[發(fā)明專利]一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法

在審

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• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107089645A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃崢嶸;慕龍;徐勇;熊新陽;劉軍;王銀亮;李自兵;蔣琨
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆兵團(tuán)現(xiàn)代綠色氯堿化工工程研究中心（有限公司）;新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號: C01B7/04
• 分類號: C01B7/04
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氯堿化工氯化氫處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法。

背景技術(shù)

氯氣和氯化氫是氯元素的重要存在形態(tài)，也是重要的化工原料和產(chǎn)品，在有機氯化行業(yè)，大量消耗氯同時產(chǎn)生等摩爾的氯化氫，氯化氫是涉氯工業(yè)一種常見的副產(chǎn)物，通常用來吸收制備鹽酸，但因副產(chǎn)鹽酸常含有少量的有機雜質(zhì)，限制了它的適用范圍，用堿中和后排放不僅浪費大量氯資源，還會造成環(huán)境的污染，因此存在如何更好的利用氯化氫的問題。將副產(chǎn)的氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣，實現(xiàn)氯元素的閉路循環(huán)和反應(yīng)過程的零排放，既能解決氯化氫大量過剩和氯氣生產(chǎn)的高電耗問題，也能改善氯堿平衡，以及氯堿行業(yè)的優(yōu)化升級，該技術(shù)有利于將各行業(yè)副產(chǎn)氯化氫轉(zhuǎn)變?yōu)槁龋瑧?yīng)用潛力巨大。

目前專利和文獻(xiàn)中有關(guān)氯化氫制取氯氣的方法有很多，如電解法，直接氧化法，催化氧化法及等離子體法。電解法是將副產(chǎn)氯化氫通過電解轉(zhuǎn)化為氯氣和氫氣，可分為干法和濕法，屬于比較傳統(tǒng)的方法，該方法投資大、能耗高，經(jīng)濟(jì)成本上不具優(yōu)勢。直接氧化法是利用NO₂,SO₃,NaHSO₄和混合酸HNO₃/H₂SO₄等無機氧化劑直接氧化HCl制備Cl₂的一種方法，反應(yīng)在液相進(jìn)行，典型的有Weldson法、KCl–Chlor過程等；這些方法比較突出的缺點是設(shè)備復(fù)雜、反應(yīng)過程中產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)、氯化氫轉(zhuǎn)化不完全、產(chǎn)物分離困難、廢液難以處理，同時能耗也較大，因而不能得到廣泛應(yīng)用。催化氧化法是在催化劑存在下以空氣或氧氣作為氧化劑氧化HCl生成C12的方法，反應(yīng)過程是一個放熱的可逆過程，具有能耗低、操作簡單等優(yōu)點，目前是最容易實現(xiàn)工業(yè)化的方法，具有代表性的催化氧化法主要有Deacon過程、MT–Chlor過程和Shell-Chlor過程等。等離子體法是利用等離子體放電，使氯化氫和氧氣分子激發(fā)、離解和電離，形成高活性的反應(yīng)物種發(fā)生在常溫下不可能氯化氫氧化反應(yīng)，生成為氯氣和水，這種方法具有設(shè)備簡單，投資小，能耗低，操作彈性大等特點，但也存在反應(yīng)選擇性差，轉(zhuǎn)化率低等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

為解決等離子體法氯化氫氧化制備氯氣反應(yīng)存在選擇性差、轉(zhuǎn)化率低缺點,本發(fā)明提供一種采用等離子體和氣固相流化床相結(jié)合的氯化氫氧化制備氯氣的方法，即一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法，具體過程為：

包括一定比率的氯化氫和氧氣與干燥劑充分混合和流化，氣固相混合物通過等離子體放電區(qū)域，氯化氫和氧在等離子體激發(fā)下產(chǎn)生如下反應(yīng)：4HCl+O₂=Cl₂+2H₂O，干燥劑吸收反應(yīng)生成的H₂O，使反應(yīng)向生成氯氣方向進(jìn)行，提高反應(yīng)速度和氯化氫的轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)出氯氣；混合物通過等離子體放電區(qū)域后，進(jìn)行氣固分離，固相粉狀干燥劑進(jìn)行脫水后循環(huán)使用，氣相氯氣分離后，剩余氯化氫和氧氣循環(huán)使用。

上述一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法，氯化氫和氧氣氣體摩爾比值為6～1。

上述一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法，等離子體由等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生，等離子體產(chǎn)生方式包括介質(zhì)阻擋放電、電暈放電、射頻放電任一或兩者以上的組合。

上述一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法，干燥劑粒徑范圍在40～200微米，干燥劑為酸性干燥劑或中性干燥劑且與氯化氫、氧氣、氯氣不產(chǎn)生反應(yīng)，如：無水硫酸鈉、無水硫酸鎂、無水硫酸銅、氧化鋁、氯化鈣、高氯酸鎂等。

上述一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法，氣相在等離子體放電作用下發(fā)生反應(yīng)，固相干燥劑用于吸附反應(yīng)產(chǎn)生的水。

本發(fā)明的優(yōu)點與效果是：

1、采用低溫等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣，具有工藝流程短,設(shè)備簡單，能耗低，操作彈性大，無催化劑，對環(huán)境無污染的優(yōu)點。

2、干燥劑隨反應(yīng)氣體進(jìn)入等離子體放電區(qū)域，可以及時除去反應(yīng)中產(chǎn)生的水，使反應(yīng)向生成氯氣方向進(jìn)行，提高反應(yīng)速度和氯化氫的轉(zhuǎn)化率。

3、反應(yīng)完成后，干燥劑進(jìn)行除水后循環(huán)使用。

4、反應(yīng)完成后，氣體經(jīng)分離后，氯化氫和氧氣循環(huán)使用，提高原料利用率。

附圖說明

圖1是一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法流程圖；

圖2是本發(fā)明的另一實施方式；

附圖標(biāo)號說明：1-流化裝置2-等離子體反應(yīng)器3-干燥劑除水4-氣固分離5-干燥6-氣體分離7-用戶單元。