[發(fā)明專利]氯乙烯合成的串聯(lián)流化床反應(yīng)器及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910091820.5
• 申請日: 2009-08-28
• 公開（公告）號: CN101642693A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 騫偉中;魏飛;羅國華
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B01J8/28
• 分類號: B01J8/28;C07C21/06;C07C17/08
• 代理公司: 北京市立方律師事務(wù)所
• 代理人: 張 磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種由氯化氫與乙炔反應(yīng)合成氯乙烯的設(shè)備及工藝方法，屬于化工設(shè)備及工 藝過程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氯乙烯是合成聚氯乙烯的單體，是一類非常重要的化工中間體。隨著聚氯乙烯材料在包 裝材料等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，氯乙烯及聚氯乙烯的產(chǎn)量迅速提高，中國的年需求量約在800- 1000萬噸左右。

目前工業(yè)化生產(chǎn)氯乙烯的方法有三種，即由乙炔、乙烯或乙烷分別與氯化氫反應(yīng)合成氯 乙烯。乙烯的來源主要為煉油工業(yè)，近年來由于原油價格迅速上升，導(dǎo)致乙烯的價格上升， 雖然其合成技術(shù)成熟，但生產(chǎn)成本高居不下。乙烷的來源為天然的氣田，受地域限制性強(qiáng)。 而乙炔可由電石(由煤炭與鈣的化合物而得)水解得到。在中國由于煤炭資源豐富，乙炔合 成成本相對較低，所以在中國由乙炔法合成氯乙烯有較大的市場空間。

乙炔法合成氯乙烯的原理是將氯化氫和乙炔加熱到100℃左右，通入反應(yīng)器，在負(fù)載型金 屬氯化物催化劑的作用下，在100-180℃下生成氯乙烯。

該過程的關(guān)鍵是要求乙炔要盡可能被轉(zhuǎn)化，這樣氯乙烯的純度才能提高，后序的乙炔回 收負(fù)荷減輕。在工業(yè)上常要求乙炔的轉(zhuǎn)化率大于99％。在工業(yè)上常利用固定床反應(yīng)器進(jìn)行上 述反應(yīng)，由于固定床中的顆粒尺寸大于3毫米，在此放熱反應(yīng)下，顆粒內(nèi)部的溫度常高于氣 體主體溫度。同時固定床的換熱能力低，常導(dǎo)致熱點(diǎn)產(chǎn)生。由于催化劑中含有低于20％的金 屬氯化物，而金屬氯化物沸點(diǎn)低，易升華，上述兩個特點(diǎn)對于保持催化劑的熱穩(wěn)定性不利， 從而實(shí)際的催化劑能夠承受的空速較低。同時，固定床中催化劑緊密，床層壓降高，不能以 高氣速操作，這個缺點(diǎn)使單臺固定床的生產(chǎn)能力受到很大制約。同時，由于相關(guān)催化劑的活 性不斷下降，在一個反應(yīng)器內(nèi)不易保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)化率，影響實(shí)際生產(chǎn)。

為了改變上述缺點(diǎn)，曾有報道采用流化床串聯(lián)固定床的方法來合成氯乙烯。一方面利用 流化床中顆粒小，催化劑活性高，傳熱系數(shù)高易使溫度均勻的特點(diǎn)，使乙炔大部分轉(zhuǎn)化。另 一方面再利用固定床反應(yīng)器使乙炔的轉(zhuǎn)化率提高。但在該工藝中，由于過程的氣速或壓降仍 受固定床的限制，其生產(chǎn)強(qiáng)度仍不及單一的流化床。同時，在當(dāng)時流化床的放大技術(shù)不完善， 在流化床中的乙炔轉(zhuǎn)化率僅達(dá)到74％左右，使后接的固定床的負(fù)荷比較重。同時上述結(jié)構(gòu)比較 復(fù)雜，二者的協(xié)調(diào)控制有一定難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有固定床技術(shù)所合成氯乙烯時反應(yīng)器生產(chǎn)強(qiáng)度過低與溫度控制不 良的不足以及現(xiàn)有流化床技術(shù)無法單獨(dú)滿足乙炔深度轉(zhuǎn)化的不足，提供一種采用串聯(lián)流化床 反應(yīng)器進(jìn)行氯化氫與乙炔反應(yīng)合成氯乙烯的裝置及工藝方法，達(dá)到深度轉(zhuǎn)化乙炔的目的。具 有反應(yīng)器生產(chǎn)強(qiáng)度高，操作彈性大，乙炔轉(zhuǎn)化率高，生成氯乙烯的選擇性高，催化劑適用性 廣，催化劑壽命長，投資少，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種氯乙烯合成的串聯(lián)流化床反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括：

(a).一個直徑較大的流化床(1)；

(b).一個直徑較小的流化床(2)；流化床(1)的氣體出口(1d)與流化床(2)的氣體入口(2a) 通過管道相連；

(c)一個催化劑再生流化床(3)，其與流化床(1)或流化床(2)通過管線(4)及(5)相連。

由于每一個流化床均有自身特定的乙炔轉(zhuǎn)化(或催化劑再生)與穩(wěn)定操作的要求，流化 床(1)，(2)，(3)均具有完整的流化床的結(jié)構(gòu).流化床(1)具有氣體入口(1a)，氣體出口(1d)， 氣體分布器(1e)，催化劑入口(1b)，催化劑出口(1c)，換熱管(1f)與催化劑顆粒回收系統(tǒng)(1g) 等結(jié)構(gòu)。流化床(2)具有氣體入口(2a)，氣體出口(2d)，氣體分布器(2e)，催化劑入口(2f)， 催化劑出口(2c)，換熱管(2f)與催化劑顆粒回收系統(tǒng)(2g)等結(jié)構(gòu)。催化劑再生流化床(3)具 有氣體入口(3a)，氣體出口(3d)，氣體分布器(3e)，催化劑入口(3f)，催化劑出口(3c)，換 熱管(2f)與催化劑顆粒回收系統(tǒng)(3g)等結(jié)構(gòu)。但由于該反應(yīng)是縮分子反應(yīng)，所以在后面設(shè)置 的流化床(2)尺寸相對較小，其直徑是流化床(1)的直徑的1/2～9/10，流化床(1)與流化床(2) 既可以在軸向組裝，也可以平行平列；同時，由于催化劑失活后可分批進(jìn)行再生，催化劑再 生流化床(3)的尺寸也相對較小，其直徑是流化床(1)的直徑的1/2～9/10。