[發(fā)明專利]一種乙炔法氯乙烯合成反應(yīng)工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010867926.6
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112110788A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏藝專;胡夢麟;趙長森;竇余信;牛強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 鄂爾多斯市瀚博科技有限公司
• 主分類號: C07C17/08
• 分類號: C07C17/08;C07C21/06
• 代理公司: 北京精金石知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11470
• 代理人: 宋秀蘭

本發(fā)明涉及一種氯乙烯合成反應(yīng)工藝，具體涉及一種乙炔法氯乙烯合成反應(yīng)工藝，包括：(1)混合原料氣A進(jìn)行絕熱催化反應(yīng)，得到混合氣B；(2)混合氣B進(jìn)行等溫催化反應(yīng)，得到含氯乙烯的混合氣C，混合氣C進(jìn)入后處理系統(tǒng)。本發(fā)明采用徑向與兩段式催化反應(yīng)，取消了單獨的原料氣預(yù)熱器，減少了設(shè)備數(shù)量，節(jié)約了設(shè)備投資，降低了反應(yīng)壓降，延長了催化劑壽命，同時提高了后續(xù)反應(yīng)效率，使得轉(zhuǎn)化率＞98.5％、選擇性＞99％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氯乙烯合成反應(yīng)工藝，具體涉及一種用于乙炔法氯乙烯合成的徑向絕熱等溫反應(yīng)工藝。

背景技術(shù)

氯乙烯單體是聚氯乙烯聚合反應(yīng)的原料，在電石法生產(chǎn)聚氯乙烯的過程中，乙炔裝置送來的乙炔氣經(jīng)阻火器和預(yù)冷器冷卻到1-5℃左右，與氯化氫裝置送來的氯化氫氣體以1:1.05-1.1的分子配比混合，混合氣經(jīng)冷卻脫水后再經(jīng)過預(yù)熱器加熱至70-90℃，滿足起活溫度要求后再送入兩級串聯(lián)的氯乙烯合成轉(zhuǎn)化器，每一級轉(zhuǎn)化器可以由數(shù)臺并聯(lián)操作。第I級轉(zhuǎn)化器出口氣體中乙炔含量一般控制在20％-30％，第II級轉(zhuǎn)化器出口氣體中乙炔含量一般控制在1％-3％。生成的粗氯乙烯經(jīng)過凈化、壓縮、精餾后送入后續(xù)工段生成聚氯乙烯。

乙炔和氯化氫非均相反應(yīng)合成氯乙烯的方程式如下：

CHCH+HCl→CH₂CHCl+124.8kJ/mol

乙炔氫氯化反應(yīng)是一種典型的強(qiáng)放熱反應(yīng)，每摩爾反應(yīng)會釋放出124.8kJ的能量。反應(yīng)溫度對氯乙烯合成反應(yīng)有較大影響。溫度升高有利于氯乙烯合成，但同時會造成催化劑活性組分流失，并增加二氯乙烯、二氯乙烷等副產(chǎn)物的生成。同時，不同催化劑要求不同的起活溫度要求，例如低汞催化劑要求的起活溫度為70-90℃，金系無汞催化劑要求的起活溫度約為130℃。

工業(yè)上采用單獨的換熱器對乙炔和氯化氫進(jìn)行預(yù)熱，以保證催化劑要求的起活溫度。而氯乙烯合成轉(zhuǎn)化器一般采用固定列管式反應(yīng)器，反應(yīng)管直徑在長度在3000mm左右，管內(nèi)裝填催化劑，反應(yīng)氣由上而下軸向經(jīng)過催化劑床層。反應(yīng)放出的熱量通過殼程里的冷劑移出，冷劑一般采用水或者庚烷，冷劑與反應(yīng)氣逆流換熱。

現(xiàn)有氯乙烯合成轉(zhuǎn)化器中存在明顯的熱點和軸向溫度分布，為了避免熱點溫度過高引起催化劑燒結(jié)、活性組分流失、壽命縮短，以及反應(yīng)副產(chǎn)物增多，轉(zhuǎn)化器內(nèi)除熱點外的床層溫度保持在相對較低的范圍內(nèi)，盡管停留時間較長，但大部分空間內(nèi)合成效率較低，不僅造成空間浪費，更加限制了單臺轉(zhuǎn)化器的反應(yīng)效率和處理能力。

此外，乙炔分解爆炸臨界壓力僅為0.14MPa，因此氯乙烯合成必須保持在較小壓力下操作，一旦壓降明顯升高不僅會導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增加，還會增加乙炔壓縮爆炸風(fēng)險。因此，現(xiàn)有列管式反應(yīng)器不僅對催化劑的大小和裝填要求較高，列管長度也不宜過長。受到長徑比的限制，轉(zhuǎn)化器直徑也不宜過大，使得現(xiàn)有列管式反應(yīng)器的大型化較為困難。

專利文獻(xiàn)CN201611129302.4公開了一種乙炔法合成氯乙烯的反應(yīng)工藝，該乙炔法合成氯乙烯的反應(yīng)器，通過對反應(yīng)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，使得乙炔法合成氯乙烯的反應(yīng)器散熱效果和耐腐蝕性好，氯乙烯合成效率高且效果佳，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝便捷，能進(jìn)一步地在固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行乙炔法合成氯乙烯的反應(yīng)中發(fā)揮優(yōu)勢。但使用汞催化劑環(huán)境污染嚴(yán)重。若要使用無汞催化劑，為滿足反應(yīng)溫度要求，整個反應(yīng)器需要保持在較高溫度下，容易導(dǎo)致催化劑失活。

專利文獻(xiàn)201810112960.5公開了一種非汞催化劑乙炔法氯乙烯合成工藝，經(jīng)過兩次混合、預(yù)熱與轉(zhuǎn)化，反應(yīng)得到粗氯乙烯。雖然轉(zhuǎn)化器通入乙炔氣濃度增大，有利用氯乙烯合成，促進(jìn)乙炔轉(zhuǎn)化率升高，延長了催化劑使用壽命，但反應(yīng)過程中需要預(yù)熱，反應(yīng)器使用數(shù)量較多，反應(yīng)工藝復(fù)雜，增加了反應(yīng)成本。

基于以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，設(shè)計出一種既能滿足氯乙烯合成反應(yīng)溫度，又能盡量避免催化劑失活，減少設(shè)備數(shù)量，同時有效利用系統(tǒng)能量的乙炔法氯乙烯合成反應(yīng)工藝雖然很有必要，但仍然面臨許多挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容