[發(fā)明專利]利用副產(chǎn)酸制備氯氣的方法與系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110437350.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN113235111B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于如軍;王澤堯;彭程;石淋淋;姚風(fēng)浩;陳艷艷;山書峰;張玉營(yíng);官鳳剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東河清化工科技有限公司
• 主分類號(hào): C25B1/26
• 分類號(hào): C25B1/26;C25B9/17;C25B15/08
• 代理公司: 淄博市眾朗知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 37316
• 代理人: 程強(qiáng)強(qiáng)

本發(fā)明屬于廢酸利用技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種利用副產(chǎn)酸制備氯氣的方法與系統(tǒng)。于電解槽中電解氯化鐵溶液，所述的電解槽中設(shè)置陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)之間不設(shè)置隔膜，陽(yáng)極與陰極之間的極板間距為1?100mm；當(dāng)達(dá)到電解閾值時(shí)停止電解，所得氯氣經(jīng)后處理收集，電解后得到的母液導(dǎo)入母液罐，同時(shí)往母液罐中通入副產(chǎn)氯化氫氣體和空氣的混合氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，得到氯化鐵溶液；將氯化鐵溶液導(dǎo)入電解槽重復(fù)上述步驟制備氯氣，氯化鐵溶液持續(xù)循環(huán)利用。本發(fā)明所述的利用副產(chǎn)酸制備氯氣的方法，無污染、副產(chǎn)物只有水、氯氣產(chǎn)量大，實(shí)現(xiàn)了氯元素的閉路循環(huán)和反應(yīng)過程的零排放；所述的系統(tǒng)，連接關(guān)系簡(jiǎn)單、能耗低、投資少、使用壽命長(zhǎng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢酸利用技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種利用副產(chǎn)酸制備氯氣的方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

Cl₂是一種非常重要的化工產(chǎn)品和基礎(chǔ)原料，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、冶金、造紙、紡織、醫(yī)藥、石油化工和環(huán)保工業(yè)。我國(guó)的涉氯產(chǎn)品有200余種，主要品種有70多個(gè)，Cl₂的產(chǎn)能代表一個(gè)國(guó)家的化學(xué)工業(yè)發(fā)展水平。

在有氯氣參與的工業(yè)生產(chǎn)中，大量消耗氯氣的同時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生等摩爾的副產(chǎn)物氯化氫。然而，在多數(shù)含氯產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，氯元素利用率較低，如在氯代芳烴和氯代烷烴等有機(jī)氯產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，原料Cl₂中的氯原子利用率只有50％，其余Cl原子則轉(zhuǎn)化為副產(chǎn)物HCl。而在異氰酸酯生產(chǎn)過程中，Cl₂原料中的Cl原子全部轉(zhuǎn)化為HCl，Cl原子利用率為0，副產(chǎn)HCl經(jīng)水或堿液吸收后以低值鹽酸或鹽酸鹽的形式釋放，這不僅對(duì)人類生活環(huán)境造成很大壓力，同時(shí)導(dǎo)致了Cl資源的極大浪費(fèi)。

中國(guó)氯堿工業(yè)副產(chǎn)氯化氫總量已接近400t/a，隨著MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)、TDI(甲苯二異氰酸酯)、甲烷氯化物等涉氯產(chǎn)品的大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)和氯堿行業(yè)的發(fā)展，預(yù)計(jì)未來5年，副產(chǎn)氯化氫總量將達(dá)到500萬(wàn)t/a，大量副產(chǎn)氯化氫的利用問題已成為制約聚氨酯、氯堿、有機(jī)氟、農(nóng)藥、醫(yī)藥化工等眾多行業(yè)發(fā)展的共性難題。

因此，如果能將氯堿工業(yè)大量副產(chǎn)而又難以處理的氯化氫直接轉(zhuǎn)化成氯氣加以利用，實(shí)現(xiàn)氯元素的閉路循環(huán)和反應(yīng)過程的零排放，不僅能解決氯堿相關(guān)行業(yè)中氯化氫過剩的問題，還可以在一定程度上滿足工業(yè)對(duì)氯氣不斷增長(zhǎng)的需求，促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和氯堿行業(yè)的優(yōu)化升級(jí)，符合行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的總體要求。

現(xiàn)有的以氯化氫為原料制備氯氣的方法有3種，即電解法、直接氧化法和催化氧化法。電解法分為濕法和干法，濕法分為隔膜電解和氧陰極電解。隔膜電解法具有技術(shù)成熟，污染較小的優(yōu)點(diǎn)，但是必須以鹽酸形態(tài)進(jìn)行電解，鹽酸需要精制除去雜質(zhì)，氯化氫的吸收和精制環(huán)節(jié)較繁瑣，隔膜電解槽對(duì)材質(zhì)要求高、投資大、能耗高、經(jīng)濟(jì)上不具優(yōu)勢(shì)。氧陰極電解法具有能耗低、產(chǎn)品純度高的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是氯化氫被水吸收為鹽酸后，經(jīng)過深度精制才可以進(jìn)行電解，氯化氫的吸收環(huán)節(jié)繁雜，離子膜電解槽對(duì)材質(zhì)要求高，氧陰極結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求有純氧供給，投資大、能耗較高、成本高、對(duì)介質(zhì)敏感。直接氧化法具有無需熱量供給，反應(yīng)速度快，所需反應(yīng)器尺寸小，轉(zhuǎn)化率接近100％的優(yōu)點(diǎn)，但是設(shè)備復(fù)雜、反應(yīng)過程中產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)、產(chǎn)物分離困難、能耗較大、廢液處理難等，同時(shí)需要加入大量氧化劑，能耗也較大，因而，不能得到廣泛應(yīng)用。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，工藝過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣的處理與排放變得更加困難，因而該法不能得到廣泛應(yīng)用。催化氧化法具有能耗低、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，是目前最容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的方法；缺點(diǎn)為該反應(yīng)是一個(gè)放熱的可逆過程，受反應(yīng)平衡的限制，HCl的轉(zhuǎn)化率較低，不到80％，未轉(zhuǎn)化的HCl遇水生成鹽酸，會(huì)帶來嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕問題，反應(yīng)溫度較高，催化劑揮發(fā)導(dǎo)致活性迅速降低。