段，由于氯气对碳钢的腐蚀作用，使得传统的碳钢管板和接管的焊接管接头成为极易腐蚀的部位，腐蚀会导致物料进入循环水系统，影响整个系统的运行，本技术在低温氯化反应器的U型段位置使用镍材复合板或镍合金板，在增加少量投资的基础上，解决了设备稳定生产的问题。
[0013]由于反应压力较低，材质选择对壁厚的影响可以忽略。除上述的U型段选择铜镍合金复合板之外，其他部分的设备(循环段)选择强度较低的碳素结构钢，降低应力腐蚀倾向将易于更换的布液头选用强度较高的碳钢材质，由于流道面积的变化，使液体流速增加，对布液头的冲刷腐蚀大于其他碳钢筒体。通过不同位置材质、结构的设计，实现催化剂补充和“选择性”腐蚀的问题。同时当布液头腐蚀严重的情况下，也会影响降膜冷却器的换热效果，会通过生产运行中的工艺参数变化反映出来，提示生产单位及时进行更换，并检查其他部位的腐蚀情况，避免重大事故的发生。
[0014]所述U型段材质为镍材复合板或镍合金板，所述循环段的材质为碳素结构钢，优选为Q235B材质，所述U型段为NiCu30材质或Incoloy系列材质；所述布液头为碳钢材质，优选为Q370材质。
[0015]进一步的，所述布液头包括内部空心圆筒状静液柱，所述静液柱下部外围设有布液柱，所述静液柱中部外围设有肩板，肩板下部紧贴布液柱上表面，所述肩板上设有引流槽；所述静液柱外壁设有沿长度方向延伸的第一螺旋槽，布液柱外壁设有沿长度方向延伸的第二螺旋槽，所述静液柱的第一螺旋槽与布液柱内壁形成第一螺旋通道，所述布液柱的第二螺旋槽与换热管内壁形成第二螺旋通道。
[0016]所述第一螺旋通道和第二螺旋通道，均可使液体行成液膜螺旋下降，同时增加流速优先腐蚀这个部分，提供铁离子作为催化剂。
[0017]可选的，所述第一螺旋槽和第二螺旋槽均设置多个且等距分布，所述第一螺旋槽和第二螺旋槽均呈直线型、Z字形、S字形或螺旋线型中的任意一种。
[0018]进一步的，所述静液柱与布液柱的高度比为1:1
‑
3:1。
[0019]进一步的，所述肩板的引流槽设有多个且等距分布。
[0020]可选的，所述氯化反应系统单独使用或与高温直接氯化系统联合使用。
[0021]与现有技术相比，本技术的有益效果为：
[0022]1.本技术所述氯化反应系统通过对关键部位更换使用材质，可延长设备使用寿命。
[0023]2.通过布液头的材质设计，在补充氯离子作为催化剂的同时，实现“选择性腐蚀”，保护其他碳钢部分，并提供可监控的数据参数，实现更换预警功能；当优先腐蚀发生在布液头的时候，可以通过换热效果的变化，实现腐蚀严重性的“监控”，避免突发事故的发生。
[0024]3.增加特殊结构的布液头实现降膜换热，增强了换热效果，降低循环水的用量，可极大节约工业用水提高换热效率。
附图说明
[0025]图1为本技术的低温氯化反应系统结构示意图
[0026]图2为布液头结构示意图
[0027]图3为布液头剖面图
[0028]图4为布液头安装示意图
[0029]图中：1
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氯气进口；2
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乙烯进口；3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氯化反应系统，其特征在于，包括相互连接的氯化反应器和冷却器；所述冷却器为降膜冷却器，所述降膜冷却器的换热管上设有可置换的布液头；所述氯化反应器为低温氯化反应器，所述低温氯化反应器包括U型段和循环段，所述U型段为镍材复合板材质或镍合金板材质U型段，所述循环段为碳素结构钢材质循环段。2.根据权利要求1所述的氯化反应系统，其特征在于，所述降膜冷却器设有多个进出口，分别为顶部的气相出口，上部的氮气进口，中部设有EDC液体出口及EDC液体回流口；所述降膜冷却器的下部两端设有两块管板，在两块管板中间设有多个竖直分布的换热管，所述降膜冷却器的下部两侧分别设有循环水进口和循环水出口。3.根据权利要求1所述的氯化反应系统，其特征在于，所述布液头为碳钢材质的布液头。4.根据权利要求3所述的氯化反应系统，其特征在于，所述布液头为Q370材质的布液头。5.根据权利要求1所述的氯化反应系统，其特征在于，所述布液头包括内部空心圆筒状静液柱，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦斌，孙砚祥，王永建，赖殿琛，
申请(专利权)人：天津渤化工程有限公司，
类型：新型
国别省市：