三氯乙烯副产氯化氢用于氯乙烯生产的装置的制作方法

1.本实用新型涉及副产氯化氢处理和氯乙烯合成技术领域。


背景技术：

2.三氯乙烯，简称tce，无色透明液体，能与多种有机溶剂互溶，微溶于水，具有类似氯仿的气味。三氯乙烯（tce）本身是一种优良的溶剂，是苯和汽油极好的代用品，主要用作金属的脱脂剂和脂肪、油、石蜡的萃取剂；还用作涂料稀释剂、脱漆剂、冷冻剂、醇的脱水蒸馏添加剂、麻醉剂、镇静剂、杀虫剂、杀菌剂；同时也是一种有机化工原料（如制取一氯醋酸、高浓度氯乙酸、制冷剂等）。
3.三氯乙烯生产方法主要有乙炔法、乙烯直接氯化法、乙烯氧氯化法三种，目前国内三氯乙烯生产基本采用乙炔法，在其生产过程中副产约含0.5%的氯代烃氯化氢混合气体，气体经吸收沉降分离氯代烃后得到含微量氯代烃的副产盐酸。
4.盐酸是重要的无机化工产品，广泛用于染料、医药、食品、印染、皮革、冶金等行业；但由于三氯乙烯副产盐酸含有一定量的氯代烃杂质，限制了其使用范围，不但价格低而且销售困难，制约了生产装置的正常运行。同时，由于盐酸属于易制毒化学品的分类和品种目录中的第三类，国家相继出台《关于印发危险化学品安全综合治理方案的通知》、《生产安全事故应急条例》等规则，致使三氯乙烯副产氯化氢销售变得愈加困难。
5.于2008年7月2日公开的中国发明专利申请（公开号cn101209954a）中提出一种三氯乙烯副产氯化氢联产聚氯乙烯工艺，副产氯化氢经氯代烃粗分离、hcl高效铺集、hcl吸附、hcl分析和回流、hcl加压输送步骤，处理得到的氯化氢纯度≥98.5%、氯代烃含量≤100ppm。
6.于2015年3月25日公开的中国发明专利申请（公开号cn104445072a）中提出一种三氯乙烯副产氯化氢的提纯装置及方法，处理后的氯化氢气体纯度在99.5%以上，氯化氢气体中三氯乙烯含量在0.18%以下、四氯乙烷含量在0.1%以下。
7.于2016年4月13日公告中国实用新型专利(公告号cn205145924u)中提出一种分离回收氯化氢及三氯乙烯的变压吸附装置，处理后的氯化氢气体纯度≥99.9%，有机氯化物杂质含量低于100ppm。
8.于2018年3月2日公开的中国发明专利申请（公开号cn107746040a）中提出一种利用生产三氯乙烯的副产气体精制氯化氢的工艺及设备，经缓冲压缩、预处理、脱轻塔蒸馏、脱重塔蒸馏、产品塔蒸馏步骤，处理得到不同规格的氯化氢产品。
9.上述方案虽极大程度上减少副产氯化氢中氯代烃的含量，但均未完全消除其产品中氯代烃的存在；同时由于氯代烃的存在，腐蚀性极大，致使装置运行维护费用高、装置长周期运行平稳性极差，进一步影响三氯乙烯生产装置的安全环保平稳运行。


技术实现要素：

10.为克服三氯乙烯副产氯化氢中氯代烃的不良影响，本实用新型所要解决的技术问
题是提供一种具有前置燃烧处理功能的三氯乙烯副产氯化氢用于氯乙烯生产的装置，通过燃烧使其烟气中不再含有氯代烃，经处理可得到高纯度的hcl用于氯乙烯生产，降低装置的运行维护成本。
11.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：三氯乙烯副产氯化氢用于氯乙烯生产的装置，所述装置包括依次布置的焚烧炉、冷却装置、hcl吸收装置、脱析装置、尾气处理排放装置及连接在以上装置之间的管道，hcl吸收装置包括吸收塔，脱析装置包括脱析塔和再沸器，焚烧炉用于三氯乙烯副产氯化氢的燃烧，焚烧炉的烟气出口连接至冷却装置的烟气进口，冷却装置的烟气出口连接至吸收塔的烟气进口，吸收塔的烟气出口连接至尾气处理排放装置的尾气进口，吸收塔的浓酸出口连接至脱析塔的浓酸进口，脱析塔的稀酸出口连接至吸收塔的吸收液进口，吸收塔的吸收液出口与吸收液进口之间相连接形成吸收液循环，冷却装置的蒸汽出口连接至再沸器的蒸汽入口，再沸器的冷凝水出口连接至冷却装置的冷却水入口，脱析装置的hcl出口连接至氯乙烯生产装置。
12.所述焚烧炉主体由水平段、垂直段、排烟段三段构成，在水平段的始端设置燃料进口和废气入口，垂直段的低端连接水平段的末端，垂直段的高端连接排烟段的高端，排烟段的低端连接冷却装置的烟气进口，各段均为圆筒形结构。
13.所述焚烧炉包括燃料进口，燃料进口包括相互独立设置的天然气燃料进口、氢气燃料进口和废气入口，燃料进口至少设置有程控阀。
14.天然气燃料进口配置有调节阀、第一程控阀、流量检测装置、第一压力检测装置，氢气燃料进口配置有第二程控阀和第二压力检测装置，废气入口配置有第三程控阀和气体喷射装置。
15.所述焚烧炉设置有火焰检测装置，第一温度检测装置和第三压力检测装置。
16.所述冷却装置由石墨材质的第一冷却器及石墨材质的分离器组成，分离器的蒸汽出口连接至再沸器的蒸汽入口。
17.冷却装置的出口管道上设置有第二温度检测装置。
18.所述hcl吸收装置包括吸收塔、盐酸循环泵、循环酸冷却器、稀盐酸储罐、稀盐酸循环泵、稀盐酸冷却器，吸收塔采用由填料段、泡罩段和除雾段组成的组合塔，吸收塔的浓酸出口连接盐酸循环泵和循环酸冷却器后回流至吸收塔，循环酸冷却器的出口与脱析塔的浓酸入口连接，吸收塔的吸收液出口连接稀盐酸储罐、稀盐酸循环泵、稀盐酸冷却器后回流至吸收塔的吸收液进口，吸收液进口高于吸收液出口，吸收液出口高于浓酸回流口，浓酸回流口高于浓酸出口。
19.所述脱析装置包括脱析塔、稀酸冷却器、酸预热器、再沸器、hcl一级冷凝器和hcl二级冷凝器、除雾器，循环酸冷却器的出口与脱析塔的浓酸入口之间连接有酸预热器，脱析塔的稀酸出口经酸预热器、稀酸冷却器后连接至吸收塔的吸收液进口，hcl一级冷凝器和hcl二级冷凝器、除雾器依次设置在脱析塔的气体出口之后。
20.所述焚烧炉还设置有氮气入口，氮气入口配置有第四程控阀。
21.本实用新型的有益效果是：三氯乙烯副产氯化氢经本实用新型装置提纯处理后不含有氯代烃，可用于氯乙烯的合成生产，资源得到综合利用，同时节省氯乙烯的合成生产中氢气、氯气等资源消耗，系统便于自动化控制。
附图说明
22.图1是本实用新型三氯乙烯副产氯化氢用于氯乙烯生产的装置的整体结构示意图。
23.图2是图1中焚烧炉和冷却装置的结构示意图。
24.图3是图2中焚烧炉的结构示意图。
25.图4是图1中hcl吸收装置的结构示意图。
26.图5是图1中脱析装置的结构示意图。
27.图6是图1中尾气处理排放装置的结构示意图。
28.图中标记为：1-焚烧炉，2-第一冷却器，3-分离器，4-吸收装置，5-脱析装置，6-尾气处理排放装置，10-流量检测装置，11-气体喷射装置，12-火焰检测装置，13-水平段，14-垂直段，15-排烟段，16-调节阀，41-吸收塔，42-盐酸循环泵，43-循环酸冷却器，44-稀盐酸储罐，45-稀盐酸循环泵，46-稀盐酸冷却器，50-脱析塔，51-稀酸冷却器，52-酸预热器，53-再沸器，54-hcl一级冷凝器，55-hcl二级冷凝器，56-除雾器，61-尾气抽风机，62-除尘器，63-碱洗塔，64-碱洗循环泵，65-循环碱液冷却器，66-烟囱，71-第一程控阀，72-第二程控阀，73-第三程控阀，74-第四程控阀， 81-第一压力检测装置，82-第二压力检测装置，83-第三压力检测装置，91-第一温度检测装置，92-第二温度检测装置，101-天然气燃料进口，102-氢气燃料进口，103-废气入口，104-氮气入口，105-助燃空气入口，411-填料段，412-泡罩段，413-除雾段。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
30.如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实用新型的三氯乙烯副产氯化氢用于氯乙烯生产的装置，三氯乙烯副产氯化氢进入焚烧炉1，燃烧后，烟气进入冷却装置，冷却后烟气进入吸收塔41，吸收塔41吸收烟气中的hcl，吸收后的尾气进入含碱洗塔63的尾气处理排放装置处理达标后排放，所得浓酸少部分回流用作吸收液，大部分浓酸送至脱析装置进行解析，通过酸预热器和再沸器使浓酸中的hcl挥发，得到的含饱和水的hcl气体由气体出口经两级冷凝提纯后，通过除雾器捕集得到高浓度的hcl气体并输送至氯乙烯生产装置作原料气使用，脱析塔50中产生的稀酸经酸预热器52与吸收塔41来的浓酸换热后，送吸收塔作吸收液，脱析塔50的再沸器53的热量来源于冷却装置，热能、氯资源均得到了综合利用。
31.上述装置利用前置燃烧处理彻底解决了常规三氯乙烯副产氯化氢经提纯、变压吸附处理后仍含微量的氯代烃问题，后续处理流程中的设备、管道不易产生腐蚀，可降低运行维护成本，同时破解了三氯乙烯副产氯化氢所制备副产盐酸的销售困境，可保证三氯乙烯装置安全环保长周期平稳运行，三氯乙烯装置产能可充分发挥，三氯乙烯副产氯化氢废气得到综合利用，提升氯资源的有效利用率。
32.实施例：
33.如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实用新型的三氯乙烯副产氯化氢用于氯乙烯生产的装置包括焚烧炉1、冷却装置、hcl吸收装置、脱析装置、尾气处理排放装置及连接在以上装置之间的管道，hcl吸收装置包括吸收塔41，脱析装置包括脱析塔50和再沸器53，焚烧炉1用于三氯乙烯副产氯化氢的燃烧，焚烧炉1的烟气出口连接至冷却装置的烟气进口，冷
却装置的烟气出口连接至吸收塔41的烟气进口，吸收塔41的烟气出口连接至尾气处理排放装置的尾气进口，吸收塔41的浓酸出口连接至脱析塔50的浓酸进口，脱析塔50的稀酸出口连接至吸收塔41的吸收液进口，吸收塔41的吸收液出口与吸收液进口之间相连接形成吸收液循环，冷却装置的蒸汽出口连接至再沸器53的蒸汽入口，再沸器53的冷凝水出口连接至冷却装置的冷却水入口，脱析装置的hcl出口连接至氯乙烯生产装置，脱析处理不需要消耗外网蒸汽，节能效益明显。
34.其工艺原理是：氯代烃在高温条件下燃烧并全部转化为co2、h2o、hcl等，通过冷却降温并经吸收塔、碱洗塔处理，尾气达标排放；过程中吸收塔产生的盐酸利用其逆过程解析得到纯度≥99.0%的氯化氢气体。
35.如图1、图2和图3所示，焚烧炉1的主体由水平段13、垂直段14、排烟段15三段构成，在水平段13的始端设置燃料进口和废气入口，垂直段14的低端连接水平段13的末端，垂直段14的高端连接排烟段15的高端，排烟段15的低端连接冷却装置的烟气进口，各段均为圆筒形结构。水平段13中，燃料和三氯乙烯副产氯化氢废气可充分混合并燃烧；垂直段14中燃料和三氯乙烯副产氯化氢废气可充分停留，使得燃烧持续并完全进行，实现废气中氯代烃完全转化为其它气体；排烟段15实现高温烟气出口与冷却装置的烟气进口的过渡连接。该焚烧炉炉型可节省占地空间、利于设备安装布置。
36.如图1、图2和图3所示，焚烧炉1的燃料进口包括相互独立设置的天然气燃料进口101、氢气燃料进口102、废气入口103。天然气通道、氢气通道为两个相互独立的通道，确保天然气和氢气在燃烧前不互混。天然气燃料进口101配置有调节阀16、第一程控阀71、流量检测装置10、第一压力检测装置81，调节阀16用于调节进焚烧炉1的天然气流量，以便控制焚烧炉温度，第一程控阀71用于紧急或异常情况下停炉，紧急切断天然气进入焚烧炉1，流量检测装置10和第一压力检测装置81用于远程监控。氢气燃料进口102配置有第二程控阀72和第二压力检测装置82，氢气来自氯碱生产过程中的放空气，用作补充燃料以节省燃料运行成本，第二程控阀72用于紧急或异常情况下切断氢气进入炉内，第二压力检测装置82具有远传功能，能实现远程监控。废气入口103配置有第三程控阀73和气体喷射装置11，副产氯化氢废气以喷射的方式进入焚烧炉1，以实现废气中夹带的氯代烃充分燃烧，第三程控阀73用于紧急或异常情况下切断废气进入焚烧炉内。焚烧炉1设置有火焰检测装置12，第一温度检测装置91和第三压力检测装置83，用于远程监控。焚烧炉1还另设有氮气入口104，氮气入口104配置有第四程控阀74。
37.如图1和图2所示，冷却装置由石墨材质的第一冷却器2及石墨材质的分离器3组成，石墨材质设备，防止设备腐蚀导致吸收塔中的盐酸含铁离子，分离器3的蒸汽出口连接至再沸器53的蒸汽入口，脱析塔50的热源由冷却装置提供，无需额外消耗外网蒸汽，运行成本低且稳定，节能效益明显。冷却装置的出口管道上设置有第二温度检测装置92，用于远程监控。
38.如图1和图4所示，hcl吸收装置包括吸收塔41、盐酸循环泵42、循环酸冷却器43、稀盐酸储罐44、稀盐酸循环泵45、稀盐酸冷却器46，吸收塔41采用由填料段411、泡罩段412和除雾段413组成的组合塔，吸收塔41的浓酸出口连接盐酸循环泵42和循环酸冷却器43后可控地回流至吸收塔41，循环酸冷却器43的出口与脱析塔50的浓酸入口连接，吸收塔41的吸收液出口连接稀盐酸储罐44、稀盐酸循环泵45、稀盐酸冷却器46后回流至吸收塔41的吸收
液进口，吸收液进口高于吸收液出口，吸收液出口高于浓酸回流口，浓酸回流口高于浓酸出口。
39.吸收塔中，各层的盐酸浓度不同，以提高吸收效率。由第一冷却器2出来的烟气从吸收塔41的填料段411之下进入，工业水从吸收塔41的泡罩段412之上进入，用作吸收液的稀盐酸从位于泡罩段412以下的吸收液出口抽出至稀盐酸储罐44，通过稀盐酸循环泵45和稀盐酸冷却器46后再从位于泡罩段412中段的吸收液进口进入，吸收液吸收烟气中hcl后成为浓酸，浓酸从吸收塔41底部的浓酸出口送往脱析装置，烟气中其余成分从除雾段413之上的烟气出口流向尾气处理排放装置，必要时控制部分浓酸回流至填料段411与泡罩段412之间的浓酸回流口，增加用于吸收含hcl烟气的吸收液。
40.如图1和图5所示，脱析装置包括脱析塔50、稀酸冷却器51、酸预热器52、再沸器53、hcl一级冷凝器54和hcl二级冷凝器55、除雾器56，循环酸冷却器43的出口与脱析塔50的浓酸入口之间连接有酸预热器52，脱析塔50的稀酸出口经酸预热器52、稀酸冷却器51后连接至吸收塔41的吸收液进口，hcl一级冷凝器54和hcl二级冷凝器55、除雾器56依次设置在脱析塔50的气体出口之后。
41.来自吸收塔41的浓酸经酸预热器52后进入脱析塔50的下部，通过再沸器53再次加热后，解析出的含饱和水hcl气体从脱析塔50顶部的气体出口逸出，经hcl一级冷凝器54和hcl二级冷凝器55除水，由除雾器56捕集纯度在99%以上的hcl送入氯乙烯生产装置，作为原料气使用，氯资源得到了充分利用。脱析塔50的下部的稀酸在酸预热器52中与浓酸发生换热后，再经过稀酸冷却器51冷却后送至吸收塔41的吸收液进口作为吸收液使用，对烟气中的氯化氢气体进行吸收。
42.再沸器53的蒸汽进口与分离器3的蒸汽出口连接，升温后的蒸汽送入脱析塔对浓酸进行解析处理，再沸器53的蒸汽冷凝水经分离器3送入第一冷却器2中作为冷却水使用。
43.如图1、图6所示，所述尾气处理排放装置包括尾气抽风机61、除尘器62、碱洗塔63、碱洗循环泵64、循环碱液冷却器65和烟囱66。吸收塔41的烟气出口连接到碱洗塔63的尾气进口，碱洗塔63底部的酸液出口通过碱洗循环泵64、循环碱液冷却器65回送到碱洗塔63，碱洗塔63产生的洗涤液还可送烧碱装置的化盐混合槽处利用。酸液出口与碱洗循环泵64之间的管道上设在氢氧化钠加入口，碱洗塔63顶部的尾气出口与尾气抽风机61、除尘器62、和烟囱66依次连接，用于处理达标后尾气的排放。
44.该装置采用高温焚烧+脱析方式将三氯乙烯副产氯化氢废气中的氯代烃彻底消除，处理后得到的氯化氢气体纯度高达99.0%以上，直接输送至氯乙烯装置作原料气使用，实现三氯乙烯副产氯化氢的综合回收利用；能有效提升氯资源的利用率，实现氯资源效益最大化；生产运行稳定性好，清洁环保且运行成本低；便于实现dcs操控，减轻操作人员劳动强度，提升生产效率，有利于保证操作人员生命健康安全。