一種處理氣固相氯化高聚物尾氣的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于氯堿化工氯氣處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種處理氣固相氯化高聚物尾氣的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氯氣是一種重要而用途廣泛的化工產(chǎn)品，是生產(chǎn)眾多含氯化學品的重要原料，主要用于有機合成，如生產(chǎn)聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、合成橡膠、合成纖維、燃料、農(nóng)藥、漂白劑、消毒劑、溶劑等，以及其他氯化物。在現(xiàn)代工業(yè)中氯氣主要通過電解食鹽水得到，同時副產(chǎn)燒堿，形成所謂的氯堿工業(yè)。
[0003]在眾多的氣固相法氯化高聚物反應裝置如氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化石蠟等的氣固相氯化反應過程中，含水會造成設(shè)備腐蝕嚴重，影響氯化效果;含氧過高可能會導致氯化過程中物料自燃、影響氯化反應效果等；雜質(zhì)的含量過高會影響物料的白度以及加工性能等;氯化氫是氯化反應過程中的副產(chǎn)物，允許一定濃度的存在，但濃度太高就會影響氣固相氯化反應進行。因此氣固相氯化高聚物反應裝置對氯氣的純度要求較高，尤其是含水、含氧、雜質(zhì)的含量，對氯化氫的含量要求并不苛刻，但在氯化反應的過程中消耗等摩爾的氯氣就會產(chǎn)生等摩爾的氯化氫，經(jīng)過積累氯化氫含量越來越高，當氯化氫的濃度達到一定值就需要除去氯化氫，保證氯化氫的含量在一定范圍內(nèi)，增加原料氣中氯氣的濃度。雖然現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)可以將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣，但在轉(zhuǎn)化的過程中混合氣中會帶有催化劑顆粒，副產(chǎn)物水，甚至含有氧氣，往往因為處理混合氣的工藝裝置與氣固相法氯化反應裝置不匹配、操作難度大、投資成本高、能耗高等一系列原因放棄了將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣之后直接回用。因此工業(yè)生產(chǎn)中一般通過排出一部分混合氣體，然后補充高純的氯氣來提高反應氣體中氯氣的濃度。但這樣的方式造成了氯氣的利用率低，排出的氯氣和氯化氫繼續(xù)處理還會造成生產(chǎn)成本上升。甚至這樣的處理方式在某種程度上會增加企業(yè)的負擔，此時也常常出現(xiàn)個別企業(yè)犧牲環(huán)境獲取企業(yè)利益的環(huán)保問題。因此將副產(chǎn)的氯化氫直接轉(zhuǎn)化為氯氣后循環(huán)使用，實現(xiàn)氯元素的閉路循環(huán)和反應過程的零排放，一方面將解決氯化氫大量過剩和氯氣生產(chǎn)的高電耗問題，一定程度上滿足工業(yè)上對氯氣不斷增長的需求，帶來巨大的經(jīng)濟效益;另一方面，也將促進氯堿平衡；同時將能解決氯氣、氯化氫造成的的污染問題，為環(huán)境保護做出巨大貢獻。不僅如此，氯化氫制氯氣工藝的成功開發(fā)，還將對許多重大的化工過程產(chǎn)生決定性的影響，促進許多新工藝和高附加值的產(chǎn)業(yè)的誕生。
[0004]專利和文獻中有關(guān)氯化氫制取氯氣的方法有很多。如電解法:將副產(chǎn)氯化氫通過電解轉(zhuǎn)化為Cidra2,可分為干法和濕法，屬于比較傳統(tǒng)的方法;直接氧化法:利用NO2, SO3,NaHSO4和混合酸HNO3MSO4等無機氧化劑直接氧化HCl制備⑴的一種方法，反應在液相進行，典型的有Weldson法、KCl -Chlor過程等;催化氧化法:在催化劑存在下以空氣或氧氣作為氧化劑氧化HCl生成Ch的方法。
[0005]對于氣固相氯化高聚物反應裝置產(chǎn)生的尾氣通過催化氧化法將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣，轉(zhuǎn)化率可以接近100%，但反應過程中由于有氧氣的參與，因此在反應后的混合氣中會有水存在，同時還會有一定含量的氧氣存在，以及被反應后的氣體帶出催化氧化系統(tǒng)的催化劑顆粒。如果催化氧化反應過程中使用空氣作為氧化劑，也會有惰性氣體進入混合氣?，F(xiàn)有技術(shù)對于水和氯化氫的去除通常是通過冷卻、水洗、干燥的方法;對于氧氣以及其他惰性氣體的去除有變壓吸附法、低溫精餾法、吸收解析法等等。
[0006]中國專利102502498A公布了一種分離回收氯化氫催化氧化混合氣中氯氣和氧氣的方法，所述方法首先用水洗塔吸收氯化氫，濃硫酸干燥脫水，最后通過變壓吸附裝置回收氯氣和氧氣。該裝置雖然可以得到純度較高的氯氣，但是通過濕法去除氯化氫的過程中使得后續(xù)干燥塔除水負荷加重，實際生產(chǎn)中很有可能造成干燥后氣體含水依然很高，無法適用于氣固相氯化高聚物反應裝置的狀況；同時采用變壓吸附裝置，配套設(shè)備較多，使得處理流程變得復雜，設(shè)備投資費用高，能耗高，因此不適用于氯化反應裝置。
[0007]中國專利1129192A公布了一種氯化氫的氧化方法，所述方法提出針對氯化氫催化氧化后的混合氣體首先用鹽熔體冷卻混合氣去除大部分氯化氫和水，之后用硫酸干燥除去剩余的氯化氫和水，最終通過壓縮冷卻的方法分離液氯和剩余的氣體，所述剩余的氣體循環(huán)到催化氧化反應區(qū)。所述專利的缺點是未考慮混合氣體所攜帶的雜質(zhì)如何去除;通過鹽熔體冷卻的方法去除氯化氫的過程中分離不徹底，而且使用鹽熔體對于工業(yè)化裝置來說成本較高。
[0008]中國專利101448737A公布了一種從氯化氫和氧氣制備氯氣的方法，所述專利首先將反應后的氣體冷卻除去水和氯化氫，之后通過濃硫酸干燥，最后將干燥氣體通過膜分離法選擇性的分離出氯氣，最終得到純度較高的氯氣。所屬專利的分離方法未考慮混合氣體所攜帶的雜質(zhì)如何去除;通過膜分離法分離氣體，分離膜密度必然要求很細，使用過程中對分離膜的保護要求很高，維護要求也較高，無形之中導致了投資成本較大，后期維護費用更是很大，不適用于工業(yè)化的氯化反應裝置。
[0009]中國專利202011744U公布了一種由HCl氧化法的產(chǎn)物氣體分離氯的方法，所述專利首先將反應后的氣體冷卻除去水和氯化氫，之后通過濃硫酸干燥，最后將干燥氣體通入具有一個或多個形成精餾段和提餾段的蒸餾塔進行操作，最終得到純度較高的液氯。所屬專利的分離方法未考慮混合氣體所攜帶的雜質(zhì)如何去除;通過一個或多個形成精餾段和提餾段的蒸餾塔進行操作的方法使得工藝裝置復雜，控制過程中復雜，投資成本高，成套處理混合氣的裝置占地面積也會很大。
[0010]綜合對現(xiàn)有技術(shù)的分析，由于氣固相氯化高聚物反應過程允許一定濃度氯化氫以及惰性氣體的存在，但對含氧、含水，雜質(zhì)含量要求較高，對于氯化反應過程產(chǎn)生的混合氣進行催化氧化過程，催化氧化反應后的混合氣體包括氯氣、水、微量氯化氫、氧氣、雜質(zhì)(催化劑顆粒)、其他惰性氣體。對混合氣的的處理達到含水小于30ppm，氯化氫含量小于50ppm，氧氣含量小于30ppm，即可直接循環(huán)進入氣固相氯化高聚物反應裝置中循環(huán)使用?，F(xiàn)有對于氣固相氯化高聚物反應裝置尾氣中氯化氫催化氧化后混合氣體的處理裝置存在未考慮催化氧化后氣體攜帶的催化劑顆粒如何去除，裝置均較為復雜，投資成本大，能耗高，操作難度大等缺點，因此處理后的氯氣都不適于直接回用于氣固相氯化高聚物反應裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為解決上述問題，本實用新型的目的在于針對氣固相氯化高聚物反應裝置的尾氣提供一種工藝流程簡單、操作容易、投資成本低、適應性強、處理效果好、低能耗的處理裝置。
[0012]本實用新型采取的技術(shù)方案為:一種處理氣固相氯化高聚物反應尾氣的系統(tǒng)，包括氣固相氯化高聚物反應系統(tǒng)1、氯化氫催化氧化系統(tǒng)2、除塵裝置3、冷卻分離器4、干燥塔5、氯氣壓縮機6、高壓冷卻液化分離器7、氯氣緩沖罐8;其特征在于氣固相氯化高聚物反應系統(tǒng)I之后聯(lián)接氯化氫催化氧化系統(tǒng)2，氯氣緩沖罐中8的氯氣循環(huán)至氣固相氯化高聚物反應系統(tǒng)I，氯化氫催化氧化系統(tǒng)2、除塵裝置3、冷卻分離器4、干燥塔5、氯氣壓縮機6、高壓冷卻液化分離器7、氯氣緩沖罐8順序聯(lián)接，所述系統(tǒng)處理后的氯氣含氧小于30ppm，含水小于30ppm，氯化氫含量小于50ppm，直接循環(huán)至氣固相氯化高聚物反應系統(tǒng)。
[0013]如上所述自氣固相氯化高聚物反應系統(tǒng)I出來的混合氣體包括氯氣、氯化氫以及其他惰性氣體的尾氣，隨后所述混合氣體進入氯化氫催化氧化系統(tǒng)2，在催化氧化反應過程中氯化氫被轉(zhuǎn)化為氯氣，氧化劑為氧氣或者壓縮空氣，不管氧氣是否過量，催化氧化后的混合氣體中都會含有一定量的氧氣，同時反應過程中還會產(chǎn)生副產(chǎn)物水。因此催化氧化后的混合氣體包括氯氣、水、氯化氫、氧氣、雜質(zhì)(一般為催化劑顆粒)、其他惰性氣體。由于氣固相氯化高聚物反應過程諸如氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化石蠟等的反應過程，允許一定濃度氯化氫和惰性氣體的存在，只要原料氣中氯化氫的濃度在一定范圍內(nèi)即可，但對含氧、含水、雜質(zhì)含量的要求極高。必須嚴格的控制水、氧氣、雜質(zhì)的含量