基于雙塔法的氯甲烷合成及其精制工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及化學(xué)領(lǐng)域，是一種由CH3C1合成塔式反應(yīng)器114,配W冷凍脫酸干燥塔 116的基于雙塔法的氯甲燒合成及其精制工藝，由液相甲醇C也0H與HC1氣體W化Ch飽和溶 液為催化劑實(shí)現(xiàn)C也C1的合成。
【背景技術(shù)】
[0002] C也C1是甲基氯硅烷合成的基礎(chǔ)原料，隨著有機(jī)娃市場需求的日益擴(kuò)大，要求C也C1 合成裝置的單機(jī)能力從0.2~0.3t/h提高到6~lOt/h甚至更高。C也C1的合成其主要化學(xué)反 應(yīng)方程式為：
[0006] 由于HC1對金屬具有很強(qiáng)的腐蝕性，C也C1又是極好的有機(jī)溶劑，ZnCb飽和溶液又 是強(qiáng)脫水劑，C也C1的合成反應(yīng)溫度在11(TC~170°C，因此，在如此苛刻的條件下，中試裝置 只能采用鼓泡式搪瓷蓋。1〇〇化的搪瓷蓋單機(jī)C也C1生產(chǎn)能力為0.2~0.3t/h，鼓泡式搪瓷蓋 采用Φ 3小孔鼓泡出搪瓷蓋的粗C也C1合成氣3中二甲酸C也0C也含量<0.3~0.5%wt(干基）， 搪瓷蓋蓋平均壽命僅1年，橡膠密封墊壽命3個月~半年，開20臺1000L鼓泡式搪瓷蓋生產(chǎn) C也C1，其生產(chǎn)能力才能達(dá)到化A。幸虧有了用金屬鋼使聚四氣乙締緊密粘牢在碳鋼上的新 工藝，參見圖1，采用Φ 2.8mm碳鋼外殼內(nèi)襯聚四氣乙締的反應(yīng)蓋101，反應(yīng)蓋101壽命可達(dá)10 年W上，單蓋最大能力達(dá)到6~lOt/h，美中不足的是反應(yīng)蓋101出口的粗C也C1合成氣3中二 甲酸C出0C出含量〉3~5%(wt)(干基），為清除掉粗C出C1合成氣3中的H20、C出0H、HC1和 C也0C也，需要設(shè)置水洗塔104水洗、堿洗塔105堿洗、Ξ個硫酸洗塔107-1-2-3硫酸脫酸和濃硫 酸干燥等若干工序，并在每道工序中對應(yīng)配備堿液累106、稀硫酸累108、硫酸累109和濃硫 酸累110。在美、法、日、英的大型裝置也都是采用鼓泡式反應(yīng)蓋作為CH3C1的合成反應(yīng)器，他 們反應(yīng)器是用鋼襯膠襯瓷板的外殼，德國是鋼襯聚四氣乙締。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于雙塔法的氯甲燒合 成及其精制工藝，采用C也C1合成塔式反應(yīng)器114取代鼓泡式反應(yīng)蓋101，在肥1:C也0H=1.05 ~1.10的條件下，C出Cl合成塔式反應(yīng)器114出口的粗哪Cl合成氣3中哪OH含量從3~5% (wt)(干基)降低到0.3~0.5%(wt)(干基），再用冷凍脫酸干燥塔116使精制C也C113中也0含 量<100ppm(wt)、C也0H含量<100ppm(C也0C也換算成C也0H)，達(dá)至化也0H轉(zhuǎn)化率高、肥1損失少、 無副產(chǎn)品、蒸汽消耗少的目的。
[000引本發(fā)明解決問題的構(gòu)思基礎(chǔ)是：保證絕對安全可靠，并且針對原始開車、正常停 車、正常運(yùn)行的各種工況經(jīng)濟(jì)合理，操作自如，塔體內(nèi)每一個構(gòu)件、部件壽命5~10年W上。
[0009] 本發(fā)明解決技術(shù)問題采用的方案是：一種基于雙塔法的氯甲燒合成及其精制工 藝，其特征是:它包括C出0H轉(zhuǎn)化率高于99.5-99.7 %的C出C1合成塔式反應(yīng)器114合成C出C1， 粗C出C1合成氣3冷卻，冷凍脫酸干燥塔116脫酸干燥，精制C出C1合成氣13加壓，精制C出C1合 成氣13冷凝，C出C1液體14膽存，具體步驟如下：
[0010] 1)C出C1合成反應(yīng)；
[00川 2)粗C出C1合成氣3冷卻；
[0012] 3)冷凍干燥脫酸；
[OOK] 4)精制C出C1合成氣1：3加壓；
[0014] 5)精制C出C1合成氣13冷凝；
[0015] 6)C出C1液體14膽存。
[0016] 所述步驟1)C出C1合成反應(yīng)過程：
[0017] ①壓力為3.2ata的HC1氣體2進(jìn)入C曲C1合成塔式反應(yīng)器114下部S流道霧化器的 Ξ通40的中間入口，一部分HC1氣體2通過帶彎頭肥1中屯、管38從中屯、過流孔45高速流出、另 一部分HC1氣體2通過Ξ通40從外過流圓環(huán)43高速流出，液相C曲0H 1經(jīng)液體甲醇管39從內(nèi) 過流圓環(huán)44噴出、在亞音速氣流的沖擊下使液體霧化，經(jīng)過陶瓷文氏管35后將速度頭轉(zhuǎn)變 成壓頭，總壓頭損失減小，喉管使霧化效果穩(wěn)定，形成"氣溶膠"，霧滴懸浮在氣相中，含 C出0H霧滴的肥Γ'氣溶膠"進(jìn)入C出C1合成塔式反應(yīng)器114內(nèi)；
[0018]②進(jìn)入C出C1合成塔式反應(yīng)器114內(nèi)的含C出0H霧滴的Hcr '氣溶膠"經(jīng)過填料支承、 聚四氣乙締柵格后進(jìn)入第一層陶瓷波紋板填料，在第一層陶瓷波紋板填料下部，>70%的液 相CH30H 1W "氣溶膠"的形式在填料表面的液膜上立即被汽化，當(dāng)液體CH30H蒸發(fā)所需的熱 量乂曲C1合成反應(yīng)熱，系統(tǒng)溫度降低，導(dǎo)致最強(qiáng)反應(yīng)區(qū)的溫度<130°C，從而使填料支承、格 柵和陶瓷波紋板填料的溫度降低40°C的操作溫度，大大延長了使用壽命，當(dāng)C出0H全部汽化 時氣溶膠消失，形成了 C出C1+HC1+C出0H的混合氣體，混合氣體喘流經(jīng)過陶瓷波紋板填料的 液膜表面，HC1與C出0H的混合氣體與催化劑化Cl2液膜接觸時發(fā)生C出C1合成反應(yīng)，陶瓷波紋 板填料表面的液膜溫度會有所上升；
[0019]③由酸蛋117壓送來的鹽酸"鮮"溶液21。心(、/Zi + (7-通過鹽酸"鮮"溶液入口進(jìn) 入第一層陶瓷波紋板填料上面，在第一層陶瓷波紋板填料上部淋灑的鹽酸"鮮"溶液21在受 熱高溫時分解成C出0C曲和HC1參與C出C1的合成反應(yīng)，在第一層陶瓷波紋板填料頂部，C出0H +C出0C出+C出C1+肥1的混合氣體在ZnCl2液膜上反應(yīng)生成C出C1并放熱，運(yùn)部分反應(yīng)熱為鹽酸 "鮮"的分解提供了熱量;在鹽酸"鮮"溶液21被分解出CH30C曲和肥1的同時，鹽酸中的水剩 下來給系統(tǒng)補(bǔ)充少量水，從而防止ZnCh結(jié)晶析出，鹽酸"鮮"溶液21攜帶水量極少，因此 C曲C1合成塔式反應(yīng)器114液面變化很小，液面降低予示循環(huán)的飽和ZnCl2溶液19溫度升高， 系統(tǒng)需要取出更多的熱量，運(yùn)時加大液相C也0H的比例，反之亦然;所述鹽酸"葬"(yang)溶 液21 為;
[0020]④在聚四氣乙締填料層48下設(shè)置的氣相CH3OH入口，氣相CH3OH與從塔頂淋灑、潤濕 了若干層陶瓷波紋板填料和聚四氣乙締填料層48的化C12溶液接觸后，已經(jīng)溶解在化C12溶 液中的HC1與C出0H反應(yīng)生成C出α和水，形成"貧"肥1的飽和化亂溶液19，運(yùn)種"貧"肥1的飽 和化Cl2溶液19由C出Cl合成塔式反應(yīng)器114底部經(jīng)過化Cl2溶液出口、化Cl2溶液循環(huán)累115、 ZnCb溶液入口進(jìn)入CH3C1合成塔式反應(yīng)器114的塔頂、并向下淋灑在最上層陶瓷波紋板填料 上，使出C曲C1合成塔式反應(yīng)器114的粗C曲C1合成氣3中的HC1降到最低，有利于減少HC1損 失，同時，聚四氣乙締車屑可阻擋碎瓷片，形成一個大過濾器，防止硬物流到ZnCl2溶液循環(huán) 累115中造成機(jī)械損壞;所述粗C出C1合成氣3中（干基不計(jì)入水、濕基計(jì)入水），干基粗C曲C1 合成氣含CH3C1〉89.15~89.45 % (wt)、C曲0H<0.099 % (wt)、C曲0C曲<0.27~0.45 % (wt)、 肥1<9.69~10.04% (wt)，濕基粗CH3CI合成氣中含氣態(tài)出0 = 47.43~47.57% (mol);
[0021] ⑤飽和ZnCl2溶液19從塔頂淋灑的過程中，趨壁的ZnCl2溶液流到集料瓦的上層瓦 片46上、并沿上層瓦片46的兩側(cè)流到下層瓦片47的U型槽內(nèi)，從而被集料瓦收集、斜傾著流 向塔中屯、，避免了趨壁效應(yīng)導(dǎo)致的下一段填料的傳質(zhì)效率降低，使采用多層填料層成為可 能；
[0022] ⑥系統(tǒng)停車時，C出C1合成塔式反應(yīng)器114的系統(tǒng)溫度逐漸下降，飽和ZnCl2溶液19 會有結(jié)晶析出，堵塞管道和化C12溶液循環(huán)累115,為此在化C12溶液循環(huán)累115的入口注入防 結(jié)晶冷凝液20W稀釋飽和ZnCl2溶液19,同時沖洗管道和ZnCl2溶液循環(huán)累115;原始開車或 停車后開車，要全部采用氣相邸3細(xì)1進(jìn)料，利用C曲C1合成反應(yīng)熱使系統(tǒng)逐漸升溫；當(dāng)循環(huán)的 飽和化Cl2溶液19溫度^ 125°C，則立刻加大液相C出0H2的進(jìn)料量直至此溫度穩(wěn)定;利用進(jìn)料 C出0H的液、氣比例控制C曲C1合成塔式反應(yīng)器114的熱平衡，防止飽和ZnCl 2溶液19的溫度< 110°C時可能出現(xiàn)的"跨溫"危險(xiǎn)。
[0023] 所述C曲C1合成塔式反應(yīng)器114的結(jié)構(gòu)是:它包括殼體30、聚四氣乙締填料層48、陶 瓷波紋板填料若干層、集料瓦和Ξ流道霧化器，所述殼體30為碳鋼外殼、內(nèi)襯橡膠襯里31、 用水玻璃膠泥36擱筑耐酸瓷磚34，殼體30內(nèi)由下至上依次設(shè)置聚四氣乙締填料層48和若干 層陶瓷波紋板填料層，在相鄰的陶瓷波紋板填料層之間、沿耐酸瓷磚34內(nèi)周壁固連集料瓦； 在殼體30外，Ξ流道霧化器置于聚四氣乙締填料層48與相鄰的陶瓷波紋板填料層之間，Ξ 流道霧化器的Ξ通40的入口分別與HC1氣體管線和液體甲醇管線連通，Ξ流道霧化器的Ξ 通40出口與殼體30連通;殼體30的底面設(shè)置ZnCl2溶液出口、頂面設(shè)置粗C出C1出口，在殼體 30的上部設(shè)置化Ch溶液入口、中部設(shè)置鹽酸"鮮"溶液入口、聚四氣乙締填料層48下方設(shè)置 氣相C出0H入日，ZnCl3溶液流出C出C1合成塔式反應(yīng)器114、經(jīng)過化C12循環(huán)累115再送回C出C1 合成塔式反應(yīng)器114，粗CH3C1出口至石墨冷卻器102連接；
[0024] 所述聚四氣乙締填料48的結(jié)構(gòu)是：它包括木梁、聚四氣乙締篩板和聚四氣乙締車 屑，所述木梁經(jīng)過干木材抽空、并浸潰酪醒樹脂的防腐處理后鑲擱在殼體30的耐酸瓷磚34 中加 W固連，所述聚四氣乙締篩板開孔、其開孔率>40%放置在木梁上，聚四氣乙締篩板與 擱筑的耐酸瓷磚％之間的縫隙塞滿聚四氣乙締車屑，在聚四氣乙締篩板上面填充高度> 0.5m的聚四氣乙締車屑。
[0025] 所述陶瓷波紋板填料層的結(jié)構(gòu)是:它包括填料支承、格柵和陶瓷波紋板填料，所述 填料支承采用中空的厚壁鋼管32焊接固連在殼體30內(nèi)外，厚壁鋼管32外襯橡膠襯里31，橡 膠襯里31外W水玻璃膠泥36擱筑異形瓷磚33并固連，厚壁鋼管32兩端分別與大氣連通，使 橡膠襯里31的工作溫度<6(TC;所述格柵采用聚四氣乙締條板為縱向柵條和橫向柵條制 成，格柵的上表面創(chuàng)平使縱向柵條和橫向柵條頂面處于同一平面，W減小最底一層陶瓷波 紋板填料與柵條之間的壓強(qiáng)和控制各層陶瓷波紋板填