[发明专利]氯乙烯合成的串联流化床反应器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由氯化氢与乙炔反应合成氯乙烯的设备及工艺方法，属于化工设备及工 艺过程技术领域。

背景技术

氯乙烯是合成聚氯乙烯的单体，是一类非常重要的化工中间体。随着聚氯乙烯材料在包 装材料等领域的广泛应用，氯乙烯及聚氯乙烯的产量迅速提高，中国的年需求量约在800- 1000万吨左右。

目前工业化生产氯乙烯的方法有三种，即由乙炔、乙烯或乙烷分别与氯化氢反应合成氯 乙烯。乙烯的来源主要为炼油工业，近年来由于原油价格迅速上升，导致乙烯的价格上升， 虽然其合成技术成熟，但生产成本高居不下。乙烷的来源为天然的气田，受地域限制性强。 而乙炔可由电石(由煤炭与钙的化合物而得)水解得到。在中国由于煤炭资源丰富，乙炔合 成成本相对较低，所以在中国由乙炔法合成氯乙烯有较大的市场空间。

乙炔法合成氯乙烯的原理是将氯化氢和乙炔加热到100℃左右，通入反应器，在负载型金 属氯化物催化剂的作用下，在100-180℃下生成氯乙烯。

该过程的关键是要求乙炔要尽可能被转化，这样氯乙烯的纯度才能提高，后序的乙炔回 收负荷减轻。在工业上常要求乙炔的转化率大于99％。在工业上常利用固定床反应器进行上 述反应，由于固定床中的颗粒尺寸大于3毫米，在此放热反应下，颗粒内部的温度常高于气 体主体温度。同时固定床的换热能力低，常导致热点产生。由于催化剂中含有低于20％的金 属氯化物，而金属氯化物沸点低，易升华，上述两个特点对于保持催化剂的热稳定性不利， 从而实际的催化剂能够承受的空速较低。同时，固定床中催化剂紧密，床层压降高，不能以 高气速操作，这个缺点使单台固定床的生产能力受到很大制约。同时，由于相关催化剂的活 性不断下降，在一个反应器内不易保持稳定的转化率，影响实际生产。

为了改变上述缺点，曾有报道采用流化床串联固定床的方法来合成氯乙烯。一方面利用 流化床中颗粒小，催化剂活性高，传热系数高易使温度均匀的特点，使乙炔大部分转化。另 一方面再利用固定床反应器使乙炔的转化率提高。但在该工艺中，由于过程的气速或压降仍 受固定床的限制，其生产强度仍不及单一的流化床。同时，在当时流化床的放大技术不完善， 在流化床中的乙炔转化率仅达到74％左右，使后接的固定床的负荷比较重。同时上述结构比较 复杂，二者的协调控制有一定难度。

发明内容

本发明的目的是针对现有固定床技术所合成氯乙烯时反应器生产强度过低与温度控制不 良的不足以及现有流化床技术无法单独满足乙炔深度转化的不足，提供一种采用串联流化床 反应器进行氯化氢与乙炔反应合成氯乙烯的装置及工艺方法，达到深度转化乙炔的目的。具 有反应器生产强度高，操作弹性大，乙炔转化率高，生成氯乙烯的选择性高，催化剂适用性 广，催化剂寿命长，投资少，能耗低等优点。

本发明的技术方案如下：

一种氯乙烯合成的串联流化床反应器，该反应器包括：

(a).一个直径较大的流化床(1)；

(b).一个直径较小的流化床(2)；流化床(1)的气体出口(1d)与流化床(2)的气体入口(2a) 通过管道相连；

(c)一个催化剂再生流化床(3)，其与流化床(1)或流化床(2)通过管线(4)及(5)相连。

由于每一个流化床均有自身特定的乙炔转化(或催化剂再生)与稳定操作的要求，流化 床(1)，(2)，(3)均具有完整的流化床的结构.流化床(1)具有气体入口(1a)，气体出口(1d)， 气体分布器(1e)，催化剂入口(1b)，催化剂出口(1c)，换热管(1f)与催化剂颗粒回收系统(1g) 等结构。流化床(2)具有气体入口(2a)，气体出口(2d)，气体分布器(2e)，催化剂入口(2f)， 催化剂出口(2c)，换热管(2f)与催化剂颗粒回收系统(2g)等结构。催化剂再生流化床(3)具 有气体入口(3a)，气体出口(3d)，气体分布器(3e)，催化剂入口(3f)，催化剂出口(3c)，换 热管(2f)与催化剂颗粒回收系统(3g)等结构。但由于该反应是缩分子反应，所以在后面设置 的流化床(2)尺寸相对较小，其直径是流化床(1)的直径的1/2～9/10，流化床(1)与流化床(2) 既可以在轴向组装，也可以平行平列；同时，由于催化剂失活后可分批进行再生，催化剂再 生流化床(3)的尺寸也相对较小，其直径是流化床(1)的直径的1/2～9/10。