一種生產(chǎn)氯乙酸的加氫精制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)氯乙酸的精制系統(tǒng)，尤其涉及一種加氫脫除二氯乙酸、三氯乙酸獲得高純氯乙酸的加氫系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)生產(chǎn)氯乙酸有水解三氯乙烯法和氯化醋酸兩種方法。水解三氯乙烯法以濃硫酸為催化劑三氯乙烯同時(shí)進(jìn)行加成和水解反應(yīng)，該法因工藝過程較簡(jiǎn)單、產(chǎn)品純度較高曾經(jīng)得以發(fā)展，但因原料昂貴近年已淘汰。氯化醋酸法是在硫、醋酐等催化劑作用下，醋酸與氯進(jìn)行氯化反應(yīng)生成一氯乙酸。
[0003]根據(jù)工藝流程的不同，氯化醋酸法又可分為間歇法和連續(xù)法。間歇法中反應(yīng)產(chǎn)物氯化母液，經(jīng)結(jié)晶分離等處理后才能得到氯乙酸產(chǎn)品。該法存在流程復(fù)雜、污染突出、勞動(dòng)強(qiáng)度高等問題，已逐步淘汰。連續(xù)法生產(chǎn)工藝是以醋酐為催化劑，催化氯化醋酸獲得氯乙酸母液，然后經(jīng)加氫、精餾等處理獲得氯乙酸產(chǎn)品。該法自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量好、對(duì)環(huán)境污染小，目前在國(guó)內(nèi)外得到廣泛采用。
[0004]連續(xù)法氯乙酸生產(chǎn)工藝中，氯化反應(yīng)為醋酸與氯氣反應(yīng)，反應(yīng)中生成的HC1與加入的醋酐會(huì)生成乙酰氯，對(duì)反應(yīng)起實(shí)質(zhì)性的催化作用。氯化反應(yīng)過程中發(fā)生副反應(yīng)，形成二氯乙酸及少量的三氯乙酸，副產(chǎn)物含量是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。因二者與氯乙酸的沸點(diǎn)非常接近，直接精餾很難將其去除。在貴金屬催化劑存在的條件下，二氯乙酸和三氯乙酸加氫可脫除多余的氯原子，轉(zhuǎn)化為氯乙酸。通過加氫可將幾乎全部的三氯乙酸和大部分的二氯乙酸去除，然后經(jīng)過精餾獲得產(chǎn)品。
[0005]目前氯乙酸生產(chǎn)中氯化液加氫脫氯一般簡(jiǎn)單采用立管式反應(yīng)塔處理，存在的主要問題是:生產(chǎn)處理能力有限，當(dāng)生產(chǎn)裝置產(chǎn)量增大時(shí)，加氫脫氯操作穩(wěn)定性變差；氯化反應(yīng)工序操作條件波動(dòng)時(shí)，加氫工序適應(yīng)性差；一般二氯乙酸的脫除率為90%，難以滿足對(duì)高純氯乙酸產(chǎn)品的需求，。
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)不足，本專利提出一種生產(chǎn)氯乙酸的精制系統(tǒng)，尤其涉及一種加氫脫除二氯乙酸、三氯乙酸獲得高純氯乙酸的加氫系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種生產(chǎn)氯乙酸的加氫精制系統(tǒng)及相適應(yīng)的生產(chǎn)操作條件，具體的技術(shù)方案如下:
[0008]—種加氫精制系統(tǒng)，包括原料輸送單元、預(yù)熱單元、反應(yīng)單元、冷凝單元和精制液輸送單元，所述原料輸送單元與所述預(yù)熱單元相連，所述預(yù)熱單元與所述反應(yīng)單元相連，所述反應(yīng)單元與所述冷凝單元相連，所述反應(yīng)單元與所述精制液輸送單元相連；
[0009]所述預(yù)熱單元包括預(yù)熱器，所述反應(yīng)單元包括反應(yīng)塔，所述冷凝單元包括冷凝器，所述精制液輸送單元包括循環(huán)輸送栗；
[0010]所述預(yù)熱器出口與所述反應(yīng)塔頂部入口通過管線相連，所述反應(yīng)塔下部出口與所述冷凝器下部入口通過管線相連，所述反應(yīng)塔底部出口與所述循環(huán)輸送栗入口通過管線相連；
[0011]所述冷凝器頂部出口與尾氣吸收系統(tǒng)通過管線相連，所述冷凝器底部出口分出兩條并聯(lián)的管線，該兩條管線分別與反應(yīng)塔的中部及下部入口相連；
[0012]所述循環(huán)輸送栗的出口分出兩條并聯(lián)的管線，該兩條管線分別與預(yù)熱器入口和精餾系統(tǒng)入口相連。
[0013]進(jìn)一步，所述預(yù)熱單元包括第一預(yù)熱單元和第二預(yù)熱單元，所述反應(yīng)單元包括第一反應(yīng)單元和第二反應(yīng)單元，所述冷凝單元包括第一冷凝單元和第二冷凝單元，所述精制液輸送單元包括第一精制液輸送單元和第二精制液輸送單元，所述原料輸送單元分別與所述第一預(yù)熱單元和第二預(yù)熱單元相連，所述第一預(yù)熱單元與所述第一反應(yīng)單元相連，所述第一反應(yīng)單元與所述第一冷凝單元相連，所述第一反應(yīng)單元與所述第一精制液輸送單元相連；
[0014]所述第一預(yù)熱單元包括1#預(yù)熱器，所述第一反應(yīng)單元包括1#反應(yīng)塔，所述第一冷凝單元包括1#冷凝器，所述第一精制液輸送單元包括1#循環(huán)輸送栗；
[0015]所述1#預(yù)熱器出口與所述1#反應(yīng)塔頂部入口通過管線相連，所述1#反應(yīng)塔下部出口與所述1#冷凝器下部入口通過管線相連，所述1#反應(yīng)塔底部出口與所述1#循環(huán)輸送栗入口通過管線相連；
[0016]所述1#冷凝器頂部出口與尾氣吸收系統(tǒng)通過管線相連，所述1#冷凝器底部出口分出兩條并聯(lián)的管線，該兩條管線分別與1#反應(yīng)塔的中部及下部入口相連；
[0017]所述1#循環(huán)輸送栗的出口分出兩條并聯(lián)的管線，該兩條管線分別與1#預(yù)熱器入口和精餾系統(tǒng)入口相連。
[0018]所述第二預(yù)熱單元與所述第二反應(yīng)單元相連，所述第二反應(yīng)單元與所述第二冷凝單元相連，所述第二反應(yīng)單元與所述第二精制液輸送單元相連，所述第一反應(yīng)單元與所述第二預(yù)熱單元相連；
[0019]所述第二預(yù)熱單元包括2#預(yù)熱器，所述第二反應(yīng)單元包括2#反應(yīng)塔，所述第二冷凝單元包括2#冷凝器，所述第二精制液輸送單元包括2#循環(huán)輸送栗；
[0020]所述2#預(yù)熱器出口與所述2#反應(yīng)塔頂部入口通過管線相連，所述2#反應(yīng)塔下部出口與所述2#冷凝器下部入口通過管線相連，所述2#反應(yīng)塔底部出口與所述2#循環(huán)輸送栗入口通過管線相連；
[0021]所述2#冷凝器頂部出口與尾氣吸收系統(tǒng)通過管線相連，所述2#冷凝器底部出口分出兩條并聯(lián)的管線，該兩條管線分別與2#反應(yīng)塔的中部及下部入口相連；
[0022]所述2#循環(huán)輸送栗的出口分出兩條并聯(lián)的管線，該兩條管線分別與2#預(yù)熱器入口和精餾系統(tǒng)入口相連；
[0023]所述1#循環(huán)輸送栗出口分出另一條支路管線，該管線與所述2#預(yù)熱器的入口相連。
[0024]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明分別提供了一套加氫精制系統(tǒng)及兩套加氫精制系統(tǒng)并/串聯(lián)情況的管線連接工藝；相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明提供的加氫精制系統(tǒng)(1)在循環(huán)輸送栗的出口處增設(shè)了一條回流至預(yù)熱器入口的管線，當(dāng)生產(chǎn)狀況波動(dòng)時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)該管線的流量，小范圍調(diào)節(jié)加氫脫氯效果，從而改善產(chǎn)品質(zhì)量；(2)在冷凝器的出口處除設(shè)有常規(guī)的回流至反應(yīng)塔下部入口的管線外，還增設(shè)了一條回流至反應(yīng)塔中部入口的管線，該兩條并聯(lián)管線的設(shè)置使得回流至反應(yīng)塔中的凝結(jié)液的反應(yīng)更充分，有效降低了凝結(jié)液的損失；(3)兩套加氫精制系統(tǒng)可以通過開啟或關(guān)閉1#反應(yīng)塔與2#預(yù)熱器間的管線靈活實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)間的串聯(lián)或并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)僅需要生產(chǎn)普通產(chǎn)品(二氯乙酸的脫除率在90%以上)時(shí)，兩套設(shè)備采用并聯(lián)模式，生產(chǎn)效率是單獨(dú)一套加氫精制系統(tǒng)的2倍；當(dāng)需要生產(chǎn)高純產(chǎn)品(二氯乙酸的脫除率在99%以上)時(shí)，兩套設(shè)備采用串聯(lián)模式，產(chǎn)品純度較普通產(chǎn)品有大幅提升。
[0025]另外，本發(fā)明還提供以上述加氫精制系統(tǒng)生產(chǎn)氯乙酸的方法，包括以氯化液和氫氣為原料生產(chǎn)氯乙酸的如下步驟:
[0026](1)氯化液和氫氣經(jīng)管線混合進(jìn)入預(yù)熱器，經(jīng)預(yù)熱器加熱后由反應(yīng)塔頂部入口進(jìn)入反應(yīng)塔，進(jìn)行脫氯反應(yīng)，生成脫氯精制液和HC1氣體；
[0027](2)該脫氯精制液由反應(yīng)塔底部出口流出進(jìn)入循環(huán)輸送栗，該HC1氣體夾帶一定量氯化精制液由反應(yīng)塔下部出口送出并由冷凝器下部入口進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷凝后不凝氣體從冷凝器頂部出口排出進(jìn)入尾氣吸收系統(tǒng)，凝聚的液相回流，并由反應(yīng)塔中部及下部入口進(jìn)入反應(yīng)塔，以降低有效組分的損失；
[0028](3)經(jīng)循輸送栗送出的脫氯精制液，大部分送去精餾系統(tǒng)以獲得氯乙酸產(chǎn)品，少部分通過管線進(jìn)入預(yù)熱器，并與原料一起參與后續(xù)反應(yīng)。
[0029]其中，所述氯化液主要成分包含氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、醋酸、HC1、乙酰氯，其中各組分的質(zhì)量百分含量為二氯乙酸〈58%、三氯乙酸〈3%，乙酰氯〈0.05%，醋酸<11%,HC1<1.5% ;應(yīng)用本發(fā)明的加氫精制系統(tǒng)主要為脫除其中的二氯乙酸；
[0030]氯化液和氫氣在預(yù)熱器中的預(yù)熱溫度為80?180°C，優(yōu)選120?160°C，氯化液和氫氣的質(zhì)量比為50:1?800:1 ;
[0031]反應(yīng)塔內(nèi)壓力為0?5barg，氯化液在反應(yīng)塔內(nèi)的停留時(shí)間為10?70min，所用催化劑為鈀炭催化劑；
[0032]冷凝器溫度為2?20°C ;
[0033]預(yù)熱器、冷凝器、反應(yīng)塔所用材質(zhì)為石墨、鉭材、哈氏合金、鋯材、鈦材中任一單一耐腐蝕材質(zhì)；或者為由內(nèi)部防腐和外部支撐組成的復(fù)合材料，其中內(nèi)部防腐材料包括石墨、玻璃、陶瓷、含氟類聚合物、聚丙烯中的一種，外部支撐材料為鐵基合金、鋁基合金、纖維增強(qiáng)塑料中的一種。
[0034]在此，需要說明的是加氫的目的主要是為脫除氯化液中的二氯乙酸和三氯乙酸，使其轉(zhuǎn)化為氯乙酸，在使用連續(xù)法生產(chǎn)氯乙酸的生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的氯化液中三氯乙酸含量較少，且三氯乙酸較易脫除干凈；含量較高的是二氯乙酸，按照實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，利用現(xiàn)有技術(shù)的加氫脫氯工藝，二氯乙酸含量在10%以下脫除效果好，含量在10 -20%時(shí)，脫除效果大大降低，含量高于20%的幾乎無法進(jìn)行脫除。本發(fā)明主要考慮處理含有高濃度的二氯乙酸的氯化液，本發(fā)明的加氫精制工藝不但可以用于連續(xù)法生產(chǎn)氯乙酸過程中產(chǎn)生的氯化液，也可用于間歇法生產(chǎn)氯乙酸過程中產(chǎn)生的氯化液，如間法結(jié)晶后的排放母液。
[0035]另外，本發(fā)明的氯化液和氫氣質(zhì)量比范圍較現(xiàn)有技術(shù)中的高，現(xiàn)有技術(shù)中兩者的質(zhì)量比范圍為40:1?300:1，即現(xiàn)有技術(shù)中是用氫氣過量以促進(jìn)加氫脫氯反應(yīng)的進(jìn)行，但是過量的氫氣存在較大浪費(fèi)，也同時(shí)存在較大的安全隱患