一种副产氯化氢制氯气的生产工艺及装置

1.本发明属于涉氯行业中副产氯化氢的处理利用技术领域，具体涉及一种副产氯化氢制氯气的生产工艺及装置。


背景技术：

2.氯气是各种涉氯工业的重要原料，广泛应用于化学、冶金、造纸、纺织、医药、农药、石油化工、环保等行业，据统计，化工人员中有四分之一左右从事与氯有关的生产和技术工作。我国的涉氯产品有200余种，主要品种有70多个，主要用于有机合成pvc、聚氨酯中间体(mdi、tdi、hdi等)、环氧树脂、有机硅材料、合成橡胶、氟氯烃、合成纤维、tio2涂料、燃料、有机氯中间体(氯化苯、氯乙酸、氯化苄、氯甲苯等)、一些农用及日常化学品(农药、漂白剂、消毒剂)、建筑材料和一些医药制剂等耗氯产品。中国主要的有机氯产品的生产能力居世界第一，有机氯化技术发展迅速，每年氯气的消耗量极大，大规模制取氯气主要是采用电解氯化钠的方法，能耗高同时产生烧碱，存在氯气的市场需求量与烧碱的市场需求量之间的失衡问题。目前市场氯气短缺，且在大多数耗氯产品生产的过程中，氯原子的利用率都很低。大部分有机氯化反应中每有一个氯原子取代一个氢原子，另一个氯原子就会同氢原子结合生成氯化氢联产物(副产物)，造成氯原子的利用率最高不超过50％，另外一半的氯原子转化为大量的副产物氯化氢；在聚氨酯中间体如mdi、tdi等产品的生产过程中，氯原子只是光气化反应过程的载体，并不进入目标产品中，100％的氯原子最终都转化成了氯化氢；故氯化氢是大量有氯气或是光气参与的化学反应中的副产物。伴随着国内氯产品产能的快速增长，氯气的消耗量进一步加大，副产氯化氢量也随之快速增长。副产氯化氢腐蚀性强、运输成本高、市场区域性强、价格便宜、需求量小，供过于求、过剩副产氯化氢的碱中和排放会造成环境污染。亟待开发一种环保、节能、充分利用副产氯化氢资源的工艺技术。
3.涉氯工业中产生的副产物氯化氢通常用水吸收制成廉价的盐酸(副产盐酸通常含有少量的有机杂质，限制了它的使用范围)或用碱中和后排放，不但影响了涉氯行业的经济效益，而且造成严重的环境污染，目前大量副产氯化氢的出路和利用已成为制约聚氨酯、氯碱、农药、医药、精细化工等众多行业持续发展的共性难题。以兰州新区专精特新化工产业园为例，园区内的兰州鑫隆泰生物科技有限公司年产2000吨吡蚜酮和副产品项目，主要生产吡蚜酮、氯烟酸和二氯嘧啶，是绿色化工园区的优质示范项目，生产过程中需要使用到cocl2光气，用作农药和医药中间体异氰酸酯的制备。不仅鑫隆泰，园区还有兰州康鹏威耳化工有限公司、兰州鑫隆泰生物科技有限公司、兰州瑞朴科技有限公司等约50个项目涉及新型农药、医药、兽药中间体。园区内这些企业的大量副产氯化氢的存储、处理及有效利用已成为这些企业迫切需要解决的问题。如果能将生成的副产物氯化氢进一步转化为氯气，实现氯元素在涉氯工业体系中的闭路循环利用和反应过程的零排放，不仅能解决氯化氢大量过剩带来的存储、污染、利用问题，还能在一定程度上满足氯化工业生产过程中不断增长的氯气需求，可促进涉氯行业的优化升级，该技术可将各涉氯行业副产氯化氢转变为氯气，应用潜力巨大，能带来巨大的经济效益，符合当代资源循环型社会发展的总体要求。
4.氯化氢制氯气的主要方法有电解法、直接氧化法和催化氧化法。电解法包括湿法(隔膜点解、氧阴极电解)和干法，电解法能耗太大、投资成本高，且对氯化氢中含有的杂质很敏感。直接氧化法是利用no2、so3、hno3、h2so4等无机氧化剂直接氧化氯化氢制备氯气，反应在液相中进行，通常设备复杂、反应过程中产生腐蚀性物质、反应器需要特殊材料、投资高，存在反应步骤复杂、氯化氢转化不完全、副产物多、收率低、产物分离困难、废气的处理与排放困难、废液处理困难等问题，难以实现工业化。催化氧化法是在催化剂的作用下，以氧气或空气作为氧化剂氧化氯化氢生成氯气的方法。其化学计量式可以表示为：
[0005][0006]
催化氧化法是一个放热的可逆过程，是由1868年英国人deacon首次提出，当时基本上生产的所有氯气都是通过电解氯化钠水溶液获得，deacon法并没有获得很大的吸引力；当下基于全世界对氯气的需求比对氢氧化钠的需求更强，世界范围内普遍存在烧碱大量过剩而氯气短缺的情况，deacon法只生产氯气不产生烧碱，可以很好的调节氯气的市场需求量与烧碱的市场需求量之间的平衡问题，同时又能将涉碱行业的大量廉价低值难处理的副产氯化氢就地高附加值转化，实现氯的闭路循环和反应过程的零排放，具有能耗低、设备成本低、操作简单等优点，具有巨大的经济效益和社会效益，是目前最具前景和工业化潜力的方法。
[0007]
中国专利98812166.2公开了一种采用电化学的方法电解氯化氢制氯气的方法，气相电解中氯化氢的转化率为40％-90％，未转化的氯化氢采用5wt％-19wt％的贫盐酸进行吸收生成6wt％-20wt％的富盐酸，从而使氯气与氯化氢气体分离。该方法的氯化氢转化率偏低、电解能耗大，经贫盐酸吸收后的富盐酸浓度低，没有克服氯化氢和水形成稀盐酸的共沸物(质量分数约为20wt％的共沸液)，从而不能解析出来更高纯度的氯化氢气体。
[0008]
中国专利200780018069.5公开了一种先使用氯化氢的催化氧化生产氯气，然后对产物中未转化反应的氯化氢用水吸收生产盐酸，将盐酸选用电化学的方法再次生产氯气，主要介绍了盐酸的电化学方法，指出该方法主要是与其余氯化氢的生产方法进行组合，对未反应的氯化氢提出用水吸收后变为盐酸，盐酸进一步进行电解。该方法也没有给出切实可行的氯化氢转化工艺。
[0009]
现有报道对氯化氢的综合利用制备氯气的工艺有电化学的方法、催化氧化与电化学结合的方法、流化床反应器中的催化氧化、超声波条件下的臭氧或双氧水氧化来对氯化氢进行反应前的纯化预处理以及采用等离子体在流化床中实现氯化氢氧化制备氯气等方法，电化学方法存在电解能耗大，用水吸收未反应的氯化氢气体只能生成6wt％-20wt％的富盐酸，流化床反应器设备复杂、操作难度大、流化床气体的返混、催化剂的颗粒磨损等问题突出，尚未有一种切实可行的氯化氢制氯气的工业化生产工艺。


技术实现要素：

[0010]
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种副产氯化氢制氯气的生产工艺及装置，该生产工艺过程可靠、操作简便，操作弹性大。
[0011]
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0012]
一种副产氯化氢制氯气的生产装置，包括原料预处理单元、催化氧化单元和产物
分离纯化单元；
[0013]
其中，原料预处理单元包括第一风机与有机杂质去除单元；
[0014]
催化氧化单元包括气体混合器、预热器以及第二换热器和列管式固定床反应器；
[0015]
产物分离纯化单元包括第一冷凝器、第二吸收塔和精馏解析塔；
[0016]
第一风机与有机杂质去除单元入口相连，有机杂质去除单元出口与气体混合器入口相连，气体混合器出口与预热器的第一入口相连，预热器的第一出口经第二换热器与列管式固定床反应器的入口相连，列管式固定床反应器的出口与预热器的第二入口相连，预热器的第二出口与第一冷凝器入口相连，第一冷凝器的气体出口与第二吸收塔入口相连，第二吸收塔出口与精馏解析塔相连。
[0017]
进一步的，有机杂质去除单元包括第一吸附塔、第二吸附塔、第一吸收塔、浓盐酸缓冲罐、第一换热器、汽提解析塔、吸收剂循环泵、输送泵、浓缩塔和干燥器；第一风机出口分为两路，一路与第一吸附塔和第二吸附塔的入口均相连，第一吸附塔和第二吸附塔的出口均与干燥器的入口相连；第一风机出口的另一路与第一吸收塔入口相连，第一吸收塔出口与浓盐酸缓冲罐的入口相连，浓盐酸缓冲罐的出口与第一换热器的第一入口相连，第一换热器的第一出口与汽提解析塔的入口相连，汽提解析塔的顶部出口与干燥器的入口相连；干燥器的出口与气体混合器入口相连。
[0018]
进一步的，第一吸附塔和第二吸附塔中吸附剂为活性炭或者碳纤维。
[0019]
进一步的，浓缩塔中装有氯化钙。
[0020]
进一步的，有机杂质去除单元还包括第一稀盐酸储罐，汽提解析塔的底部出口与吸收剂循环泵的入口相连，吸收剂循环泵的出口与第一换热器的第二入口相连，第一换热器的第二出口与第一稀盐酸储罐的入口相连，第一稀盐酸储罐的出口与第一吸收塔相连。
[0021]
进一步的，第一稀盐酸储罐中装有质量浓度为5％-20％的稀盐酸，浓盐酸缓冲罐中装有质量浓度为大于20％小于等于35％的浓盐酸。
[0022]
进一步的，干燥器中的干燥剂为沸石、无水氯化钙或质量浓度为98％的浓硫酸；列管式固定床反应器顶部入口设置有气体分布器，列管式固定床反应器内设置有多个温度检测器。
[0023]
进一步的，产物分离纯化单元还包括吸收剂储罐、加压泵、液氯储罐、溶剂循环泵和第三换热器；
[0024]
第二吸收塔出口的与第三换热器的第一入口相连，第三换热器的第一出口与精馏解析塔的入口相连，精馏解析塔的顶部出口与加压泵入口相连，加压泵出口与液氯储罐相连；
[0025]
精馏解析塔的底部出口与溶剂循环泵的入口相连，溶剂循环泵的出口与第三换热器的第二入口相连，第三换热器的第二出口与吸收剂储罐相连，吸收剂储罐与第二吸收塔入口相连；
[0026]
第三换热器的第二出口与吸收剂储罐相连，吸收剂储罐与第二吸收塔相连。
[0027]
一种基于上述装置的副产氯化氢制氯气的生产工艺，包括以下步骤：
[0028]
含有机杂质的氯化氢气体经第一风机后通过有机杂质去除单元进行处理，然后通过干燥器干燥后进入气体混合器，向气体混合器内通入空气或氧气，混合后经预热器和第二换热器进入列管式固定床反应器中进行反应，反应后的气体产物经预热器与第一冷凝器
冷凝得到稀盐酸；未冷凝的气体产物进入第二吸收塔中进行吸附，吸收后的富液进入精馏解析塔中进行解析，得到氯气。
[0029]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明列管式固定床反应器出口的高温反应气通过冷凝器进行冷凝，冷凝后的稀盐酸可进一步反应，或是作为氯化氢气体的吸收剂。本发明采用的列管式固定床反应器，可以利用载热体实现固定床反应器中反应热的移出与利用。本发明以含有机杂质的氯化氢气体或是稀盐酸为原料，适用于有机氯化企业装置直接副产氯化氢气体、外来稀盐酸以及环保行业中含氯废弃物在热解处理过程中释放出的氯化氢气体等，适用于各种行业的副产氯化氢及盐酸的高附加值生产利用。
[0030]
进一步的，本发明通过在浓缩塔中添加氯化钙作为助剂，打破质量浓度20％氯化氢与水的共沸状态，可获得30wt％-35wt％的浓盐酸。
[0031]
本发明中可以以盐酸或是氯化氢气体为原料，采用催化氧化技术生产氯气，可实现副产氯化氢的高附加值利用、氯原子的闭路循环和反应过程的零排放。本发明工艺过程可靠、操作简便，操作弹性大，是切实可行的氯化氢制氯气的工业化生产应用工艺，解决现有技术存在的能耗大，设备复杂、操作难度大、流化床气体的返混、催化剂的颗粒磨损、运行费用高、不能大通量或连续化使用、不适用于大规模连续工业化应用的问题。
附图说明
[0032]
图1为本发明装置结构示意图。
[0033]
图中，1、含有机杂质的氯化氢气体；2、第一风机；3、第一吸附塔；4、第二吸附塔；5、第一级吸收塔；6、第一稀盐酸储罐；7、浓盐酸缓冲罐；8、换热器；9、汽提解析塔；10、吸收剂循环泵；11、助剂；12、外来盐酸储罐；13、输送泵；14、浓缩塔；15、干燥器；16、第二风机；17、第一流量计；18、氧气；19、第三风机；20、第二流量计；21、气体混合器；22、压缩机；23、减压阀；24、预热器；25、第二换热器；26、列管式固定床反应器；27、气体分布器；28、第一温控；29、第二温控；30、第三温控；31、冷载热体；32、热载热体；33、第四风机；34、第一冷凝器；35、第二冷凝器；36、第二稀盐酸储罐；37、第二吸收塔；38、吸收剂储罐；39、精馏解析塔；40、溶剂循环泵；41、第三换热器；42、加压泵；43、液氯储罐。
具体实施方式
[0034]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0035]
参见图1，一种副产氯化氢制氯气的生产装置，包括原料预处理单元、催化氧化单元和产物分离纯化单元；
[0036]
其中，原料预处理单元包括第一风机2、第一吸附塔3、第二吸附塔4、第一吸收塔5、第一稀盐酸储罐6、浓盐酸缓冲罐7、第一换热器8、汽提解析塔9、吸收剂循环泵10、输送泵13、浓缩塔14和干燥器15；第一风机2出口分为两路，一路与第一吸附塔3和第二吸附塔4的入口均相连，第一吸附塔3和第二吸附塔4的出口均与干燥器15的入口相连。第一风机2出口的另一路与第一吸收塔5入口相连，第一吸收塔5出口与浓盐酸缓冲罐7的入口相连，浓盐酸缓冲罐7的出口与第一换热器8的第一入口相连，第一换热器8的第一出口与汽提解析塔9的入口相连，汽提解析塔9的顶部出口与干燥器15的入口相连，汽提解析塔9的底部出口与吸
收剂循环泵10的入口相连，吸收剂循环泵10的出口与第一换热器8的第二入口相连，第一换热器8的第二出口与第一稀盐酸储罐6的入口相连，第一稀盐酸储罐6的出口与第一吸收塔5相连。
[0037]
催化氧化单元包括第二风机16、第三风机19、气体混合器21、压缩机22、减压阀23、预热器24、第二换热器25、列管式固定床反应器26、气体分布器27、第一温控28、第二温控29以及第三温控30；其中，列管式固定床反应器26顶部入口设置有气体分布器27，气体分布器27优选采用环流式气体分布器。干燥器15的出口与第二风机16相连，第二风机16通过管路与气体混合器21入口相连，管路上设置有第一流量计17；第三风机19通过管道与气体混合器21入口相连，管道上设置有第二流量计20；气体混合器21出口与压缩机22入口相连，压缩机22出口经减压阀23与预热器24的第一入口相连。预热器24的第一出口与第二换热器25的第一入口相连，第二换热器25的第一出口与气体分布器27相连。列管式固定床反应器26中通入冷载热体31，吸收热量后流出热载热体32。
[0038]
产物分离纯化单元包括第四风机33、第一冷凝器34、第二冷凝器35、第二稀盐酸储罐36、第二吸收塔37、吸收剂储罐38、精馏解析塔39、溶剂循环泵40、第三换热器41、加压泵42以及液氯储罐43；其中，第四风机33入口与列管式固定床反应器26底部气体出口相连，第四风机33出口与预热器24的第二入口相连，预热器24的第二出口与第一冷凝器34的入口相连，第一冷凝器34的第一出口与第二冷凝器35的入口相连，第一冷凝器34的第二出口和第二冷凝器35的第二出口均与第二稀盐酸储罐36相连；第二冷凝器35的第一出口与第二吸收塔37的入口相连，第二吸收塔37的出口与第三换热器41的第一入口相连，第三换热器41的第一出口与精馏解析塔39的入口相连，精馏解析塔39的顶部出口与加压泵42入口相连，加压泵42出口与液氯储罐43相连；精馏解析塔39的底部出口与溶剂循环泵40的入口相连，溶剂循环泵40的出口与第三换热器41的第二入口相连，第三换热器41的第二出口与吸收剂储罐38相连，吸收剂储罐38与第二吸收塔37相连。
[0039]
针对含有有机杂质的氯化氢气体采用多塔并联切换吸附的方法脱除有机杂质；或者针对含有有机杂质的氯化氢气体采用稀盐酸循环吸收氯化氢气体生产浓盐酸。
[0040]
多个并联操作的第一吸附塔3和第二吸附塔4中吸附剂优选活性炭或者碳纤维，吸附剂采用蒸汽脱附再生。未被吸收的有机杂质焚烧处理可副产蒸汽。
[0041]
第一稀盐酸储罐6中装有稀盐酸，所述稀盐酸的质量浓度为5wt％-20wt％，浓盐酸缓冲罐7中装有浓盐酸，所述浓盐酸的质量浓度为大于20wt％小于等于35wt％。
[0042]
浓盐酸经汽提解析塔9后的稀盐酸通过吸收剂循环泵10和第一换热器8重新返回第一稀盐酸储罐6，实现余热利用和溶剂循环使用。为打破质量浓度20％左右氯化氢与水的共沸状态，采用向浓缩塔14中添加助剂11的方法作为破沸剂，从而可获得质量浓度30％-35％的浓盐酸。所述助剂11是纯度为99.9％以上的氯化钙。
[0043]
氯化氢气体经干燥器15进一步干燥脱除微量水后去催化氧化单元；所述干燥器15中的干燥剂为浓硫酸(质量浓度为98％)、沸石或无水氯化钙，优选浓硫酸。采用浓硫酸干燥时，浓硫酸吸水变为稀硫酸，可采用真空循环闪蒸浓缩实现硫酸的循环使用。
[0044]
反应原料气为氯化氢和空气或者反应原料气为氯化氢和氧气18，优选反应原料气为氯化氢和氧气18。
[0045]
为使反应原料气氯化氢和空气实现混合或者氯化氢和氧气实现混合，设置气体混
合器21，混合后的气体通过压缩机22和减压阀23调控反应压力。
[0046]
列管式固定床反应器26内的不同位置设置了多个温度检测器，并装有多段催化剂，上段催化剂可以起到进一步脱除有机杂质，主要是对下段催化剂起保护作用；列管式固定床反应器26内反应热采用热载热体32移出热量，实现余热利用。所述热载热体32优选熔盐或水，热载热体32所带出的热量可副产蒸汽。列管式固定床反应器26中通入冷载热体31，吸收热量后流出热载热体32，热载热体32为熔盐、水或导热油。
[0047]
列管式固定床反应器26出口处的高温反应气通过预热器24实现降温和对原料气的预热。
[0048]
高温反应气通过多级串联的第一冷凝器34与第二冷凝器35进行冷凝，冷凝后的稀盐酸可返回原料外来盐酸储罐12进一步反应，或是返回稀盐酸吸收过程的第一稀盐酸储罐6中用作氯化氢气体的吸收剂。
[0049]
未冷凝的气体产物进入第二吸收塔37中进行分离，并通过吸收剂吸收其中的氯气；所述吸收剂优选四氯化碳。吸收氯气后的含氯气富液经精馏解析塔39解析出氯气，氯气经加压泵42压缩后进入液氯储罐43；所述加压泵42优选纳氏泵。
[0050]
精馏解析塔39解析后的贫液通过溶剂循环泵40和第三换热器41重新返回吸收剂储罐38，实现余热利用和溶剂循环使用。
[0051]
第一吸收塔5中脱除的有机杂质焚烧处理可副产蒸汽，蒸汽可用于第一吸附塔3与第二吸附塔4中吸附剂的脱附再生。
[0052]
第一吸收塔5中未吸收的氧气或氮气直接排空。第二吸收塔37中未吸收氧气或氮气直接排空。本发明中通过换热器和循环泵可实现吸收-解析过程中的余热利用和溶剂循环使用。
[0053]
参见图1，本发明的工作过程为：装置直接副产含有机杂质的氯化氢气体1经第一风机2后通过并联切换第一吸附塔3和第二吸附塔4进行处理；或者含有机杂质的氯化氢1通过第一吸收塔5和汽提解析塔9脱除有机杂质，第一吸收塔5和汽提解析塔9之间设置第一稀盐酸储罐6、浓盐酸缓冲罐7、第一换热器8和吸收剂循环泵10；经第二吸附塔4或经汽提解析塔9脱除有机杂质的氯化氢气体进一步通过干燥器15，空气或氧气18经第三风机19、第二流量计20进入气体混合器21，氯化氢气体经过第二风机16以及和第一流量计17进入气体混合器21，空气与氯化氢气体或氧气与氯化氢气体按一定比例在气体混合器21混合后经压缩机22和减压阀23通过预热器24和第二换热器25进入列管式固定床反应器26；列管式固定床反应器26中设置有气体分布器27、第一温控28、第二温控29和第三温控30，列管式固定床反应器26中反应放出的热量通过冷载热体31和热载热体32实现热量移出和余热利用；反应后的气体产物经第四风机33送入预热器24中，实现余热利用，经串联的第一冷凝器34和第二冷凝器35冷凝所得的稀盐酸进入第二稀盐酸储罐36，第二稀盐酸储罐36中的稀盐酸可返回原料外来盐酸储罐12或是稀盐酸吸收过程的第二稀盐酸储罐6；未冷凝的气体产物进入第二吸收塔37中进行吸附，吸收后的富液经过第三换热器41后进入精馏解析塔39中进行解析，解析后的贫液通过溶剂循环泵40进入第三换热器41换热后流回吸收剂储罐38；精馏解析塔39顶部出来的氯气经加压泵42压缩后进入液氯储罐43。
[0054]
第一吸收塔5中脱除的有机杂质焚烧处理可副产蒸汽，蒸汽用于第一吸附塔3和第二吸附塔4中吸附剂的脱附再生。
[0055]
本发明中原料预处理单元中对涉氯行业装置直接副产含有机杂质的氯化氢提供了两种处理方案，一是针对含有机杂质的氯化氢气体，采用多个吸附塔并联切换吸附脱除有机杂质，吸附剂采用蒸汽脱附再生；二是针对含有机杂质的氯化氢气体，采用稀盐酸循环吸收塔与汽提解析塔脱除有机杂质，稀盐酸吸收剂循环使用并通过换热器实现了余热利用；针对原料为外来稀盐酸，采用添加助剂的方法打破20％氯化氢与水的共沸状态，通过浓缩塔获得30％-35％的浓盐酸，随后浓盐酸经汽提解析塔解析出氯化氢气体，氯化氢经进一步干燥脱除微量水后去催化氧化单元。催化氧化单元中一定比例的氯化氢和空气/氧气通过风机进入气体混合器，经压缩机和预热器后进入列管式固定床反应器进行反应，反应过程中放出的热量通过载热体及时移出并可用于副产蒸汽，反应后高温尾气进一步通过换热器对原料气进行预热。产物分离纯化单元中对未转化的氯化氢和产物水通过多级冷凝器冷凝为稀盐酸并返回原料稀盐酸储罐进行循环，产物中的微量水通过进一步干燥脱除，目标产物氯气采用溶剂吸收和精馏解析的方法获得，吸收塔和精馏解析塔过程中也实现了溶剂的循环使用和余热利用，氯气经纳氏泵加压后进入液氯储罐。采用浓硫酸干燥时，浓硫酸吸水变为稀硫酸，可采用真空循环闪蒸浓缩实现硫酸的循环使用。本发明适用于有机氯化企业装置直接副产氯化氢气体、外来稀盐酸以及环保行业中含氯废弃物在热解处理过程中释放出的氯化氢气体等，适用于各种行业的副产氯化氢及盐酸的高附加值生产利用，是一种切实可行的氯化氢制氯气的工业化生产应用工艺。
[0056]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种副产氯化氢制氯气的生产装置，其特征在于，包括原料预处理单元、催化氧化单元和产物分离纯化单元；其中，原料预处理单元包括第一风机(2)与有机杂质去除单元；催化氧化单元包括气体混合器(21)、预热器(24)以及第二换热器(25)和列管式固定床反应器(26)；产物分离纯化单元包括第一冷凝器(34)、第二吸收塔(37)和精馏解析塔(39)；第一风机(2)与有机杂质去除单元入口相连，有机杂质去除单元出口与气体混合器(21)入口相连，气体混合器(21)出口与预热器(24)的第一入口相连，预热器(24)的第一出口经第二换热器(25)与列管式固定床反应器(26)的入口相连，列管式固定床反应器(26)的出口与预热器(24)的第二入口相连，预热器(24)的第二出口与第一冷凝器(34)入口相连，第一冷凝器(34)的气体出口与第二吸收塔(37)入口相连，第二吸收塔(37)出口与精馏解析塔(39)相连。2.根据权利要求1所述的一种副产氯化氢制氯气的生产装置，其特征在于，有机杂质去除单元包括第一吸附塔(3)、第二吸附塔(4)、第一吸收塔(5)、浓盐酸缓冲罐(7)、第一换热器(8)、汽提解析塔(9)、吸收剂循环泵(10)、输送泵(13)、浓缩塔(14)和干燥器(15)；第一风机(2)出口分为两路，一路与第一吸附塔(3)和第二吸附塔(4)的入口均相连，第一吸附塔(3)和第二吸附塔(4)的出口均与干燥器(15)的入口相连；第一风机(2)出口的另一路与第一吸收塔(5)入口相连，第一吸收塔(5)出口与浓盐酸缓冲罐(7)的入口相连，浓盐酸缓冲罐(7)的出口与第一换热器(8)的第一入口相连，第一换热器(8)的第一出口与汽提解析塔(9)的入口相连，汽提解析塔(9)的顶部出口与干燥器(15)的入口相连；干燥器(15)的出口与气体混合器(21)入口相连。3.根据权利要求2所述的一种副产氯化氢制氯气的生产装置，其特征在于，第一吸附塔(3)和第二吸附塔(4)中吸附剂为活性炭或者碳纤维。4.根据权利要求2所述的一种副产氯化氢制氯气的生产装置，其特征在于，浓缩塔(14)中装有氯化钙。5.根据权利要求2所述的一种副产氯化氢制氯气的生产装置，其特征在于，有机杂质去除单元还包括第一稀盐酸储罐(6)，汽提解析塔(9)的底部出口与吸收剂循环泵(10)的入口相连，吸收剂循环泵(10)的出口与第一换热器(8)的第二入口相连，第一换热器(8)的第二出口与第一稀盐酸储罐(6)的入口相连，第一稀盐酸储罐(6)的出口与第一吸收塔(5)相连。6.根据权利要求5所述的一种副产氯化氢制氯气的生产装置，其特征在于，第一稀盐酸储罐(6)中装有质量浓度为5％-20％的稀盐酸，浓盐酸缓冲罐(7)中装有质量浓度为大于20％小于等于35％的浓盐酸。7.根据权利要求1所述的一种副产氯化氢制氯气的生产装置，其特征在于，干燥器(15)中的干燥剂为沸石、无水氯化钙或质量浓度为98％的浓硫酸；列管式固定床反应器(26)顶部入口设置有气体分布器(27)，列管式固定床反应器(26)内设置有多个温度检测器。8.根据权利要求1所述的一种副产氯化氢制氯气的生产装置，其特征在于，产物分离纯化单元还包括吸收剂储罐(38)、加压泵(42)、液氯储罐(43)、溶剂循环泵(40)和第三换热器(41)；第二吸收塔(37)出口的与第三换热器(41)的第一入口相连，第三换热器(41)的第一出
口与精馏解析塔(39)的入口相连，精馏解析塔(39)的顶部出口与加压泵(42)入口相连，加压泵(42)出口与液氯储罐(43)相连；精馏解析塔(39)的底部出口与溶剂循环泵(40)的入口相连，溶剂循环泵(40)的出口与第三换热器(41)的第二入口相连，第三换热器(41)的第二出口与吸收剂储罐(38)相连，吸收剂储罐(38)与第二吸收塔(37)入口相连。9.一种基于权利要求1所述装置的副产氯化氢制氯气的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：含有机杂质的氯化氢气体(1)经第一风机(2)后通过有机杂质去除单元进行处理，然后通过干燥器(15)干燥后进入气体混合器(21)，向气体混合器(21)内通入空气或氧气，混合后经预热器(24)和第二换热器(25)进入列管式固定床反应器(26)中进行反应，反应后的气体产物经预热器(24)与第一冷凝器(34)冷凝得到稀盐酸；未冷凝的气体产物进入第二吸收塔(37)中进行吸附，吸收后的富液进入精馏解析塔(39)中进行解析，得到氯气。

技术总结
一种副产氯化氢制氯气的生产工艺及装置，包括第一风机、有机杂质去除单元、预热器、列管式固定床反应器、第一冷凝器、第二吸收塔和精馏解析塔；第一风机与有机杂质去除单元入口相连，有机杂质去除单元出口经气体混合器与预热器的第一入口相连，预热器的第一出口与列管式固定床反应器的入口相连，列管式固定床反应器的出口与预热器的第二入口相连，预热器的第二出口与第一冷凝器入口相连，第一冷凝器的气体出口经第二吸收塔与精馏解析塔相连。本发明适用于有机氯化企业装置直接副产氯化氢气体、外来稀盐酸以及环保行业中含氯废弃物在热解处理过程中释放出的氯化氢气体等，是一种切实可行的氯化氢制氯气的工业化生产应用工艺。行的氯化氢制氯气的工业化生产应用工艺。行的氯化氢制氯气的工业化生产应用工艺。


技术研发人员：申涛 殷喜平 周永华 苏小平 王爱军
受保护的技术使用者：中国石油化工集团有限公司 中国石化催化剂有限公司 中南大学
技术研发日：2022.10.24
技术公布日：2023/1/6