[發(fā)明專利]一種制備氯甲烷和氨的裝置及其方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910074774.8
• 申請(qǐng)日: 2009-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN101579611A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張向京;胡永琪;劉玉敏;趙風(fēng)云;劉潤靜;王建英;姜海超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J8/02
• 分類號(hào): B01J8/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工工藝及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用氯化銨和甲醇?xì)夤滔喾ㄖ苽渎燃淄楹桶钡墓に嚪椒ê脱b置。

背景技術(shù)

在聯(lián)堿生產(chǎn)過程中，有大量的副產(chǎn)物氯化銨生成。目前，氯化銨主要用作農(nóng)用肥料，且供大于求，使氯化銨售價(jià)一直在低位徘徊。對(duì)氯化銨下游產(chǎn)品的開發(fā)一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。長期以來，氯化銨下游產(chǎn)品的開發(fā)主要集中在氯化銨的分解上，其主要目的是回收氨，而分解產(chǎn)生的大量氯化氫或氯氣的出路將成為新問題。氯化銨的分子中氯含量66％，理論上每噸氯化銨產(chǎn)生0.68t氯化氫或0.66t氯氣。所以在分解過程中將氯元素直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品而不是氯化氫或氯氣，是比較理想的方法。通過氯化銨與有機(jī)物反應(yīng)，將其分子中的氯引入有機(jī)物分子內(nèi)，使分解過程只回收氨，可以簡化凈化、壓縮、回收氯化氫或氯氣過程，也可使設(shè)備的腐蝕得到減緩。

氯甲烷主要用于制備有機(jī)硅聚合物和進(jìn)一步氯化為其它鹵代烴的原料。近年來，有機(jī)硅產(chǎn)能的迅猛擴(kuò)大對(duì)氯甲烷的生產(chǎn)提出了新的要求。若能實(shí)現(xiàn)由聯(lián)堿法副產(chǎn)的氯化銨與甲醇反應(yīng)生產(chǎn)氯甲烷和氨，不僅是對(duì)我國純堿行業(yè)健康發(fā)展的促進(jìn)，同時(shí)，也可改變有機(jī)硅生產(chǎn)廠家必須建設(shè)配套氯甲烷裝置的現(xiàn)狀。

在二十世紀(jì)50年代初，Olin?Mathieson化學(xué)公司發(fā)明了以氯化銨和甲醇反應(yīng)制備氯甲烷和氨的方法(CA736417，CA748127，CA748130)，提出兩類反應(yīng)工藝：一是將氣態(tài)氯化銨和氣態(tài)醇一起通入裝有催化劑的固定床中進(jìn)行反應(yīng)，催化劑為粒狀氧化鋁，產(chǎn)物除氯甲烷外還有少量甲胺及醚，發(fā)現(xiàn)將副產(chǎn)物加回到原料中再反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為氯甲烷；另一個(gè)是將固體氯化銨與熔融狀態(tài)的催化劑混合，然后與醇反應(yīng)，反應(yīng)后分出催化劑再循環(huán)，催化劑為氯化亞銅。將固體氯化銨氣化需要較多的能量，在350℃分解氣化每摩爾氯化銨需用165.8kJ熱量，由于氯化銨本身傳熱性差，當(dāng)遇熱時(shí)表面收縮，內(nèi)部結(jié)塊阻止進(jìn)一步分解，直接氣化有一定難度，改用高溫有機(jī)溶劑作介質(zhì)時(shí)氯化銨氣化效果較好，但氣態(tài)氯化銨具有很強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求很高。

二十世紀(jì)80年代，日本三菱瓦斯化學(xué)公司在其公開的專利JP57130930、JP58146519和JP58194823中，對(duì)氯化銨和甲醇反應(yīng)制備氯甲烷和氨的反應(yīng)工藝進(jìn)行了改進(jìn)，并進(jìn)一步研究了催化劑的選擇性和產(chǎn)物分離方法，將該工藝向工業(yè)化推進(jìn)了一大步。催化劑可以是活性Al₂O₃，也可以是活性炭或活性炭負(fù)載堿金屬化合物或鋅化物等，氯甲烷的收率最高達(dá)74％。

上述已公開的專利中，采用固定床或流化床反應(yīng)器，且必須先將氯化銨分解再進(jìn)入反應(yīng)器中。盡管部分實(shí)施例的氯甲烷收率可達(dá)到比較高的水平，但由于氯化銨的分解和氯甲烷的合成在兩個(gè)反應(yīng)段內(nèi)進(jìn)行，氯化銨分解產(chǎn)生的氯化氫如果不能和甲醇迅速反應(yīng)而消耗掉，有可能在輸送過程中由于溫度的波動(dòng)再次和氨化合成氯化銨而堵塞管道。另外，整個(gè)過程的能耗較高，氯化氫對(duì)設(shè)備的腐蝕問題也比較嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)在技術(shù)中的的問題，提供一種以氯化銨與甲醇制備氯甲烷和氨的方法和裝置，它具有工藝流程短、轉(zhuǎn)化率高、選擇性好、能耗低、操作平穩(wěn)和容易控制的特點(diǎn)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種制備氯甲烷和氨的裝置，它包括從上至下依次相連的不等徑筒狀體的氣固分離室2、反應(yīng)段3、提升段4；所述氣固分離室2上部的一側(cè)設(shè)有催化劑入口1，旋風(fēng)分離器8位于氣固分離室2的內(nèi)部，所述旋風(fēng)分離器8的上部設(shè)有反應(yīng)混合氣體出口12，并位于氣固分離室2的上部；所述反應(yīng)段3內(nèi)設(shè)有反應(yīng)段加熱器9；所述提升段4下端一側(cè)設(shè)有氯化銨入口5，另一下端側(cè)設(shè)有失活催化劑出口11，所述提升段4的內(nèi)部設(shè)有氣體分布器7，外部設(shè)有提升段加熱器10，所述提升段4的下端與甲醇入口6相連，所述氯化銨入口5設(shè)置在提升段4下部、氣體分布器7的上方。

優(yōu)選的，所述裝置外側(cè)設(shè)置了催化劑溢流裝置13，所述催化劑溢流裝置1?3的兩端分別與反應(yīng)段3的上部和提升段4的底部相連。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)段3和提升段4為兩段不等徑筒體，所述反應(yīng)段3與提升段4的直徑比為2∶1，所述反應(yīng)段3的高徑比為15∶1～25∶1，所述提升段4的高徑比為1∶1～5∶1。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)段3的高徑比為18∶1～24∶1，提升段4的高徑比為2∶1～4∶1。

優(yōu)選的，所述甲醇入口6位于提升段4的下端，所述氣體分布器7位于甲醇入口6的上部，所述氣體分布器7的開孔率為5％～30％。