氯化氢催化氧化制氯气的后处理换热方法和装置与流程

[0001]
本发明涉及一种氯化氢催化氧化制氯气的后处理换热方法和装置，具体涉及后处理中的换热系统。


背景技术：

[0002]
氯化氢催化氧化制氯气为放热反应，其原料为氯化氢和氧气，在催化剂作用下，在一定反应温度条件下发生催化氧化反应，产物为氯气和水，可利用副产氯化氢催化氧化制备氯气，循环利用氯资源。
[0003]
因为采用的副产氯化氢中含有氮气、二氧化碳等杂质，因此反应器出口的气体中除了产物氯气、水，未反应的原料气氯化氢和氧气，还含有氮气、二氧化碳等杂质，通常需要进行后处理，如精馏的方法，以获得产品氯气或液氯。在后处理过程中，有冷却及加热过程，需要采用合适的换热系统，以提高热量利用率。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种氯化氢催化氧化制氯气的后处理换热方法和装置，以满足相关领域工业化应用的需要。
[0005]
本发明的方法，包括如下步骤：
[0006]
将一定量的新鲜纯水送入纯水储槽；
[0007]
将来自反应器出口的350～360℃被处理气体送入一级冷却器冷却至260～270℃后，再送入二级冷却器；
[0008]
从纯水储槽出来的纯水，经循环泵提升后，一部分送入纯水冷却器，再进入二级冷却器，另一部分送回纯水储槽；
[0009]
工艺气被冷却至100～105℃后，进入氯化氢吸收系统脱除氯化氢，然后经干燥系统干燥和压缩系统压缩后，再进入精馏系统精馏，精馏系统中精馏塔塔顶产物为氯气、氧气、氮气和二氧化碳，进入尾气处理系统，塔底产物为液氯和极少量二氧化碳；
[0010]
进入二级冷却器的纯水被加热后，一部分先经过纯水加热器，然后再去再沸器作为换热介质，另一部分与再沸器流出的纯水汇合后送回纯水储槽；
[0011]
本发明的方法，以纯水为换热介质，利用二级冷却器放出的部分热量去加热再沸器，大大提高了热量利用率，同时避免了二级冷却器可能泄露污染循环冷却水系统，便于工业化实施。
附图说明
[0012]
图1为本发明的后处理换热方法的流程示意图。
[0013]
一级冷却器—1，二级冷却器—2，纯水储槽—3，循环泵—4，纯水冷却器—5，氯化氢吸收系统—6，干燥系统—7，压缩系统—8，精馏系统—9，尾气处理系统—10，纯水加热器—11，再沸器—12，二级冷却器2纯水入口—201，二级冷却器2的纯水出口—202，新鲜纯
水入口—301，纯水入口—302，泵循环纯水入口—303，纯水冷却器5的纯水入口—501，纯水冷却器5的纯水出口—502。
[0014]
其中：
[0015]
lis代表纯水储槽3中的纯水液位扫描，通过纯水进料开关阀xv控制新鲜纯水的送入或切断，以控制纯水储槽3中的纯水液位；
[0016]
tic1代表二级冷却器2出口工艺气温度控制，通过纯水温度调节阀tv1调节纯水量，以控制二级冷却器2出口工艺气温度；
[0017]
tic2代表纯水冷却器5出口纯水温度控制，通过循环水温度调节阀tv2调节循环水量，以控制纯水冷却器5出口纯水温度；
[0018]
tic3代表纯水加热器11出口纯水温度控制，通过蒸汽温度调节阀tv3调节蒸汽量，以控制纯水加热器11出口纯水温度；
[0019]
tic4代表精馏塔塔釜物料温度控制，通过纯水温度调节阀tv4调节纯水量，以控制精馏塔塔釜物料温度；
具体实施方式
[0020]
参见图1，本发明的方法，包括如下步骤：
[0021]
将一定量的新鲜纯水通过所述的纯水储槽3的顶部的纯水入口301送入纯水储槽3，通过纯水进料开关阀xv控制新鲜纯水的送入与切断，以控制纯水储槽3中的纯水液位；
[0022]
将来自反应器出口的350～360℃被处理气体送入一级冷却器1冷却至260～270℃后，再送入二级冷却器2；
[0023]
从纯水储槽3出来的纯水，经循环泵4提升后，一部分先送入纯水冷却器5，通过循环水温度调节阀tv2调节循环水量，以控制纯水冷却器5出口纯水温度，再进入二级冷却器2，其量通过纯水温度调节阀tv1调节，以控制二级冷却器2出口工艺气温度，另一部分送回纯水储槽3；
[0024]
工艺气被冷却至100～105℃后，进入氯化氢吸收系统6脱除氯化氢，然后经干燥系统7干燥和压缩系统8压缩后，再进入精馏系统9精馏，精馏系统9中精馏塔塔顶产物为氯气、氧气、氮气和二氧化碳，进入尾气处理系统10，塔底产物为液氯和极少量二氧化碳；
[0025]
进入二级冷却器2的纯水被加热至约60℃后流出，一部分先经过纯水加热器11，然后去再沸器12作为换热介质，以避免装置初运行时热量不足，通过蒸汽温度调节阀tv3调节蒸汽量，以控制纯水加热器11出口纯水温度，待装置运行稳定后，蒸汽用量很低或为0，另一部分与再沸器12出来的纯水汇合后送回纯水储槽3；
[0026]
用于实现上述方法的装置，包括：
[0027]
二级冷却器2、纯水储槽3、循环泵4、纯水冷却器5、氯化氢吸收系统6，干燥系统7，压缩系统8、精馏系统9、纯水加热器11、再沸器12；
[0028]
所述的二级冷却器2、氯化氢吸收系统6、干燥系统7、压缩系统8、精馏系统9依次通过管线相连接；
[0029]
所述的纯水储槽3的底部设有与纯水储槽3顶部相连通的循环泵4，所述的循环泵4的泵出口通过管线，分别与纯水储槽3的顶部纯水入口302和纯水冷却器5的纯水入口501相连接；
[0030]
所述的纯水冷却器5的纯水出口502与二级冷却器2的纯水入口201相连接；
[0031]
所述的二级冷却器2的纯水出口202的管线分两路，一路连接纯水加热器11、再沸器12，并与直接连接纯水储槽3的纯水入口302的另一路相连接。
[0032]
本发明通过纯水温度调节阀tv4调节流经再沸器12的纯水量，以控制精馏塔塔釜物料温度，二级冷却器2热负荷绝对值大于再沸器12热负荷绝对值，因此，用于冷却工艺气的纯水温度升高后，仅需部分纯水用于再沸器12换热，其回水与另一部分纯水混合后返回纯水储槽3；
[0033]
在装置初运行阶段，当一级冷却器1出口的氯气、水，未反应的原料气以及氮气、二氧化碳等杂质流经二级冷却器2，并且经处理后的工艺气未到达精馏系统时，二级冷却器2出来的工艺气通过纯水冷却至100～105℃，纯水温度升高，循环后通过纯水冷却器5冷却；
[0034]
在装置初运行阶段，当处理后的工艺气(氯气、氧气、氮气、二氧化碳)进入精馏系统进行液氯精馏时，塔釜物料需要温度控制在36～38℃，此时，流向再沸器12的的纯水量增加，为保证向再沸器12提供足够的热量，流向再沸器12壳程的的纯水经纯水加热器11加热至约60℃后再流入再沸器12，再沸器12出来的纯水与另一部分纯水混合后返回纯水储槽3；
[0035]
待装置运行稳定后，流出二级冷却器2的纯水温度约60℃，此时，蒸汽用量很低或为0，即提高了热量利用率。