利用回收热由氢和氯直接合成氢氯酸的设备和反应器制造技术

本发明专利技术涉及用于由氯和氢合成HCl的反应器（1），包括称作炉（7）的底部以及称作换流器（8）的顶部，所述炉（7）包括位于其底部的燃烧器（2），该燃烧器（2）被供应有氯和氢以形成气态HCl，所述换流器（8）同轴布置在所述炉（7）之上，并且所述换流器（8）包括多个与热传递液接触的管（31）。所述炉（7）中的反应气体通过所述管（31），并且所述热传递液在所述管（31）之间的空间内流动。在所述炉（7）和所述换流器（8）之间布置有其上连接有所述换流器（8）的所述管（31）的穿孔管式板（38）。所述反应器（1）的特征在于：所述反应器（1）中与气态HCl接触的全部内壁均由金属合金制成，并且在所述炉（7）中，与气态HCl接触的所述壁的内表面的至少一部分是由包含至少20重量%的镍的合金制成的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用回收热由氢和氯直接合成氢氯酸的设备和反应器
本专利技术涉及化工领域，更具体而言，涉及通过氢和氯之间的直接反应从而直接合成气态氢氯酸的设备和反应器，这使得能够以加压饱和蒸汽的形式回收来自于所述反应的至少部分热量。
技术介绍
工业合成氢氯酸的一种方式是使氢和氯在气相中直接反应：H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g)。该反应是高度放热的（约产生92kJ/摩尔HCl），并产生约2500℃至3000℃的火焰温度。因此，必须持续地冷却反应器，通常通过水或水蒸汽等流体进行冷却。这种用于直接合成氢氯酸的单元所消耗的冷却水是很可观的。通常，这种方法包括两个步骤：（i）通过上文所述的反应在反应器（也称之为“炉”）中形成气态HCl，（ii）在吸收器中使该气体被吸收于水中，从而制备液体氢氯酸。合成炉和吸收器必须经过冷却。由该方法得到的液体酸也须如此。对该方法残余热的使用是评价其经济性的重要因素。专利申请EP1671926A1（SGLCarbonAG）描述了一种从直接合成HCl的炉内回收热的方法，其中使用了冷却水作为溶剂或作为另一工艺的反应物。然而，高压蒸汽在工业上的用途更为广泛，人们希望能够以该形式最大化地利用用于直接合成HCl的方法的残余热。在许多文献（例如，专利申请DE108493(SiemensPlaniawerke)）中都描述了这种反应器，并且市场上已存在这种合成单元。专利申请FR2525202（LeCarboneLorraine）描述了这样一种装置，该装置的目的是通过适当地选择炉和吸收器的不同区域中冷却液体的温度，从而提高加压蒸汽形式的热回收率。欧洲专利文献EP0103863B1（LeCarboneLorraine）描述了一种合成用单元，其中燃烧器位于顶部，火焰被引导向下，其中气态HCl的吸收水滴落到反应器的内壁上并逐渐变得富含HCl，其中冷却水逆向流动并冷却反应器壁，其中反应器壁设置有热交换组件和管。向反应器的室内引入水会产生腐蚀问题，因而需要使用石墨作为反应器的构成材料。专利申请FR2628092（SigriGmbH）描述了一种用于直接合成氢氯酸的炉，其中热传递液在热交换器（形成炉中段的壁）与蒸汽发生器之间流动，以产生温度介于170℃和230℃之间且压力为至少7巴的饱和蒸汽。根据现有技术，如前述文献FR2525202中所述，炉和吸收器由石墨制成。欧洲专利文献EP0497712B1描述了LeCarboneLorraine公司的商品名为USL的炉，其完全由石墨制成。人们曾经使用过陶瓷材料，然后使用过金属材料（参见专利文献DE506634(&Haas)、FR938010(SocietaelettricaedelettrochimicadelCaffaro)和DE857343(Chlorberag)）。然而，使用金属会对炉内的温度选择构成限制。的确，根据前述专利文献FR2628092的教导，可将钢用于炉中的最热部分，但是一旦有发生水冷凝（即，形成液体氢氯酸）的可能性时，则必须使用石墨以防止炉中元件被腐蚀。石墨是易于加工的材料，但是布置于该材料中的管并不能耐受高压；在实际操作中，该压力被限制为约3.5巴（例如，参见专利文献FR2525202），其对应于蒸气温度为约134℃。专利文献FR2628092中所描述的装置仅从炉的中段提取热；该中段形成热交换器并且由金属制成，这能够获得约7巴的更高压力。专利文献WO01/25143（NorskHydroASA）描述了一种以高压蒸汽的形式回收热的合成反应器；该反应器包括炉部分、换流器部分和吸收器，并且该反应器是由金属材料制成的。该反应器的特征在于存在弯管（elbow），并且换流器部分的位置相对于炉而侧向偏离，并且吸收器的位置与炉相邻。根据该专利申请的描述，其并非实施方案而是一种构想，因此，几乎未提供构建细节。弯管的存在使得能够得到特别紧凑的构造，特别是可限制设备的总高度，从而减轻其总重量。然而，弯管的存在需要使用法兰，而法兰存在缺点。法兰需要合适的密封件且需要维护。法兰常常存在产生冷点（coldspot）的风险，因此存在发生冷凝的风险，进而存在由于局部形成液体氢氯酸而造成腐蚀的风险。水平法兰（horizontalflange）最终存在产生机械应力的风险，特别是在存在热循环的情况下，这可导致断裂。本专利技术的目的是克服已知的反应器和设备的一些缺点。本专利技术的反应器或设备旨在使得能够制备浓的氢氯酸（浓度高达38%）并产生压力为至少7巴（143℃下获得）、优选至少10巴（165℃下获得）、更优选至少14巴（195℃下获得）、更优选至少16巴（201℃下获得）的饱和蒸汽。该反应器或该设备必须具有尽可能长的寿命和维护周期，因此必须尽可能好地耐受均匀腐蚀。为了能够在最佳安全条件下操作，必须不能存在任何局部腐蚀的风险，特别是由形成冷点而造成的局部腐蚀，并且通常必须坚固、可靠且耐用。如此，特别希望将可通过任何热循环而增强的机械张力和应力降至最低，并且希望将可限制反应器或其某些部件的寿命的蠕变降至最低水平。
技术实现思路
本专利技术的第一主题是一种用于由氯和氢合成气态HCl的反应器，包括称作底部的炉以及称作顶部的换流器，所述炉包括位于其底部的燃烧器，该燃烧器被供应有氯和氢以形成气态HCl。所述换流器同轴布置在所述炉之上，并且所述换流器包括多个与热传递液接触的管，所述炉中的反应气体流经所述管，所述热传递液在所述管之间的空间内流动。在所述炉和所述换流器之间布置有穿孔管式板，其中所述换流器的所述管连接在所述穿孔管式板上。所述反应器的特征在于：所述反应器中与气态HCl接触的全部内壁是由金属合金制成的，并且在所述炉中，与气态HCl接触的所述壁的内表面的至少一部分由包含至少20重量%的镍的合金制成，并且优选与气态HCl接触的所述壁的全部内表面均由该合金制成。更优选的是，该合金包含至少25重量%的镍，更优选包含至少30重量%的镍。在具体实施方案中，炉中与气态HCl接触的内壁的内表面（优选全部该内表面）是由包含至少20重量%的镍（优选至少25%的镍、更优选至少30%的镍）的合金制成的。在具体实施方案中，由包含至少20重量%的镍的合金制成的所述表面是通过沉积含有该合金的内衬实现的，所述沉积优选通过堆焊技术、镀覆、松衬、钎焊、超声速火焰喷涂、或等离子转移弧焊进行。其最小厚度为2mm，优选为3mm。根据本专利技术的反应器中的炉具有被称作燃烧室的底部，该燃烧室基本上呈圆柱状并且包围所述燃烧器。所述燃烧室可与所述炉分离。所述燃烧室具有双层金属壁，热传递液在这两层壁之间流动。根据本专利技术的反应器具有在向上的方向上变细的锥形的顶部，并且具有以弯管的形状布置的出口，所述顶部具有双层金属壁，热传递液在这两层壁之间流动。或者，在所述燃烧室的壁之间流动的所述热传递液的回路与在所述反应器的所述顶部的壁之间流动的所述热传递液的回路相连。本专利技术的第二主题是一种用于所述反应器的炉、或者该反应器中的炉，其具有上述技术特征。第三主题是一种用于所述反应器的炉的燃烧室，或者所述反应器中的燃烧室，其特征在于：-其具有基本上为圆柱状的形状，并且包围所述燃烧器，-其能够与所述炉分离，-其具有双层金属壁，以使热传递液可在这两层壁之间流动。本专利技术的第四主题是一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由氯和氢合成气态HCl的反应器（1），包括称作炉（7）的底部以及称作换流器（8）的顶部，所述炉（7）包括位于其底部的燃烧器（2），该燃烧器（2）被供应有氯和氢以形成气态HCl，所述换流器（8）同轴布置在所述炉（7）之上，并且所述换流器（8）包括多个与热传递液接触的管（31），所述炉（7）中的反应气体通过所述管（31），所述热传递液在所述管（31）之间的空间内流动，在所述炉（7）和所述换流器（8）之间布置有穿孔管式板（38），其中穿孔管式板（38）上连接有所述换流器（8）的所述管（31），所述反应器（1）的特征在于：?所述反应器（1）中与气态HCl接触的全部内壁是由金属合金制成的，并且?在所述炉（7）中，与气态HCl接触的所述壁的内表面的至少一部分是由包含至少20重量%的镍的合金制成的，优选由包含至少25重量%的镍的合金制成，更优选由包含至少30重量%的镍的合金制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.31 FR 11009891.一种用于由氯和氢合成气态HCl的反应器(1)，包括位于底部的炉(7)以及位于顶部的换流器(8)，所述炉(7)包括位于其底部的燃烧器(2)，该燃烧器(2)被供应有氯和氢以形成气态HCl，所述换流器(8)同轴布置在所述炉(7)之上，并且所述换流器(8)包括多个与热传递液接触的管(31)，所述炉(7)中的反应气体通过所述管(31)，所述热传递液在所述管(31)之间的空间内流动，在所述炉(7)和所述换流器(8)之间布置有穿孔管式板(38)，其中穿孔管式板(38)上连接有所述换流器(8)的所述管(31)，所述反应器(1)的特征在于：-所述反应器(1)中与气态HCl接触的全部内壁是由金属合金制成的，并且-在所述炉(7)中，与气态HCl接触的所述壁的内表面具有通过沉积包含至少20重量％的镍的合金制成的内衬。2.根据权利要求1所述的反应器(1)，其特征在于：-在所述炉(7)中，与气态HCl接触的所述壁的内表面具有通过沉积包含至少25重量％的镍的合金制成的内衬。3.根据权利要求1所述的反应器(1)，其特征在于：-在所述炉(7)中，与气态HCl接触的所述壁的内表面具有通过沉积包含至少30重量％的镍的合金制成的内衬。4.根据权利要求1所述的反应器(1)，其特征在于：所述炉(7)中与气态HCl接触的所述壁的全部内表面是由包含至少20重量％的镍的合金制成的。5.根据权利要求1所述的反应器(1)，其特征在于：所述炉(7)中与气态HCl接触的所述壁的全部内表面是由包含至少25重量％的镍的合金制成的。6.根据权利要求1所述的反应器(1)，其特征在于：所述炉(7)中与气态HCl接触的所述壁的全部内表面是由包含至少30重量％的镍的合金制成的。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的反应器(1)，其特征在于：所述沉积通过选自由堆焊技术、镀覆、松衬、钎焊、超声速火焰喷涂、等离子转移弧焊组成的组中的技术进行。8.根据权利要求7所述的反应器(1)，其特征在于：所述内衬的最小厚度为1mm。9.根据权利要求7所述的反应器(1)，其特征在于：所述内衬的最小厚度为2mm。10.根据权利要求7所述的反应器(1)，其特征在于：所述内衬的最小厚度介于2mm和3mm之间。11.根据权利要求1至6中任意一项所述的反应器(1)，其特征在于：所述炉(7)具有被称作燃烧室(48)的底部，该燃烧室(48)基本上呈圆柱状并且围绕在所述燃烧器(2)周围，并且该燃烧室(48)能够与所述炉(7)分离，并且特征在于，所述燃烧室(48)具有双层金属壁，热传递液在这两层壁之间流动。12.根据权利要求11所述的反应器(1)，其特征在于：其具有在向上的方向上变细的锥形的顶端(47)，并且具有以弯管的形状布置的出口，所述顶端(47)具有双层金属壁，热传递液在这两层壁之间流动。13.根据权利要求1至6中任意一项所述的反应器(1)，其特征在于：所述与气态HCl接触的所述壁由包含至少20重量％的镍的合金制成。14.根据权利要求1至6中任意一项所述的反应器(1)，其特征在于：所述与气态HCl接触的所述壁由包含至少25重量％的镍的合金制成。15.根据权利要求1至6中任意一项所述的反应器(1)，其特征在于：所述与气态HCl接触的所述壁由包含至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：热雷米·伯努瓦，热罗姆·梅拉德，
申请(专利权)人：美尔森法国PY有限公司，
类型：
国别省市：