专利名称：一种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置和方法
技术领域：
本发明属于化工设备技术领域，特别涉及一种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置和方法。背景技术：
氯甲烷是生产甲基氯硅烷的原料，它可以进一步合成有机硅聚合物。由于国内有机硅需求量急剧增加，氯甲烷生产与贸易仍呈快速上升的趋势。氯甲烷的生产方法主要有甲烷氯化法和甲醇氯化氢法，目前工业上采用的方法一般都是甲醇氯化氢法。以纯碱副产品氯化铵为原料与甲醇生产高附加值氯甲烷，将氯化铵分子中的氯引入有机物分子内生成氯甲烷，同时释放出的氨气可循环用于纯碱生产过程。早在二十世纪50年代初，美国Olin Mathieson化学公司在公开专利US2755311，US2755316中，提出了以氯化铵和甲醇反应制备氯甲烷和氨的生产方法。该工艺指出将气态氯化铵和气态甲醇一起通入装有氧化铝催化剂的固定床中进行反应。二十世纪80年代，日本三菱瓦斯化学公司进一步改进了氯化铵和甲醇反应制备氯甲烷和氨的反应工艺。在其公开的专利JP57130930、JP58146519和 JP58194823中，提出将氯化铵以固体的形式直接加入到活性炭为载体浸溃锌化物催化剂的固定床或流化床中，甲醇经气化后通入到床层里面，两者接触反应。该工艺的进一步研究与优化，提高了氯甲烷的收率和催化剂的选择性。上述已公开的专利中，采用固定床或流化床反应器，且必须先将氯化铵分解再进入反应器中。尽管部分实施例中的氯甲烷收率可达到比较高的水平，但由于氯化铵的分解和氯甲烷的合成在两个反应器内进行，氯化铵分解产生的氯化氢如果不能和甲醇迅速反应而消耗掉，有可能在输送过程中由于温度的波动再次和氨化合成氯化铵而堵塞管道。另外，整个过程的能耗较高，氯化氢对设备的腐蚀问题也比较严重。
发明内容
本发明针对目前以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置和方法存在的问题，提出了一种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置和方法，本发明拟采用以下技术方案予以实现一种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置，其特征在于装置为立式圆筒型， 其顶部设有氯化铵进口(I)和反应混合气体出口(7)，底部设有甲醇气体进口(6)，侧面设有导热油进口(10)和导热油出口(8)，其内部从上至下依次固定着旋风分离器(2)，内筒
(3)和分布板(5)，分布板(5)上开有孔，内筒(3)与分布板(5)之间的距离为内筒(3)直径的1/2 1，内筒(3)外装有蛇管换热器(9)，蛇管换热器(9)分别与导热油进口(10)和导热油出口( 8 )相连通，旋风分离器(2 )的出气口与反应混合气体出口( 7 )相连通。其中装置壳体(4)的高与直径之比为I 4:1，装置壳体(4)直径与内筒(3)直径之比为2 4:1，内筒(3)高与直径之比为I 4: I。分布板(5)上的开孔率不等，中间正对内筒(3)的部分， 开孔率为I 2%，其余部分开孔率为10 20%。其方法为其特征在于整个过程连续操作， 氯化铵与甲醇的重量之比为0. 8: I I. 1，甲醇蒸汽在内筒(3)中的空塔气速为0. 01
0.05米/秒，在装置壳体(4)与内筒(3)环隙中的空塔气速为0. 2 I米/秒，反应温度为 260 350°C，原料氯化铵与甲醇的重量空速为10 50秒' 本发明是这样工作的，将催化剂填装在分布板(5)上，催化剂为氧化铝或以活性炭为载体的浸溃锌化物等，利用蛇管换热器(9)提升装置内的温度至反应温度，装置内按氯化铵与甲醇的重量之比为0.8: I I. I 的比例从氯化铵进口(I)和甲醇气体进口(6)，同时通入氯化铵固体和甲醇蒸汽，由于分布板(5)上的开孔率不等，装置壳体(4)与内筒(3)环隙中的空塔气速已超过固体的临界流化速度，物料形成流化床，内筒(3)中的空塔气速较小，远低于临界流化速度，形成向下的移动床，这样，催化剂和氯化铵固体物料就在装置中形成内循环，氯化铵和甲醇在催化剂的作用下充分反应，可连续获得氯甲烷和氨的混合气体，该混合气体经旋风分离器(2)和反应混合气体出口(7)排出装置，再将该混合气体分离，得到氯甲烷和氨。本发明具有设备集成度高、工艺简单、转化率高、选择性好和容易平稳操作和控制，操作费用低，在一个反应器中同时实现氯甲烷和氨的合成，设备简单、工艺流程短，能耗低，对设备的腐蚀小，投资少，操作密闭进行，无废液、废气排放，无环境污染的特点。利用本发明，可使低附加值的氯化铵转化为高附加值的氯甲烷并实现氨的回收利用，甲醇转化率为大于97%，氯甲烷收率大于94%， 氨收率大于91%。四
图I为本发明装置的结构示意图。图中 I、氯化铵进口 2、旋风分离器 3、内筒 4、装置壳体 5、分布板 6、甲醇气体进口 7、反应混合气体出口 8、导热油出口 9、蛇管换热器 10、导热油进口。五具体实施例方式
实施例I :一种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置，其为立式圆筒型，其顶部设有氯化铵进口(I)和反应混合气体出口(7)，底部设有甲醇气体进口(6)，侧面设有导热油进口(10)和导热油出口(8)，其内部从上至下依次固定着旋风分离器(2)，内筒(3)和分布板(5)，内筒(3)与分布板(5)之间的距离为内筒(3)直径的1/2，内筒(3)外装有蛇管换热器(9)，蛇管换热器(9)分别与导热油进口(10)和导热油出口(8)相连通，旋风分离器(2) 的出气口与反应混合气体出口(7)相连通，其中装置壳体(4)的高与直径之比为1:1，装置壳体(4)直径与内筒(3)直径之比为4:1，内筒(3)高与直径之比为2:1。分布板(5)的开孔率不等，中间正对内筒(3)的部分，开孔率为1%，其余部分开孔率为10%。其方法为整个过程连续操作，氯化铵与甲醇的重量之比为0. 8: 1，甲醇蒸汽在内筒(3)中的空塔气速为0. 01 米/秒，在装置壳体(4 )与内筒(3 )环隙中的空塔气速为0. 2米/秒，反应温度为260 V，原料氯化铵与甲醇的重量空速为10秒 ' 本实施例甲醇转化率为98%，氯甲烷收率95%，氨收率92%。实施例2 :—种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置，其为立式圆筒型， 其顶部设有氯化铵进口(I)和反应混合气体出口(7)，底部设有甲醇气体进口(6)，侧面设有导热油进口(10)和导热油出口(8)，其内部从上至下依次固定着旋风分离器(2)，内筒
(3)和分布板(5)，内筒(3)与分布板(5)之间的距离为内筒(3)的直径，内筒(3)外装有蛇管换热器(9)，蛇管换热器(9)分别与导热油进口(10)和导热油出口(8)相连通，旋风分离器(2 )的出气口与反应混合气体出口( 7 )相连通，其中装置壳体(4 )的高与直径之比为I: I， 装置壳体(4)直径与内筒(3)直径之比为2:1，内筒(3)高与直径之比为1:1。分布板(5) 的开孔率不等，中间正对内筒(3)的部分，开孔率为2%，其余部分开孔率为20%。其方法为整个过程连续操作，氯化铵与甲醇的重量之比为0.8: I. 1，甲醇蒸汽在内筒(3)中的空塔气速为0. 05米/秒，在装置壳体(4)与内筒(3)环隙中的空塔气速为I米/秒，反应温度为350°C，原料氯化铵与甲醇的重量空速为50秒' 本实施例甲醇转化率为97%，氯甲烷收率94%，氛收率93%。实施例3 :—种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置，其为立式圆筒型，其顶部设有氯化铵进口(I)和反应混合气体出口(7)，底部设有甲醇气体进口(6)，侧面设有导热油进口(10)和导热油出口(8)，其内部从上至下依次固定着旋风分离器(2)，内筒(3) 和分布板(5)，内筒(3)与分布板(5)之间的距离为内筒(3)直径的3/4，内筒(3)外装有蛇管换热器(9)，蛇管换热器(9)分别与导热油进口(10)和导热油出口(8)相连通，旋风分离器(2 )的出气口与反应混合气体出口( 7 )相连通，其中装置壳体(4 )的高与直径之比为3:1， 装置壳体(4)直径与内筒(3)直径之比为3:1，内筒(3)高与直径之比为3:1。分布板(5) 的开孔率不等，中间正对内筒(3)的部分，开孔率为1.5%，其余部分开孔率为15%。其方法为整个过程连续操作，氯化铵与甲醇的重量之比为0.8: I. 05，甲醇蒸汽在内筒(3)中的空塔气速为0. 03米/秒，在装置壳体(4)与内筒(3)环隙中的空塔气速为0. 8米/秒，反应温度为300°C，原料氯化铵与甲醇的重量空速为40秒' 本实施例甲醇转化率为99%，氯甲烧收率97%,氛收率95%。
权利要求
1.一种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置，其特征在于装置为立式圆筒型， 其顶部设有氯化铵进口(I)和反应混合气体出口(7)，底部设有甲醇气体进口(6)，侧面设有导热油进口(10)和导热油出口(8)，其内部从上至下依次固定着旋风分离器(2)，内筒(3)和分布板(5)，分布板(5)上开有孔，内筒(3)与分布板(5)之间的距离为内筒(3)直径的1/2 1，内筒(3)外装有蛇管换热器(9)，蛇管换热器(9)分别与导热油进口(10)和导热油出口(8)相连通，旋风分离器(2)的出气口与反应混合气体出口(7)相连通。
2.一种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的方法，其特征在于整个过程连续操作， 氯化铵与甲醇的重量之比为O. 8: I I. 1，甲醇蒸汽在内筒(3)中的空塔气速为O. 01 O.05米/秒，在装置壳体(4)与内筒(3)环隙中的空塔气速为O. 2 I米/秒，反应温度为 260 350°C，原料氯化铵与甲醇的重量空速为10 50秒'
3.如权利要求I种所述的一种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置，其特征在于，装置壳体(4)的高与直径之比为I 4:1，装置壳体(4)直径与内筒(3)直径之比为2 4:1，内筒(3)高与直径之比为I 4:1。
4.如权利要求I种所述的一种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置及其使用方法，其特征在于，分布板(5)上的开孔率不等，中间正对内筒(3)的部分，开孔率为I 2%，其余部分开孔率为10 20%。
全文摘要
一种以氯化铵为原料同时生产氯甲烷和氨的装置和方法，本发属于化工设备技术领域。装置为立式圆筒型，其顶部设有氯化铵进口(1)和反应混合气体出口(7)，底部设有甲醇气体进口(6)，其内部从上至下依次固定着旋风分离器(2)、内筒(3)、分布板(5)和蛇管换热器(9)。其方法是整个过程连续操作，氯化铵与甲醇的重量之比为0.8:1～1.1，甲醇蒸汽在内筒(3)中的空塔气速为0.01～0.05米/秒，在装置壳体(4)与内筒(3)环隙中的空塔气速为0.2～1米/秒，反应温度为260～350℃，原料氯化铵与甲醇的重量空速为10～50秒-1。本发明具有设备集成度高、工艺简单、转化率高，在一个反应器中同时实现氯甲烷和氨的合成，工艺流程短，对设备的腐蚀小，无环境污染的特点。
文档编号B01J8/08GK102580628SQ20121005309
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月2日 优先权日2012年3月2日
发明者刘玉敏, 张向京, 张君, 胡永其, 赵龙, 边红利, 马金元 申请人:河北科技大学, 青海中航资源有限公司