多點進氯二氯乙烷管式氯化反應裝置製造方法
2023-12-05 08:38:56
多點進氯二氯乙烷管式氯化反應裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多點進氯二氯乙烷管式氯化反應裝置，循環二氯乙烷管線首先分成溶氯二氯乙烷管線、分散乙烯二氯乙烷管線兩路，溶氯混合器出口通過溶氯二氯乙烷多點進料裝置分成至少二點進入管式靜態混合氯化反應器；分散乙烯二氯乙烷管線和乙烯進料系統、分散乙烯混合器連接，管式靜態混合氯化反應器出口與鼓泡塔相連，鼓泡塔頂與產品氣冷凝器、氣液分離器相連，氣液分離器液相出口與儲罐相連。本實用新型可避免反應局部過熱，減少副反應，產品純度高；降低乙烯反應損失；單獨設置了溶氯二氯乙烷冷凝器，使能耗更低；本實用新型經濟性高，生產便於操作，安全可靠。該裝置在其他類似的氯化過程中也可以推廣應用。
【專利說明】多點進氯二氯乙院管式氯化反應裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種利用純乙烯或者稀乙烯直接氯化生產二氯乙烷的生產裝置。技術背景
[0002]二氯乙烷(EDC)是生產聚氯乙烯的基本原料。全球約95%的EDC用於生產氯乙烯(VCM)。EDC作為有機溶劑等用途也較為廣泛。
[0003]工業上EDC生產常用的方法是乙烯直接氯化法或氧氯化法，是在催化劑存在下用氯氣直接氯化乙烯或用無水氯化氫氧氯化乙烯製得。工業化中的典型工藝及反應設備主要有以下幾種:中溫氯化技術立式鼓泡塔反應器，該反應器設有氣體分布器和拉西環填料，存在著反應能力小，混合效果一般的缺點；高溫氯化技術一體化的反應器和精餾塔，存在著混合效果不理想的情況；高溫氯化技術立式鼓泡塔反應器，設置了氯氣混合器，該裝置一定程度上提高了混合效果，但存在操作彈性小，反應熱移除不及時的特點。以上工業化反應設備相對應用成熟，生產穩定，但普遍存在反應操作彈性小，反應效率還不高的缺陷，並且使用原料也僅適用於純乙烯，未考慮稀乙烯氯化對混合、散熱要求更高的反應特性。
[0004]中國專利CN2903057Y介紹了適用靜態混合器的直接氯化設備，其反應段設置了內構件，在混合效率上有了一定提高，循環二氯乙烷分為2路，分別溶解乙烯氯氣提高了乙烯和氯氣的混合效果，並在循環二氯乙烷總管線上設置了冷凝器，降低了循環二氯乙烷的溫度，提高了溶氯效果，在一定程度上提高了產品純度，存在的問題是:在後續混合反應中乙烯與氯氣配比控制效果不好，仍存在局部過熱和造成副產物增加及乙烯轉化率不高的缺點，另外冷凝器冷卻循環二氯乙烷量過大，不能使反應熱充分利用，節能效果差。
[0005]中國專利CN102531827A公開了一種幹氣直接氯化製備二氯乙烷的方法，特點是採用了管道反應器+鼓泡塔的反應器型式，可用於幹氣的直接氯化，存在的問題是氯氣溶解效果差，與乙烯接觸不均，幹氣中乙烯轉化率不高，操作彈性小。
[0006] 申請人:發現，上述專利公開的反應設備，在反應散熱、節能、控制、操作彈性上仍需進一步改進，以利於乙烯，特別是稀乙烯直接氯化生產二氯乙烷。
【發明內容】
[0007]本實用新型要解決的技術問題是提供一種氯化效果好、生產穩定、產品質量好、副產物少的乙烯、特別是稀乙烯直接氯化生產二氯乙烷的裝置。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型包括循環二氯乙烷管線、溶氯二氯乙烷管線、分散乙烯二氯乙烷管線、溶氯二氯乙烷冷凝器、氯氣進料系統、乙烯進料系統、溶氯混合器、分散乙烯混合器、分散乙烯二氯乙烷出口管線、管式靜態混合氯化反應器、溶氯二氯乙烷多點進料裝置、鼓泡塔、產品氣冷凝器、氣液分離器、儲罐、循環泵、連接件、各種控制閥門和安全閥門、計量儀表、排空管線和保護管線，其結構特點是循環二氯乙烷管線首先分成溶氯二氯乙烷管線、分散乙烯二氯乙烷管線兩路，溶氯二氯乙烷管線與溶氯二氯乙烷冷凝器連接後和氯氣進料系統、溶氯混合器相連，溶氯混合器出口通過溶氯二氯乙烷多點進料裝置分成至少二點進入管式靜態混合氯化反應器；分散乙烯二氯乙烷管線和乙烯進料系統、分散乙烯混合器連接，通過分散乙烯二氯乙烷出口管線進入管式靜態混合氯化反應器；管式靜態混合氯化反應器是由多個管式靜態混合器使用連接件串聯而成，出口與鼓泡塔相連，鼓泡塔頂與產品氣冷凝器、氣液分離器相連，氣液分離器液相出口與儲罐相連，儲罐與鼓泡塔相連用於保持液位；鼓泡塔底通過循環泵與循環二氯乙烷管線相連。
[0009]作為優設計，在循環二氯乙烷管線去溶氯二氯乙烷管線上單獨設置溶氯二氯乙烷冷凝器。
[0010]作為更優設計，氯氣經氯氣進料系統首先在溶氯混合器中充分溶解於循環二氯乙烷中，再通過溶氯二氯乙烷多點進料裝置分成至少三點進入管式靜態混合氯化反應器，每個進料點均設置控制閥門及計量儀表。在操作中可以使單個進料點不投用，進料點可採用噴嘴形式或其他形式。
[0011]更優選的設計是溶氯二氯乙烷最後一個進料點與鼓泡塔之間仍至少設有一段管式靜態混合器，確保在管道內均勻充分混合反應。
[0012]本實用新型有如下優點:
[0013]1、通過溶氯二氯乙烷多點進料裝置將溶解的氯氣分成至少三點進入管式靜態混合氯化反應器，可更大程度的避免局部過熱，從而減少副反應的生產，適用於乙烯，特別是稀乙烯直接氯化過程；
[0014]2、多點進氯的設計，在管道反應區，除了最後一個氯氣進料點外，其他氯氣進料點都可設置乙烯高過量操作，可以使副產物的生成非常低，提高了產品純度，並且反應區前段未反應的乙烯繼續輸入後段反應區，更好的促進了乙烯溶解，避免氣相反應，通過反應尾氣中乙烯的含量調節最後一個氯氣進料點進料量控制乙烯和氯氣的總配比，還大大降低了乙烯的損失，在裝置設計負荷內，乙烯和氯氣進料量確定的情況下乙烯的損失隨著氯氣進料點的增多而降低，有效的提高了乙烯轉化率，尤其適用於稀乙烯和氯氣的反應；
[0015]3、溶氯二氯乙烷多點進料裝置分成至少三點進入管式靜態混合氯化反應器，可通過使操作某個進料點投用與否，提高裝置操作彈性；
[0016]4、該裝置通過設置單獨的溶氯二氯乙烷冷凝器可以減少循環二氯乙烷冷卻量，既可以保證氯氣的充分溶解，又具有良好節能的效果。
[0017]上述的多點進氯二氯乙烷管式氯化反應裝置可用於乙烯、特別是稀乙烯直接氯化生產二氯乙烷的生產，該裝置也可在其他類似的氯化過程中推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細說明:
[0019]圖1為多點進氯二氯乙烷管式氯化反應裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0020]參照附圖，該多點進氯二氯乙烷管式氯化反應裝置包括循環二氯乙烷管線1、溶氯二氯乙烷管線2、分散乙烯二氯乙烷管線3、溶氯二氯乙烷冷凝器4、氯氣進料系統5、乙烯進料系統6、溶氯混合器7、分散乙烯混合器8、分散乙烯二氯乙烷出口管線9、管式靜態混合氯化反應器10、溶氯二氯乙烷多點進料裝置11、鼓泡塔13、產品氣冷凝器14、氣液分離器15、儲罐16、循環泵17、連接件12、各種控制閥門和安全閥門、計量儀表、排空管線和保護管線等組成。
[0021]具體連接安裝方式如圖1所示，循環二氯乙烷管線I分成溶氯二氯乙烷管線2和分散乙烯二氯乙烷管線3兩路，溶氯二氯乙烷管線2與溶氯二氯乙烷冷凝器4連接後和氯氣進料系統5、溶氯混合器7相連，溶氯混合器7出口通過溶氯二氯乙烷多點進料裝置11分成至少三點進入管式靜態混合氯化反應器10 ;分散乙烯二氯乙烷管線3和乙烯進料系統6、分散乙烯混合器8連接，通過分散乙烯二氯乙烷出口管線9進入管式靜態混合氯化反應器10 ;管式靜態混合氯化反應器10出口與鼓泡塔13相連，鼓泡塔13塔頂與產品氣冷凝器14、氣液分離器15相連，氣液分離器15液相出口與儲罐16相連，儲罐16與鼓泡塔13相連用於保持液位，並輸出產品；鼓泡塔13塔底通過循環泵17與循環二氯乙烷管線I相連。其中管線和管線、管線與反應器之間通過連接件12採用法蘭連接。
[0022]管式靜態混合氯化反應器10是由8段管式靜態混合器使用彎頭法蘭連接。其中溶氯混合器7、分散乙烯混合器8、管式靜態混合氯化反應器10均設有內構件，內構件採用SK、SV組合、分段設置。
[0023]氯氣在溶氯混合器7中溶解於循環二氯乙烷後，通過溶氯二氯乙烷多點進料裝置11分成三點進入管式靜態混合氯化反應器10，每個進料點均設置控制閥門及計量儀表，其中溶氯二氯乙烷最後一個進料點與鼓泡塔13之間有一段管式靜態混合器。
[0024]作為改進，上述管式靜態混合氯化反應器10是由6段管式靜態混合器使用法蘭連接。其中溶氯混合器7、分散乙烯混合器8、管式靜態混合氯化反應器10均設有內構件，內構件採用波紋管規整填料。氯氣在溶氯混合器7中溶解於循環二氯乙烷後，通過溶氯二氯乙烷多點進料裝置11分成四點進入管式靜態混合氯化反應器10，每個進料點均設置控制閥門及計量儀表，其中溶氯二氯乙烷最後一個進料點與鼓泡塔13之間有二段管式靜態混合器。
[0025]作為進一步改進，上述管式靜態混合氯化反應器10是由10段管式靜態混合器使用螺紋連接。其中溶氯混合器7、分散乙烯混合器8使用SMV型靜態混合器，管式靜態混合氯化反應器採用SK、SX型內構件組合使用。氯氣在溶氯混合器7中溶解於循環二氯乙烷後，通過溶氯二氯乙烷多點進料裝置11分成五點進入管式靜態混合氯化反應器10，每個進料點均設置控制閥門及計量儀表，其中溶氯二氯乙烷最後一個進料點(第五進料點)正常情況下不投用，與鼓泡塔13之間有一段管式靜態混合器。
[0026]S卩，上述管線和管線、管線與反應器之間可以直接連接，也可以通過短節、變徑等連接，連接方式可採用直接焊接、法蘭連接、螺紋連接等。而上述的多點進氯二氯乙烷管式氯化反應裝置，其中溶氯混合器、分散乙烯混合器、溶氯二氯乙烷出口管線、分散乙烯二氯乙烷出口管線、管式靜態混合氯化反應器、連接件為空管或設有內構件或填料，內構件或填料可採用SK、SV、SX、SL、SH、SMV、SMX、SMI型靜態混合器、規整填料、散裝填料中的一種或幾種的組合，內構件或填料可連續設置或分段設置。
[0027]本實用新型的工作過程說明:
[0028]循環二氯乙烷首先進入循環二氯乙烷管線，然後通過溶氯二氯乙烷管線、分散乙烯二氯乙烷管線分成兩路，一路經溶氯二氯乙烷冷凝器冷卻後連入氯氣進料系統，通過溶氯混合器後使氯氣在循環二氯乙烷中充分溶解，再進入溶氯二氯乙烷多點進料裝置後分成至少三點進入管式靜態混合氯化反應器；另一路經分散乙烯二氯乙烷管線與乙烯進料系統相連，後通過分散乙烯混合器使乙烯在循環二氯乙烷中充分分散後進入管式靜態混合氯化反應器；
[0029]在管式靜態混合氯化反應器中溶氯二氯乙烷分多點與分散乙烯二氯乙烷充分混合反應生成二氯乙烷，未反應乙烯和氯氣進入鼓泡塔，鼓泡塔頂蒸汽進入產品氣冷凝器，經氣液分離器進入儲罐相連，儲罐與鼓泡塔相連用於保持液位，並輸出產品；鼓泡塔底二氯乙烷通過循環泵送到循環二氯乙烷管線循環使用。
[0030]溶氯二氯乙烷多點進料裝置分成至少三點進入管式靜態混合氯化反應器，並在每個進料點均設置控制閥門及計量儀表，可有效避免局部過熱，減少副反應的生產，大大提高了產品純度和乙烯轉化率，並利於操作彈性的調整。
【權利要求】
1.一種多點進氯二氯乙烷管式氯化反應裝置，包括循環二氯乙烷管線、溶氯二氯乙烷管線、分散乙烯二氯乙烷管線、溶氯二氯乙烷冷凝器、氯氣進料系統、乙烯進料系統、溶氯混合器、分散乙烯混合器、分散乙烯二氯乙烷出口管線、管式靜態混合氯化反應器、溶氯二氯乙烷多點進料裝置、鼓泡塔、產品氣冷凝器、氣液分離器、儲罐、循環泵、連接件、各種控制閥門和安全閥門、計量儀表、排空管線和保護管線，其特徵在於:循環二氯乙烷管線首先分成溶氯二氯乙烷管線、分散乙烯二氯乙烷管線兩路，溶氯二氯乙烷管線與溶氯二氯乙烷冷凝器連接後和氯氣進料系統、溶氯混合器相連，溶氯混合器出口通過溶氯二氯乙烷多點進料裝置分成至少二點進入管式靜態混合氯化反應器；分散乙烯二氯乙烷管線和乙烯進料系統、分散乙烯混合器連接，通過分散乙烯二氯乙烷出口管線進入管式靜態混合氯化反應器；管式靜態混合氯化反應器是由多個管式靜態混合器使用連接件串聯而成，出口與鼓泡塔相連，鼓泡塔頂與產品氣冷凝器、氣液分離器相連，氣液分離器液相出口與儲罐相連，儲罐與鼓泡塔相連用於保持液位；鼓泡塔底通過循環泵與循環二氯乙烷管線相連。
2.根據權利要求1所述的多點進氯二氯乙烷管式氯化反應裝置，其特徵在於:與循環二氯乙烷管線連接的溶氯二氯乙烷管線上單獨設置有溶氯二氯乙烷冷凝器。
3.根據權利要求1或2所述的多點進氯二氯乙烷管式氯化反應裝置，其特徵在於:氯氣進料系統首先與溶氯混合器相連通再與溶氯二氯乙烷多點進料裝置相連接，溶氯二氯乙烷多點進料裝置至少分成三個進料點並分別於管式靜態混合氯化反應器連通，每個進料點均設置控制閥門及計量儀表。
4.根據權利要求1或2所述的多點進氯二氯乙烷管式氯化反應裝置，其特徵在於:溶氯二氯乙烷最後一個進料點與鼓泡塔之間至少設有一段管式靜態混合器。
【文檔編號】B01J4/00GK203382688SQ201320482976
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月8日 優先權日:2013年8月8日
【發明者】潘玉強, 遲慶峰, 張浩波, 王健, 劉建路 申請人:中國海洋石油總公司, 山東海化集團有限公司