[發(fā)明專利]氯化氫制氯工藝中氧氣回收循環(huán)利用的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410483527.4
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN105480946A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 孫策;馬斌全;張建;繆暉;陳斌武;袁茂全;胡妹華;顧海霞;魯?shù)?/a>;蔣曉東
• 申請（專利權）人: 上海氯堿化工股份有限公司
• 主分類號: C01B7/04
• 分類號: C01B7/04;C01B13/02
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識產(chǎn)權代理有限公司 31242
• 代理人: 羅大忱

技術領域

本發(fā)明涉及氯化氫制氯氣的方法，具體涉及氧氣回收循環(huán)利用的方法。

背景技術

氯氣是化學、冶金、醫(yī)藥、合成材料等工業(yè)的重要化工基礎原料，但氯氣在使用過 程中產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)氯化氫，副產(chǎn)氯化氫價格便宜、需求量小而腐蝕性強，常采用水 吸收法制成鹽酸出售，或者用堿液中和后排放，造成氯資源的大量浪費，影響生產(chǎn)氯產(chǎn) 品的經(jīng)濟效益，而且采用堿液中和時有可能污染環(huán)境。例如，在上海漕涇化工區(qū)，每年 大約有48萬噸副產(chǎn)氯化氫，有30％的氯化氫轉化成鹽酸，需要處理大量的氯化氫。因 此，由氯化氫制氯氣既可以為副產(chǎn)氯化氫找到出路，又可以解決當前普遍存在的氯堿平 衡問題，實現(xiàn)氯元素在工業(yè)體系中的循環(huán)利用和反應過程的零排放，帶來巨大的經(jīng)濟效 益，符合當代資源循環(huán)型社會發(fā)展的總體要求。

氯化氫制備氯氣的方法主要可分為3類：電解法、直接氧化法和催化氧化法。電解 法運行成本高，能耗高，同時，電解過程對原料中的雜質非常敏感，而副產(chǎn)的氯化氫或 鹽酸中通常都含有一定量雜質，因此鹽酸電解制氯技術無法得到大面積的推廣應用。直 接氧化法存在反應設備復雜、產(chǎn)物分離困難、能耗較大、廢液處理難、氯化氫轉化不完 全等問題，難于實現(xiàn)工業(yè)化應用。而具有氯化氫原料適應性強，能耗低、操作穩(wěn)定等優(yōu) 點的催化氧化法就成為國內外氯化氫制氯技術發(fā)展的熱點。

催化氧化法是在催化劑存在下，氯化氫與氧氣發(fā)生氧化反應生成氯氣，其化學反應 方程式為：

這是一個可逆的放熱反應，從工業(yè)化應用角度來講，該反應過程具有無副反應、反 應壓力低，能耗低等優(yōu)點，但存在使用催化劑、反應溫度高、受反應平衡制約，物料腐 蝕性強等問題。因此國內外研究者們對該過程進行了廣泛而深入的研究，特別在催化劑 研究和反應器開發(fā)方面形成了大量的研究成果，以日本住友化學為代表的公司成功實現(xiàn) 了該方法的工業(yè)化生產(chǎn)。而在解決反應平衡制約問題方面，雖也有不少研究成果，但很 少有提出在增大轉化率的同時降低整個系統(tǒng)能耗的好的方法。

清華大學在專利CN101130428A中公開了一種氯化氫催化氧化制氯氣的工藝方法。 工藝流程由多組反應器與水分離裝置組成。在催化劑存在的條件下，氯化氫與氧在反應 器中進行化學反應，生成氯氣和水；從反應器中流出的氣體在水分離裝置中冷凝除去水， 未冷凝的氣體進入下一個反應器。由于去除了水，打破了化學平衡，有利于未反應的氯 化氫與氧氣在下一個反應器中繼續(xù)反應。經(jīng)過多組反應和除水操作，可使氯化氫或氧氣 的轉化率接近100％。該方法雖成功提高轉化率至接近100％，但使用多組反應器與水分 離裝置無疑增加了設備費用以及運行能耗。

巴斯夫股份有限公司在公開的專利CN101374760A、CN101128392A中均提出通過 壓縮和冷卻得到至少部分液化產(chǎn)物料流，然后被氣/液分離。在CN101374760A中，通 過蒸餾將包含氯化氫、氯氣、氧氣和二氧化碳的液流分離成氯氣料流和包含氯化氫、氧 氣和二氧化碳的料流，通過冷凝氯化氫獲得了氯氣含量<1重量％的料流，但是將包含氯 氣、氧氣和可能的惰性氣體的氣流循環(huán)至原料中，雖然對氧氣進行了循環(huán)利用，但增加 了設備負荷和提高了能耗；在CN101128392A中，通過蒸餾將包含氯氣、氧氣和二氧化 碳的液流分離成氯氣料流和基本上包含氧氣和二氧化碳的料流，但是將富含有氯氣的循 環(huán)料流循環(huán)至壓縮和冷卻工段，同樣增加了設備負荷和提高了能耗。

拜耳材料科學股份公司在專利CN101663233A中公開了一種通過氧氣進行任選催 化劑輔助的氯化氫氧化反應的方法。該方法包括工藝氣體的單級或多級冷卻以及從工藝 氣體中分離出未反應的氯化氫和反應水，干燥產(chǎn)物氣體，從所述混合物中分離出氯氣并 將未反應的氧氣再循環(huán)到氯化氫氧化反應方法中去，但是該工藝方法中涉及了單級或多 級冷卻器，冷凝產(chǎn)物氣(已除去氯化氫和水)以分離除去過量的氧氣和惰性氣體，用蒸 餾/汽提塔除去液氯中二氧化碳，再次蒸發(fā)純氯，將產(chǎn)品氣體的至少一部分焓用于熱量回 收，以及其中將方法中至少一部分最冷的氣體流用于冷卻，以及對氧氣進行了循環(huán)利用， 但是設備比較復雜，運行能耗較高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種氯化氫制氯氣工藝中氧氣回收循環(huán)利用的方法，以克服現(xiàn) 有技術存在的缺陷。

所述氯化氫制氯氣工藝中氧氣回收循環(huán)利用的方法，包括如下步驟：在催化劑存在 下，將富氧與氯化氫進行反應，然后從反應體系中收集未反應的氧氣和氯氣，收集的氧 氣循環(huán)使用；