[发明专利]一种流化床与绝热固定床串联的HCl氧化反应工艺及系统有效

专利信息
申请号: 201410246874.5 申请日: 2014-06-05
公开(公告)号: CN104030247A 公开(公告)日: 2014-09-10
发明(设计)人: 乔旭;陈献;戴勇;费兆阳;袁杰;汤吉海;崔咪芬 申请(专利权)人: 南京工业大学
主分类号: C01B7/04 分类号: C01B7/04
代理公司: 南京天华专利代理有限责任公司 32218 代理人: 徐冬涛;尹慧晶
地址: 211816 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 流化床 绝热 固定床 串联 hcl 氧化 反应 工艺 系统
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种氯化氢催化氧化制氯气的反应工艺及系统,具体涉及一种氯化氢在流化床反应器与绝热固定床反应器串联的系统中进行氧化制氯的反应工艺。

背景技术

在聚氨酯中间体(MDI、TDI等)、氟材料中间体、苯甲醛、氯化钾等大宗涉氯产品生产中,因副产氯化氢难以处理甚至污染环境,已成为制约相关企业进一步发展的瓶颈问题。而通过催化氧化的方法将副产氯化氢氧化制成氯气,实现氯资源的循环利用,有望成为涉氯产业资源化利用副产氯化氢的一条技术途径。

将副产氯化氢转变成氯气的方法主要有两种,一是采用电解盐酸的方法,如专利CN201010528518.4阐述的将稀废盐酸电解制备氯气和氢气的方法;专利CN98812166.2采用耗氧阴极电解盐酸,得到氯气与氢气,氯气的纯度可以达到99%以上。电解盐酸的方法制备氯气是以消耗大量电能为代价的,吨氯气的耗电量超过1700kWh,氯的生产成本较高。

另一种将氯化氢转变成氯气的方法是气固催化氧化法,反应式如下所示。

HCl(g)+1/4O2(g)1/2Cl2+1/2H2O-ΔHr,298K=28.4kJ/mol]]>

在气固催化氧化法中,将氯化氢氧化成氯气的反应器主要有固定床和流化床两种。在固定床反应器中进行氧化反应的方法,如专利CN201010567038.9报道的以氯化铜为主要活性组分,以分子筛为载体,添加了硼、碱金属、稀土金属以及碱土金属,并采用两步浸渍的方法制备得到氯化氢氧化催化剂,在反应压力为0.1~0.6MPa,反应温度为320~460℃,氯化氢质量空速为0.1~2.5h-1时,氯化氢的转化率可以达到85%以上。专利200810196433.3则公开了一种采用以REY分子筛为载体,以氯化铜、稀土硝酸盐及碱金属盐为活性前驱体制备得到氯化氢氧化催化剂,在300~360℃,氯化氢以0.2~0.6Nm3/h/kg的进料速率的条件下,氯化氢的转化率为85%左右。除了在单台固定床反应器中进行的氯化氢氧化方法以外,专利CN200710023245.6则采用多台固定床反应器串联反应-脱水耦合的方法,通过段间冷凝将反应生成的水从反应体系中脱除,打破化学反应平衡的限制,提高氯化氢的转化率。但为了冷凝脱水,反应气体的温度需要从430℃降至100℃以下,在进入下一台反应器前再升高到400℃左右,该过程需要消耗大量的能量,在经济上是不利的,且冷凝所产生的盐酸对段间的冷凝设备腐蚀严重。

在流化床中进行的氯化氢氧化反应工艺如文献[Mortensen,et al.Chem.Eng.Sci.1996,51(10):2031-2039]报道,在两台串联的流化床反应器中,氯化氢经过化学吸附,然后进行氧化反应脱出氯气,氯化氢的转化率几乎可达100%。但是由于催化剂在两台串联的流化床中往返循环输送,对催化剂以及反应设备的磨损极为严重,对催化剂物理性能及设备的材质要求极其严苛,不利于工业化生产。

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