[其他]直接氯化反应器出口尾气中乙烯、氯和氯化氢的回收

说明书

“乙烯直接氯化”是二氯乙烯（“EDC”即1，2-二氯乙烷）生产中广泛采用的工业催化流程的基础。此反应无轮是在进入反应器的乙烯过量还是另一种方案（涉及这方面的考虑将在以后论述）即在氯气过量的条件下进行，都是传质控制，乙烯的吸收是限制因素。反应热或是用普通水冷却50℃到60℃范围内操作的典型低温直接氯化反应器而散出，或是使反应器在EDC的沸点附近和200磅/英寸²的压力下操作（因而被称为“高温直接氯化（HTDC）反应器”）而散出。HTDC是一种特定类型的直接氯化反应器。在一种称为“沸腾反应器”的设备中，HTDC在EDC的沸点操作，产物EDC以蒸汽排出，在另一种称为“非沸腾反应器”的设备中，HTDC在接近EDC的沸点下操作，产物EDC以液体侧流排出。直接氯化反应可写为：

理论上既无水也无HCl生成，实际上，当氧存在时某些副反应会生成一些水，在另一个副反应中生成HCl，此反应可写为：

生成HCl的数量取决于HTDC反应器中采用的催化剂类型、反应进行的液体介质（常用的是氯化烃如EDC）和反应条件。

直接氯化过程最好通过氧氯化（“OXY”）法来完成，该方法是乙烯在反应器中与HCl和氧起反应生成EDC。这种直接氯化和氧氯化法的联合称为“补偿流程”（详见Cowfer，J.A.和Magistro，A.J，Encyl水100ppm），腐蚀问题会更加严重。这个问题也出现在循环线路中，即包括出口气压缩和产品EDC回收后的出口气循环回到OXY反应器的有关设备的循环线路中。显然，如果进料中没有水而且在直接氯化反应中也没有水生成，那末反应器流出物中就没有水，因而也就没有腐蚀问题法。

HTDC反应器流出物的强腐蚀性早已为人所知，最近发现腐蚀的主要原因是存在游离氯和微量水（100ppm以下）。一种从EDC物流中清除游离氯以减少氯引起腐蚀的方法已在美国专利No4547599中透露。当进入沸腾反应器的氯气是潮湿的（如从电解槽来的氯气至少含水100ppm），腐蚀问题会更加严重。这个问题也出现在循环线路中，即包括出口气压缩和产品EDC回收后的出口气循环回到OXY反应器的有关设备的循环线路中。显然，如果进料中没有水而且在直接氯化反应中也没有水生成，那末反应器流出物中就没有水，因而也就没有腐蚀问题。

经提纯后的EDC，随后在EDC裂解炉中裂解，经脱氯化氧反应生成氯乙烯单体（“VCM”）（其详情是众所周知的）和HCl，HCl循环回到氧氯氧化反应器。

众所周知，生产EDC的化工单元操作最经济的情况是乙烯和氯气转变成EDC而没有不希望的副产品生成，尤其在流出物中不残留任何游离氯，在文献（Schillmoller，C.M.，“Alloy    Selection    for    VCM    Plants”，Hydrocarbon    Processing    Pg    89-93，March    1979，）中讨论了腐蚀问题。

实际上，从经济的观点要求直接氯化反应应控制在可以采用碳钢设备的条件下，问题在于碳钢设备和管道中的游离氯加上水比任何单独一种物质具有更强的腐蚀作用。在EDC反应器的上升气流中只要有20ppm到60ppm的氯和10ppm到50ppm的水分，管道就会被腐蚀。正如以后文将要阐述的原因，把氧导入直接氯化反应器将使腐蚀加重。

由于上述原因，实际上唯一的选择是不使进入反应器的氯气过量，这样就可使离开反应器的未反应的氯（“游离”氯或“漏过的”氯气）量减至最少而代之以向反应器供应过量的乙烯。“过量”乙烯指比生成EDC按化学计量所需的量大1到5%，最好过量2%以上。但是，乙烯即使过量2%以上，未反应氯减到最低时，流出物中游离氯仍有100ppm到3000ppm，在EDC转化为VC单体前要把它们基本上都除去。乙烯过量超过2%大多在经济上有困难，但即使这样做试图通过往流出物中注入乙烯来清除未反应的氯的办法也不能使氯消除，在产品EDC回收时从出口得到的过量乙烯作为“出口物流”随同可能出现的水分、氯和HCl被再循环回到氧氯化反应器。