[发明专利]从包含氧气和氯气的气流分离氯气的蒸馏方法

说明书

本发明涉及一种用于从包含氧气和氯气的气流分离氯气的蒸馏方法以及包含该蒸馏方法的用于从氯化氢制备氯气的方法。

在许多使用氯气或氯气的下游产品（例如光气）的化学过程中，氯化氢作为副产物获得。实例有异氰酸酯、聚碳酸酯的制备或芳族化合物的氯化。作为副产物获得的氯化氢可通过电解或藉由氧气的氧化而转换回氯气。随后可再次利用以此方式制备的氯气。

在1868年由Deacon开发的氯化氢催化氧化的方法中，氯化氢在放热平衡反应中藉由氧气被氧化成氯气。氯化氢转化成氯气使氯气生产能够从通过氯碱电解的氢氧化钠生产中分离。该分离是引人注目的，这是因为在全球范围内对氯气的需求比对氢氧化钠的需求更强烈。此外，例如在异氰酸酯生产中，例如在光气化反应中，获得大量作为共产物的氯化氢。在异氰酸酯生产中形成的氯化氢主要用于乙烯的氧氯化以得到1,2-二氯乙烷，1,2-二氯乙烷进一步处理以得到氯乙烯并最终得到PVC。

通常对于所有涉及藉由氧气来氧化氯化氢的已知方法而言，在反应中获得的气体混合物不仅包含目标产物氯气也包括水、未反应的氯化氢和氧气，以及可能的其他次要成分，例如二氧化碳和惰性气体。为了获得纯氯气，在反应后冷却产物气体混合物使得反应的水和氯化氢以浓盐酸的形式冷凝出来。分离出所形成的盐酸，并通过用浓硫酸洗涤或通过沸石干燥而使剩余气体混合物不含残留的水。随后压缩并冷却所述已经无水的气体混合物使得氯气冷凝出来，但使氧气和其他低沸点的气体成分保留在气相中。分离出液化氯气并任选地进一步纯化。

EP-A0 765 838公开了一种用于后处理在氧化氯化氢中形成的由氯气、氯化氢、氧气和水蒸气组成的反应气的方法，其中对离开氧化反应器的反应气进行冷却使得反应的水和氯化氢以浓盐酸的形式冷凝出来；从所述反应气中分离出所述浓盐酸并排出，同时干燥已基本不含水和部分氯化氢的剩余的反应气，将由氯气、氧气和氯化氢组成的干燥反应气压缩至1-30巴并冷却且在该方法中主要液化所述经压缩的反应气，所述反应气中未冷凝出的组分至少部分地再循环至所述氧化反应器中。

为了分离出氯气，液化所述经干燥并压缩的反应气混合物以使得在配置为膨胀式冷却器（expansion cooler）的氯气的同流换热器中留下的残留比例为约10-20%。随后在蒸馏塔中进一步纯化在所述氯气的同流换热器中分离出的主液态氯气流，在所述蒸馏塔中氯气不含残留的溶解氯化氢、氧气和惰性气体。将在该蒸馏塔顶部排出的气体（主要由氯化氢、氯气、氧气和惰性气体组成）再循环至压缩阶段。将在氯气的同流换热器中未冷凝出的气体组分（包括残留比例的氯气）在后冷却（after-cooling）阶段中在显著较低的温度下进行部分地液化。将由未反应的氯化氢、氧气和惰性气体组成的剩余废气再循环至所述氧化反应器中。将循环气的子流作为吹扫气流分离出并从该方法中排出以防止杂质积聚。

现有技术方法（其中从氧化氯化氢得到的含氯气产物气流中仅通过冷凝分离出氯气）的一个缺点是，需要极低温度或高压以使产物气流基本上不含氯气。此外，含有无法冷凝的气体成分的尾气流仍然包含大量惰性气体包括二氧化碳。这些将在含氧尾气流进入氯化氢氧化反应器的再循环中累积到不可接受的高值，使得须在再循环至氧化氯化氢之前由该尾气流分离出吹扫气流并从该方法中排出。然而，由于仅通过冷凝并不能完全分离氯气，因此该吹扫气流仍含有显著量的氯气。因此，显著量的氯气随着吹扫气流而损失。

WO07134716和WO07085476描述了在除氯气中存在HCl的有利影响。在记载于WO07085476的方法中，以如此方式操作对水和HCl的冷凝阶段：使得有利量的氯化氢随着经干燥阶段的过程气进入到压缩机中并随后除氯气。在记载于WO07134716的方法中，将部分气态的氯化氢从进料流中取出加入所述方法中，并绕过其他处理阶段，直接进料到氯气去除中。

WO07085476描述了一种由氯化氢制备氯气的方法，其包含以下步骤：

a)将含有氯化氢的料流al和含有氧气的料流a2引入氧化区域并将氯化氢催化氧化成氯气，得到含有氯气、水、氧气、二氧化碳和惰性气体的产物气流a3；

b)在相接触装置中将产物气流a3与含水盐酸I接触并从料流a3部分分离水和氯化氢，留下包含氯化氢、氯气、水、氧气、二氧化碳和可能的惰性气体的气流b，其中至少5%的包括在料流a3中的氯化氢保留在气流b中；

c)干燥气流b以留下基本上无水的气流c，所述气流c包含氯化氢、氯气、氧气、二氧化碳和可能的惰性气体；

d)通过压缩和冷却来部分液化气流c以得到至少部分液化的料流d；