一种低能耗氯甲烷合成系统技术方案

本发明专利技术提供了一种氯甲烷合成系统，改变了传统合成系统中对氯甲烷合成气进行一步冷凝后，再分离水、酸和醇的方法。本发明专利技术的氯甲烷合成系统在一个分离装置中实现酸和醇的分离，并且利用氯甲烷反应釜的反应热替代分离装置中再沸器的部分蒸汽，不仅充分利用了氯甲烷合成反应热，而且节省了传统合成系统中脱酸塔和脱醇塔两个者间的物料中转工序，简化了工艺流程，降低了氯甲烷反应的能耗。进一步增加的洗涤装置有效提高氯化氢的利用效率。在最后进一步增加液态氯甲烷洗涤氯甲烷气体的步骤，可以利用液态氯甲烷的气化进一步降低物料温度，有效冷凝氯甲烷气体中的甲醇、水份，最大限度降低后续氯甲烷干燥工序的物耗。分离装置出料的脱醇盐酸循环使用，使脱醇盐酸中的氯离子浓度进一步降低，最大限度降低氯离子的损失，同时降低后续脱醇废水的无害化处理难度。降低后续脱醇废水的无害化处理难度。降低后续脱醇废水的无害化处理难度。

【技术实现步骤摘要】
一种低能耗氯甲烷合成系统


[0001]本专利技术涉及氯甲烷合成技术，尤其是有机硅行业配套氯甲烷低能耗合成系统。

技术介绍

[0002]氯甲烷又名甲基氯，为无色易液化的气体，是一种重要的化工原料，多用于生产甲基氯硅烷、四甲基铅、甲基纤维素等，也可用于生产季铵化合物、农药等，在异丁橡胶生产中用作溶剂。
[0003]现有生产氯甲烷的方法一般有甲烷氯化法、甲醇氯化法、光氯化法、氧氯化法等。其中甲醇氯化法是目前使用较为广泛的一种方法，该法是将甲醇利用蒸汽加热汽化后通入到反应釜中和氯化氢在氯化锌为触媒的条件下一同反应，生成氯甲烷。在生成氯甲烷的过程中会产生大量的反应余热，该部分余热得不到利用而造成大量能量浪费。
[0004]甲醇液相催化法合成氯甲烷发生的化学反应主要反应包括：
[0005]CH3OH+HCl＝CH3Cl+H2O(主反应，在催化剂加热的条件下)
[0006]CH3OH+CH3OH＝CH3OCH3+H2O(副反应)
[0007]工业中通常通过调整氯化氢与甲醇的比例，将氯化氢稍微过量抑制副反应的发生，提高甲醇的利用率。目前对甲醇
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氯化氢合成氯甲烷的系统的节能，关注点局限在部分节点的能量的回收再利用，对氯甲烷系统的综合低能耗公开资料较少。
[0008]CN114160069A提供了氯甲烷合成装置反应余热的阶梯式使用，但其专利申请中并未考虑在氯化锌为催化剂进行氯化氢连续反应时，换热器堵塞停车问题，尤其是有机硅行业采用二甲基二氯硅烷水解副产氯化氢气体进行氯甲烷生产时，换热器在较低温度时堵塞更加严重；另外，盐酸解析系统中稀酸的热量比氯甲烷反应釜的热量更高，用氯甲烷反应釜的气体热量加热浓盐酸热能利用效率会更低。
[0009]CN109320395A提供了一种串并联式氯甲烷合成的方法，其虽然通过两级或多级串联反应釜并通过调整甲醇与氯化氢的配比，提高原料的利用率；但是二级反应中由于有一级反应釜的氯甲烷的混合，导致二级反应效率不高；且二级采用甲醇过量期望将氯化氢气体尽可能利用，这样会导致二甲醚产生量大，后续氯甲烷净化装置物耗高。
[0010]CN211595462U描述一种甲烷氯化物生产高温气体产物热能回收系统，其利用氯甲烷反应的高温气体加热精馏塔的进料，以回收高温气体的热能；而忽略了精馏塔底部出料同样具有可回收的高温能量，其同样需要冷源进行冷却。

技术实现思路

[0011]行业内传统的氯甲烷合成系统中，在甲醇和氯化氢反应合成氯甲烷后，对合成得到的混合气体进行一步冷凝，分离出氯甲烷气体和除氯甲烷之外的液体，对所述液体再进行水、酸和醇的分离，为了分离水、酸和醇又需要在分离过程中使用例如再沸器等加热装置。这种操作方法，使得传统的氯甲烷合成系统无法有效利用氯甲烷的反应热。
[0012]本专利技术涉及一种低能耗氯甲烷合成系统，调整了对氯甲烷合成的冷凝处理方式，
将传统的氯甲烷合成系统中的酸洗涤塔(或称水洗塔)与脱醇塔功能合并，在一个塔中同时进行酸和醇的分离，并通过这种处理方式的调整，利用氯甲烷反应釜反应热量替代了传统合成系统中再沸器的部分能量，使氯甲烷反应釜反应热量最大限度的得到回收应用，最大限度降低氯甲烷合成的能耗。
[0013]本专利技术涉及一种氯甲烷合成方法，包括：甲醇与氯化氢气体混合，在催化剂作用下，进行氯甲烷合成反应，生成的混合气体进行降温处理，在一个分离装置中分离出气态的氯甲烷和甲醇，以及液态的水和溶解在水中的HCl。在本专利技术中，将所述分离装置也称为脱醇洗涤装置。
[0014]根据本专利技术，所述催化剂是甲醇和氯化氢气体反应合成氯甲烷中所用的常规催化剂，包括但不限于氯化锌、氯化铵和有机胺等。在本专利技术的一些实施方式中，所述催化剂是氯化锌溶液，例如浓度为45％
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75％的氯化锌溶液。在本专利技术的一个实施方式中，所述催化剂是65％氯化锌溶液。
[0015]根据本专利技术，进入所述分离装置的物料温度不低于105℃，所述分离装置的出口温度不低于80℃。优选，在所述分离装置的下部预先加入一些盐酸，对进入所述分离装置的物料进行洗涤。
[0016]根据本专利技术，所述盐酸可以是新鲜盐酸，也可以是有机硅单体水解工艺产生的低浓度盐酸。所述盐酸的浓度为0.1％～15％(例如1％、5％、10％、15％等)，温度不超过80℃。
[0017]根据本专利技术，通过所述分离装置分离后，由装置下部排出脱了醇的盐酸，由装置上部排出脱了酸的含有氯甲烷和甲醇的混合气体。
[0018]根据本专利技术，所述脱酸的含氯甲烷和甲醇的混合气体再进行降温冷凝处理，分离出氯甲烷气体和液体甲醇。在本专利技术的一个实施方式中，分离出的液体甲醇返回甲醇与氯化氢的反应中被回用。在本专利技术的一个实施方式中，分离出的氯甲烷气体再利用冷凝后的液态甲醇和/或液态氯甲烷进行洗涤。
[0019]在本专利技术的一个优选实施方式中，甲醇与氯化氢反应生成的混合气体在进入所述分离装置前，先进行一次洗涤，所述洗涤使用盐酸，一方面降低所述混合气体的温度，使其更适于分离装置的进料温度，一方面将混合气体中的氯化氢洗涤下来，返回到甲醇与氯化氢反应体系中，提高甲醇利用率。根据本专利技术，所述洗涤在洗涤装置中进行，温度在110
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120℃。所述盐酸可以新鲜盐酸，也可以是本专利技术合成方法中经过分离装置分离出的脱醇盐酸。在实际运行中，系统启动前使用新鲜盐酸，待分离装置分离出脱醇盐酸后，使用脱醇盐酸。
[0020]本专利技术涉及一种氯甲烷合成方法，包括：
[0021]S1、反应步骤：甲醇与氯化氢气体在氯甲烷反应釜中混合并进行反应，反应后形成的混合气体进入脱酸脱醇洗涤步骤S3；
[0022]S3、脱酸脱醇洗涤步骤：S1步骤得到的混合气体从脱醇洗涤装置的底部进入装置，经过位于装置下部的盐酸洗涤后，从装置上方排出含氯甲烷和甲醇的气体，从装置底部排出脱醇盐酸。进入脱醇洗涤装置的物料温度不低于105℃，脱醇洗涤装置的出口温度不低于80℃。在本专利技术的一些实施方式中，脱醇洗涤塔顶部温度为80℃～120℃，压力为0.5barg～2barg，优选温度为90℃～100℃，压力0.8barg～1.3barg。
[0023]在本专利技术的一个优选实施方式中，S1步骤得到的混合气体在进入S3步骤之前，先进行洗涤步骤S2，所述S2步骤使用盐酸对该混合气体进行洗涤，所述洗涤在洗涤装置中进
行，控制洗涤装置顶部温度为105℃～130℃，压力为0.5barg～2barg，优选温度为105℃～120℃，压力为1.0barg～1.5barg。洗涤后的液体回流进入S1步骤中的氯甲烷反应釜，洗涤后的混合气体再进入S3步骤。
[0024]在本专利技术的一个优选实施方式中，S3步骤得到的含氯甲烷和甲醇的气体进入降温冷凝步骤S4，步骤S4在顺序连接的降膜吸收器和冷凝缓冲装置中进行，最后在冷凝缓冲装置的底部排出液态甲醇，氯甲烷气体从冷凝缓冲装置顶部排出。在本专利技术的一个实施方式中，排出的液态甲醇返回到S1步骤中，作为原料进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氯甲烷合成方法，其特征在于：甲醇与氯化氢气体混合，在催化剂作用下，进行氯甲烷合成反应，生成的混合气体进行降温处理，在一个分离装置中分离出气态的氯甲烷和甲醇，以及液态的水和溶解在水中的HCl，由分离装置下部排出脱了醇的盐酸，由分离装置上部排出脱了酸的含有氯甲烷和甲醇的混合气体；进入所述分离装置的物料温度不低于105℃，所述分离装置的出口温度不低于80℃；优选，在所述分离装置的下部预先加入一些盐酸，对进入所述分离装置的物料进行洗涤；优选，所述盐酸的浓度为0.1％～15％，温度不超过80℃；优选，甲醇与氯化氢比例2:1～0.5:1。2.如权利要求1所述的氯甲烷合成方法，其特征在于，所述脱酸的含氯甲烷和甲醇的混合气体再进行降温冷凝处理，分离出氯甲烷气体和液体甲醇；优选，所述分离出的液体甲醇返回甲醇与氯化氢的反应中被回用；优选，甲醇与回用的液体甲醇的流量比为25:1至10:1，优选20:1至15:1；优选，所述分离出的氯甲烷气体再利用液态氯甲烷和/或分离出的液态甲醇进行洗涤。3.如权利要求1或2所述的氯甲烷合成方法，其特征在于，甲醇与氯化氢反应生成的混合气体在进入所述分离装置前，先进行一次洗涤，所述洗涤使用盐酸；优选，所述洗涤在洗涤装置中进行，温度在110
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120℃；优选，洗涤后的液体回流进入甲醇与氯化氢气体的反应中。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的氯甲烷合成方法，其特征在于，包括：S1、反应步骤：甲醇与氯化氢气体在氯甲烷反应釜中混合并进行反应，反应后形成的混合气体进入脱酸脱醇洗涤步骤S3；优选，氯甲烷反应釜温度为130℃～170℃，压力为0.5barg～2barg，优选温度为140℃～160℃，压力为1.0barg～1.5barg；S3、脱酸脱醇洗涤步骤：S1步骤得到的混合气体从脱醇洗涤装置的底部进入装置，经过位于装置下部的盐酸洗涤后，从装置上方排出含氯甲烷和甲醇的气体，从装置底部排出脱醇盐酸；进入脱醇洗涤装置的物料温度不低于105℃，脱醇洗涤装置的出口温度不低于80℃；优选，脱醇洗涤塔顶部温度为80℃～120℃，压力为0.5barg～2barg，优选温度为90℃～100℃，压力0.8barg～1.3barg。5.如权利要求4所述的氯甲烷合成方法，其特征在于，S1步骤得到的混合气体在进入S3步骤之前，先进行洗涤步骤S2，所述S2步骤使用盐酸对该混合气体进行洗涤，所述洗涤在洗涤装置中进行，控制洗涤装置顶部温度为105℃～130℃，压力为0.5barg～2barg，优选温度为105℃～120℃，压力为1.0barg～1.5barg；优选，洗涤后的液体回流进入S1步骤中的氯甲烷反应釜；优选，S3步骤排出的脱醇盐酸回流到S2步骤中作为洗涤液使用。6.如权利要求4或5所述的氯甲烷合成方法，其特征在于，S3步骤得到的含氯甲烷和甲醇的气体进入降温冷凝步骤S4，步骤S4在顺序连接的降膜吸收器和冷凝缓冲装置中进行，最后在冷凝缓冲装置的底部排出液态甲醇，氯甲烷气体从冷凝缓冲装置顶部排出；优选，排出的液态甲醇返回到S1步骤中，作为原料进行回用；优选，排出的液态甲醇返回到S3步骤的脱醇洗涤装置或/和步骤S4的降膜吸收器中，作
为洗涤液进行回用；优选，排出的液态甲醇返回到S1步骤中，作为原料进行回用，和返回到S3步骤的脱醇洗涤装置或/和步骤S 4的降膜吸收器中，作为洗涤液进行回用；优选，S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王升旗，毕凯，郭禤，程琨，杜毛毛，刘晓刚，罗熔，
申请(专利权)人：江西蓝星星火有机硅有限公司，
类型：发明
国别省市：