一种氯化氢催化氧化制备氯气的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种氯化氢催化氧化制备氯气的方法，尤其涉及一种在一次进氯化氢 多段进氧和\或一次进氧多段进氯化氢（向第一反应器提供含氯化氢气体物流以及用于氧 化所述含氯化氢气体物流的含氧气体物流，向下游反应器提供含氯化氢气体物流和/或用 于氧化所述含氯化氢气体物流的含氧气体物流）、部分不经分离的产物气体物流返回使用 的氯化氢催化氧化制备氯气的方法。本申请的方法通过一次进氯化氢多段进氧和\或一次 进氧多段进氯化氢、产物气体物流不经分离返回以及可选择的绝热等手段，能够显著延长 催化剂的寿命，并进一步可以降低催化氧化氯化氢的制备成本。
【背景技术】
[0002] 氯气是一种非常重要的化工产品和原料，广泛应用于冶金、纺织、医药、石油化工 等多种行业。氯气分子中的两个氯原子在发生反应时仅有一个氯原子能被有效利用，所以 氯气的有效利用率不超过50%，即每消耗1摩尔氯气就会产生1摩尔副产物氯化氢。因此 各行业中，以副产物形式所产生氯化氢的量是巨大的。如何处理大量的氯化氢，已经成为一 个亟待解决的问题。目前工业上实际采用的主要处理措施是用水吸收氯化氢后制成质低价 廉的盐酸出售；由于盐酸价格低廉且市场需求容量有限，将氯化氢制成盐酸实际上已经成 为一种负担而不是变废为宝。还有一些采用的处理措施是用碱中和氯化氢后直接排放；然 而随着环保法律法规日趋完善，各种排放方式的环保标准已经非常严格。
[0003] 因此，可工业化的将氯化氢制成氯气的方法已经受到相关行业的持续关注。因为 将副产物氯化氢直接制成氯气的方法，不仅能实现氯元素的闭路循环，还能实现反应过程 的零排放。到目前为止，氯化氢制备氯气的方法主要可以分为三类：电解法，直接氧化法和 催化氧化法。但是，电解法工艺的能源消耗太大，且离子膜也需要经常更换，成本非常高， 每吨氯气回收成本> 4000元；直接氧化法的收率低，不可工业化；与电解法、直接氧化法相 比，催化氧化法尤其是经由Deacon反应的催化氧化法最具工业化潜力。
[0004] Deacon反应（迪康反应）是在负载有催化剂的载体的情况下将氯化氢氧化成氯气 的反应。Deacon反应方程式为：
【主权项】
1. 一种氯化氢催化氧化制备氯气的方法，包含以下步骤： 1) 提供一个或多个串联或并联的装填有催化剂的反应器（优选绝热反应器）； 2) 向所述一个或多个反应器中的第一反应器提供含氯化氢气体物流以及用于氧化所 述含氯化氢气体物流的含氧气体物流，向所述一个或多个反应器中的下游反应器提供含氯 化氢气体物流和/或用于氧化所述含氯化氢气体物流的含氧气体物流，以进行催化氧化氯 化氢的反应； 3) 将来自最后一个反应器的经过催化氧化反应的产物气体物流的一部分不经分离直 接返回至任意一个或任意多个反应器； 4) 将来自最后一个反应器的剩余的产物气体物流部分分离以获得氯气。
2. 根据权利要求1的方法，其特征在于： 所述步骤3)中将来自最后一个反应器的产物气体物流的一部分不经分离直接返回至 任意一个或任意多个反应器进料口之前，与要进入所述任意一个或任意多个反应器的含氯 化氢气体物流和/或用于氧化含氯化氢气体物流的含氧气体物流混合，然后进入反应器以 进行该催化氧化反应。
3. 根据权利要求1-2任一项的方法，其特征在于：向所述一个或多个反应器中的第一 反应器提供含氯化氢气体物流以及用于氧化所述含氯化氢气体物流的含氧气体物流，向所 述一个或多个反应器中的下游反应器提供用于氧化含氯化氢气体物流的含氧气体物流。
4. 根据权利要求3的方法，其特征在于：向各反应器提供的用于氧化含氯化氢气体物 流的含氧气体物流是根据需要将所需的用于氧化含氯化氢气体物流的含氧气体物流按照 任意比例在各反应器之间分配的部分，优选地按照反应器的个数将所需的用于氧化含氯化 氢气体物流的含氧气体物流平均分配为相应的份数。
5. 根据权利要求1-2任一项的方法，其特征在于：向所述一个或多个反应器中的第一 反应器提供用于氧化含氯化氢气体物流的含氧气体物流以及含氯化氢气体物流，向所述一 个或多个反应器中的下游反应器提供含氯化氢气体物流；优选进入每个反应器的含氧气体 物流中的含氧量大于氧化进入每个反应器的含氯化氢气体物流所需的理论用氧量。
6. 根据权利要求5的方法，其特征在于：向各反应器提供的含氯化氢气体物流是根据 需要将待氧化的含氯化氢气体物流按照任意比例在各反应器之间分配的部分，优选地按照 反应器的个数将待氧化的含氯化氢气体物流平均分配为相应的份数。
7. 根据权利要求1-6任一项的方法，其特征在于包含以下步骤： 1)提供一个或多个串联或并联的装填有催化剂的反应器； 2a)向所述一个或多个反应器中的第一反应器提供含氯化氢气体物流以及用于氧化所 述含氯化氢气体物流的含氧气体物流，以进行催化氧化氯化氢的反应； 2b)将来自所述第一反应器的产物气体物流通过换热器后提供进入下游反应器，向所 述下游反应器提供用于氧化所述含氯化氢气体物流的含氧气体物流，依次向各剩余下游反 应器提供来自前一反应器的产物气体物流以及用于氧化含氯化氢气体物流的含氧气体物 流； 3)将来自最后一个反应器的产物气体物流的一部分不经分离返回至任意一个或任意 多个反应器，优选返回至所述的任意一个或任意多个反应器进料口之前，与要进入所述的 任意一个或任意多个反应器的含氯化氢气体物流和/或用于氧化含氯化氢气体物流的含 氧气体物流混合，然后进入反应器以进行该催化氧化反应； 4)将来自最后一个反应器的剩余的产物气体物流部分分离以获得氯气。
8. 根据权利要求1-6任一项的方法，其特征在于包含以下步骤： 1)提供一个或多个串联或并联的装填有催化剂的反应器； 2a)向所述一个或多个反应器中的第一反应器提供用于氧化氯化氢的含氧气体物流以 及含氯化氢气体物流，以进行催化氧化氯化氢的反应； 2b)将来自所述第一反应器的产物气体物流通过换热器后提供进入下游反应器，向所 述下游反应器提供含氯化氢气体物流，依次向各剩余下游反应器提供来自前一反应器的产 物气体物流以及含氯化氢气体物流；