一种氯乙酸反应釜事故应急处理系统的制作方法

本发明涉及氯乙酸生产领域，尤其涉及一种氯乙酸反应釜事故应急处理系统。

背景技术：

氯乙酸是一种重要的有机化工中间体，广泛用于医药、农药、染料和多种有机化学产品生产中。随着科学技术的进步和发展，氯乙酸新的应用领域将逐步得到开发，氯乙酸生产与市场前景非常看好。

目前，已经工业化的生产方法主要有三氯乙烯水解法、氯乙酰氯法以及乙酸催化氯化法三种。而三氯乙烯水解法和氯乙酰氯法由于原料来源有限且成本较高，故在我国均没有得到应用，应用最多的是乙酸催化氯化法。

乙酸催化氯化法所用的催化剂主要有碘、红磷、磺酰氯、硫磺粉、硫酸、氯磺酸、三氯化磷和乙酸酐等。其中，以乙酸为原料，用硫磺做催化剂，将氯气通入乙酸中，进行氯化，氯化液经过结晶和甩滤得到氯乙酸产品，该法现今在国内普遍应用，是目前生产氯乙酸的主要方法，此生产方法的优点是原料乙酸供应充足，生产工艺简单易行，生产投资少。

由于乙酸催化氯化反应时，反应釜的温度较高，在70～110℃，会有部分未与乙酸反应的氯气、乙酸蒸气和副反应产物氯化氢气体等溢出，为了提高有效原料的利用率以及副产物盐酸的纯度，所以要在反应釜的出气口设置冷凝器，以便将氯气和乙酸蒸气冷凝成液体并回流至反应釜内再次利用。但是，冷凝器内一般为冷冻盐水，冷凝器损坏后冷冻盐水流至反应釜内，盐水中的氨与氯气在酸性条件下，反应生成三氯化氮，反应放热，反应釜的温度急剧升高，传统夹套反应釜不能将反应产生的热量及时有效的传递出去，使整个反应系统超压，如果不能将反应釜内的压力及时泄掉，会导致爆炸。在冷凝器损坏或其他因素造成反应釜压力迅速升高后，工作人员需要第一时间穿上防化服进入现场，将尾气排放阀门和氯气调节阀关闭，打开与尾气排放阀并联的紧急事故排放阀，对系统管路进行抽真空处理，降低系统内压力。但是，一旦出现更紧急严重的情况，人员将无法进入现场，会造成重大的人员伤亡及财产损失。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种氯乙酸反应的安全环境，当反应釜内压力升高时，能自动切换管路阀门，实现对反应釜内泄压，有效避免事故发生的一种氯乙酸反应釜事故应急处理系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种氯乙酸反应釜事故应急处理系统，包括氯乙酸生产系统，其特征在于：还包括应急切换系统；所述氯乙酸生产系统包括反应主釜、反应副釜、一级冷凝回路、二级冷凝回路和三级冷凝回路；所述反应主釜的入口连接有向其内部通入氯气的第一进氯管；所述一级冷凝回路包括第一冷凝器，从所述反应主釜出气口溢出的气体进入第一冷凝器，经第一冷凝器冷凝成的液体回流入进反应主釜内，形成一级冷凝回路；所述二级冷凝回路包括第二冷凝器，从第一冷凝器出气口溢出的气体进入反应副釜内反应，从反应副釜出气口溢出的气体进入第二冷凝器，经第二冷凝器冷凝的液体回流进入反应副釜中形成二级冷凝回路；所述三级冷凝回路包括第三冷凝器，从第二冷凝器出气口溢出的气体进入第三冷凝器内，经第三冷凝器冷凝的液体回流入反应主釜中，形成三级冷凝回路；从第三冷凝器出气口溢出的气体进入尾气吸收系统；所述第一冷凝器与反应副釜、第二冷凝器与第三冷凝器以及第三冷凝器与反应主釜之间的连接管路上均设有切换阀门；所述应急切换系统包括应急管路和控制器；所述应急管路连接反应主釜的出气口，应急管路上在反应主釜的出气口处设有第一应急泄放阀，所述反应副釜的出气口并联于应急管路，且反应副釜的出气口与应急管路之间的管路上设有第二应急泄放阀；所述应急管路的出口分出两条并联的支路，其中一条支路上设有超压排放阀，且该支路出口与尾气吸收系统连通，另一条支路上设有抽真空阀和真空泵，且该支路出口与事故尾气吸收系统连通；所述第三冷凝器出气口与尾气吸收系统之间设有第一电磁阀；所述第一进氯管上设有第二电磁阀；所述反应主釜上设有检测其内部压力的第一压力传感器；所述控制器的信号输入端连接第一压力传感器的信号输出端，控制器的控制输出端分别连接第一电磁阀、第二电磁阀、第一应急泄放阀、超压排放阀、抽真空阀和真空泵。

进一步的技术方案在于：所述反应副釜的入口连接有向其内部通入氯气的第二进氯管；所述第二冷凝器的出气口还与反应主釜内腔的底部连通，从第二冷凝器出气口溢出的气体进入反应主釜内反应；所述第一冷凝器的出气口与第三冷凝器的进气口连接，从第一冷凝器出气口溢出的气体进入第三冷凝器内，第三冷凝器的冷凝出液端与反应副釜连通，经第三冷凝器冷凝的液体回流进入反应副釜内；所述第二冷凝器与反应主釜、第一冷凝器与第三冷凝器以及第三冷凝器与反应主釜之间的连接管路上均设有切换阀门；所述第二进氯管上设有第三电磁阀；所述反应副釜上设有检测其内部压力的第二压力传感器；所述控制器的信号输入端还连接第二压力传感器的信号输出端，控制器的控制输出端还连接第二应急泄放阀。

进一步的技术方案在于：所述应急管路的末端设有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端连接控制器的信号输入端，所述控制器的控制输出端连接报警装置。

进一步的技术方案在于：所述报警装置为声光报警器。

进一步的技术方案在于：所述反应主釜或反应副釜一侧设有氯气泄漏检测探头，所述氯气泄漏检测探头的信号输出端连接控制器的信号输入端。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

采用二级串联氯化，对主反应釜内溢出的气体进行多级吸收，提高了有效反应物的利用率以及副产物的纯度；

在系统压力急剧升高后，能够自动切换管路阀门，实现对系统压力直接泄压，时间短效率高；并且，为了进一步提高副产物的收集，系统正常反应超压(0.05～0.07Mpa)时，使主反应釜内压力直接泄入尾气吸收系统内，当系统内非正常超压(超过0.07Mpa)时，两个反应釜内的气体借助真空泵快速排入事故尾气吸收系统，实现对压力源直接泄压，有效避免事故发生。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的另一结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

如图1所示，一种氯乙酸反应釜事故应急处理系统，包括氯乙酸生产系统，还包括应急切换系统；所述氯乙酸生产系统包括反应主釜10、反应副釜20、一级冷凝回路、二级冷凝回路和三级冷凝回路。

在反应主釜10作为主反应釜，而反应副釜20与之串联，从反应主釜10中溢出的气体依次经过一级冷凝回路回流、反应副釜20辅助反应吸收、二级冷凝回路回流和三级冷凝回路回流，从而进行有效反应物的回收。

具体的设备连接及反应如下：

所述反应主釜10的入口连接有向其内部通入氯气的第一进氯管11，且反应主釜10内盛有乙酸和催化剂硫磺，在高温和硫磺的催化作用下氯气与乙酸反应生成产物氯乙酸和副产物氯化氢；由于反应主釜10的温度在70～110℃，所以会有气体(氯化氢54％、二氧化硫0.2％、氯气32％和乙酸蒸气13％和其它气体0.8％)溢出；

所述一级冷凝回路包括第一冷凝器30，从所述反应主釜10出气口溢出的气体进入第一冷凝器30，经第一冷凝器30冷凝成的液体(液氯和乙酸)回流入进反应主釜10内，形成一级冷凝回路；

所述二级冷凝回路包括第二冷凝器40，从第一冷凝器30出气口溢出的气体(氯化氢、二氧化硫、氯气和乙酸蒸气等)进入反应副釜20内反应，反应副釜20内同样盛有乙酸和催化剂硫磺，且反应副釜处于保温状态，所以反应副釜20能够吸收一部分氯气和乙酸蒸气，从反应副釜20出气口溢出的气体(氯化氢、二氧化硫、氯气和乙酸蒸气等)进入第二冷凝器40，经第二冷凝器40冷凝的液体(液氯和乙酸)回流进入反应副釜20中形成二级冷凝回路；

所述三级冷凝回路包括第三冷凝器50，从第二冷凝器40出气口溢出的气体(氯化氢、二氧化硫、氯气和乙酸蒸气等)进入第三冷凝器50内，经第三冷凝器50冷凝的液体(液氯和乙酸)回流入反应主釜10中，形成三级冷凝回路；

从第三冷凝器50出气口溢出的气体(氯化氢96％、乙酸3％、二氧化硫0.2％和其它气体0.8％)进入尾气吸收系统；

从反应主釜10中溢出的有效气体(氯气和乙酸蒸气)经过第一冷凝器30冷凝回流、反应副釜20反应吸收、第二冷凝器40冷凝回流和第三冷凝器50冷凝回流。通过采用二级串联氯化，对反应主釜10内溢出的气体进行多级吸收，提高了有效反应物的利用率。

由于尾气吸收系统采用低浓度的盐酸进行氯化氢气体的吸收，当该盐酸浓度达到31％之后进行采出售卖，被低浓度的盐酸吸收的气体主要为氯化氢，提高了副产物的纯度。

所述第一冷凝器30与反应副釜20、第二冷凝器40与第三冷凝器50以及第三冷凝器50与反应主釜10之间的连接管路上均设有切换阀门，将上述的切换阀门均保持打开状态，则上述反应能够进行。

为了检测反应主釜10内的压力变化，并根据检测反应主釜10内的压力值做出相应泄压管路的切换，应急切换系统包括应急管路70和控制器。

具体的结构及切换操作如下：

所述应急管路70连接反应主釜10的出气口，应急管路70上在反应主釜10的出气口处设有第一应急泄放阀73，所述反应副釜20的出气口并联于应急管路70，且反应副釜20的出气口与应急管路70之间的管路上设有第二应急泄放阀74；所述应急管路70的出口分出两条并联的支路，其中一条支路上设有超压排放阀71，且该支路出口与尾气吸收系统连通，另一条支路上设有抽真空阀72和真空泵75，且该支路出口与事故尾气吸收系统连通；

所述第三冷凝器50出气口与尾气吸收系统之间设有第一电磁阀51；

所述第一进氯管11上设有第二电磁阀13；

所述反应主釜10上设有检测其内部压力的第一压力传感器12；

所述控制器的信号输入端连接第一压力传感器12的信号输出端，控制器的控制输出端分别连接第一电磁阀51、第二电磁阀13、第一应急泄放阀73、超压排放阀71、抽真空阀72和真空泵75。

在氯乙酸生产系统正常反应时，第一电磁阀51和第二电磁阀13处于常开状态，第一应急泄放阀73、第二应急泄放阀74、超压排放阀71、抽真空阀72和真空泵75均处于常闭状态。

第一压力传感器12实时检测反应主釜10内的压力。氯乙酸生产系统正常反应时，反应主釜10内的压力值为0.03～0.05Mpa(不包含0.05Mpa)；当反应主釜10内反应正常超压，压力值在0.05～0.07Mpa；而当第一冷凝器30或第三冷凝器50损坏，冷冻盐水流至反应主釜10内，或当第二冷凝器40损坏，冷冻盐水流至反应副釜20内，都会造成盐水中的氨与氯气在酸性条件下反应急剧放热，由于传统夹套反应釜不能将反应产生的热量及时有效的传递出去，造成整个反应系统压力急剧升高，压力值超过0.07Mpa。第一压力传感器12将检测到的反应主釜10内的压力值传输给控制器，控制器为PLC控制器。当该压力值为0.03～0.05Mpa(不包含0.05Mpa)时，控制器不做出任何控制操作；当该压力值在0.05～0.07Mpa时，控制器控制第二电磁阀13关闭，第一应急泄放阀73和超压排放阀71打开，反应主釜10内的压力直接排入尾气吸收系统，不再流经其它管路，当反应主釜10内的压力值降到0.05Mpa以下时，控制器控制第二电磁阀13打开，第一应急泄放阀73和超压排放阀71关闭，系统恢复正常工作状态；而当该压力值超过0.07Mpa时，控制器控制第一电磁阀51和第二电磁阀13关闭，第一应急泄放阀73、第二应急泄放阀74、抽真空阀72和真空泵75打开，反应主釜10内的压力借助真空泵75快速抽入事故尾气吸收系统，避免系统发生爆炸，直至系统内压力将至0.03Mpa以下，工作人员进入检修或更换损坏的冷凝器。

本发明在系统内压力升高后，能够自动切换管路阀门，实现对系统压力源直接泄压，时间短效率高；并且，为了进一步提高副产物的收集，反应主釜10正常反应超压(0.05～0.07Mpa)时，使反应主釜10内压力直接泄入尾气吸收系统内，当系统内非正常超压(超过0.07Mpa)时，两个反应釜内的气体借助真空泵快速排入事故尾气吸收系统，实现对压力源直接泄压，有效避免事故发生。

并且，所述反应主釜10或反应副釜20一侧设有氯气泄漏检测探头80，所述氯气泄漏检测探头80的信号输出端连接控制器的信号输入端。当管路出现故障、阀门或法兰故障，出现氯气泄漏时，氯气泄漏检测探头80检测到氯气，将该信号传输给控制器，控制器控制第一电磁阀51和第二电磁阀13关闭，第一应急泄放阀73、第二应急泄放阀74、抽真空阀72和真空泵75打开，将系统内的有害气体(氯气)抽净，以便后期工人进入维修，有效避免事故发生及减少人员伤害。

实施例2

如图2所示，在实施例1的结构基础上增加以下结构，以便在反应主釜10完成反应后，不用停产，而是利用反应副釜20作为主反应釜，在对反应副釜20升温的过程中，将反应主釜10内的料液倒走，然后向反应主釜10内再次加入乙酸和催化剂硫磺后保温。充分利用时间，提高工作效率。

具体的结构为：

所述反应副釜20的入口连接有向其内部通入氯气的第二进氯管21；

所述第二冷凝器40的出气口还与反应主釜10内腔的底部连通，从第二冷凝器40出气口溢出的气体进入反应主釜10内反应；

所述第一冷凝器30的出气口与第三冷凝器50的进气口连接，从第一冷凝器30出气口溢出的气体进入第三冷凝器50内，第三冷凝器50的冷凝出液端与反应副釜20连通，经第三冷凝器50冷凝的液体回流进入反应副釜20内；

所述第二冷凝器40与反应主釜10、第一冷凝器30与第三冷凝器50以及第三冷凝器50与反应主釜10之间的连接管路上均设有切换阀门。

当反应主釜10完成反应后，对反应副釜20升温，利用反应副釜20作为主反应釜时，将实施例1中的所述第一冷凝器30与反应副釜20、第二冷凝器40与第三冷凝器50以及第三冷凝器50与反应主釜10之间的连接管路上上的切换阀门均关闭。而将第二冷凝器40与反应主釜10、第一冷凝器30与第三冷凝器50以及第三冷凝器50与反应主釜10之间的连接管路的切换阀门均打开。

反应副釜20作为主反应釜，而反应主釜20与之串联，从反应副釜20中溢出的气体依次经过第二冷凝器40冷凝回流、反应主釜10辅助反应吸收、第一冷凝器30冷凝回流和第三冷凝器50冷凝回流。

具体反应如下：

反应副釜10内盛有乙酸和催化剂硫磺，在高温和硫磺的催化作用下氯气与乙酸反应生成产物氯乙酸和副产物氯化氢；由于反应副釜20的温度在70～110℃，所以会有气体(氯化氢60％、二氧化硫0.2％、氯气32％和乙酸蒸气7％和其它气体0.8％)溢出；

从所述反应副釜20出气口溢出的气体进入第二冷凝器40，经第二冷凝器40冷凝成的液体(液氯和乙酸)回流入进反应副釜20内；

从第二冷凝器40出气口溢出的气体(氯化氢、二氧化硫、氯气和乙酸蒸气等)进入反应主釜10内反应，反应主釜10处于保温状态，所以反应主釜10能够吸收一部分氯气和乙酸蒸气，从反应主釜10出气口溢出的气体(氯化氢、二氧化硫、氯气和乙酸蒸气等)进入第一冷凝器30，经第一冷凝器30冷凝的液体(液氯和乙酸)回流进入反应主釜10中；

从第一冷凝器30出气口溢出的气体(氯化氢、二氧化硫、氯气和乙酸蒸气等)进入第三冷凝器50内，经第三冷凝器50冷凝的液体(液氯和乙酸)回流入反应副釜20中；

从第三冷凝器50出气口溢出的气体(氯化氢96％、乙酸3％、二氧化硫0.2％和其它气体0.8％)进入尾气吸收系统。

从反应副釜20中溢出的有效气体(氯气和乙酸蒸气)依次经过第二冷凝器40冷凝回流、反应主釜10辅助反应吸收、第一冷凝器30冷凝回流和第三冷凝器50冷凝回流。通过采用二级串联氯化，反应副釜20在之前作为副釜的使用过程中，已经吸收了部分氯气，缩短可本次分反应时间。通过对反应副釜20内溢出的气体进行多级吸收，提高了有效反应物的利用率以及副产物的纯度。而且在反应主釜10完成反应后，不用停产，而是直接对反应副釜20升温，利用反应副釜20作为主反应釜，缩短了时间，提高工作效率。

为了检测反应副釜20内的压力变化，并根据检测反应副釜20内的压力值做出相应泄压管路的切换，应急切换系统在实施例1的基础上还增加以下结构:

所述第二进氯管21上设有第三电磁阀23；

所述反应副釜20上设有检测其内部压力的第二压力传感器22；

所述控制器的信号输入端还连接第二压力传感器22的信号输出端，控制器的控制输出端还连接第二应急泄放阀74。

在反应副釜20作为主反应釜，氯乙酸生产系统正常运行时，第一电磁阀51和第三电磁阀23处于常开状态，第二电磁阀13、第一应急泄放阀73、第二应急泄放阀74、超压排放阀71、抽真空阀72和真空泵75均处于常闭状态。

应急切换系统具体的切换操作如下：

第二压力传感器22实时检测反应副釜20内的压力。氯乙酸生产系统正常反应时，反应副釜20内的压力值为0.03～0.05Mpa(不包含0.05Mpa)；当反应副釜20内反应正常超压，压力值在0.05～0.07Mpa；而当第一冷凝器30或第三冷凝器50损坏，冷冻盐水流至反应主釜10内，或当第二冷凝器40损坏，冷冻盐水流至反应副釜20内，都会造成盐水中的氨与氯气在酸性条件下反应急剧放热，由于传统夹套反应釜不能将反应产生的热量及时有效的传递出去，造成整个反应系统压力急剧升高，压力值超过0.07Mpa。第二压力传感器22将检测到的反应副釜20内的压力值传输给控制器，控制器为PLC控制器。当该压力值为0.03～0.05Mpa(不包含0.05Mpa)时，控制器不做出任何控制操作；当该压力值在0.05～0.07Mpa时，控制器控制第三电磁阀23关闭，第二应急泄放阀74和超压排放阀71打开，反应副釜20内的压力直接排入尾气吸收系统，不再流经其它管路，当反应副釜20内的压力值降到0.05Mpa以下时，控制器控制第三电磁阀23打开，第二应急泄放阀74和超压排放阀71关闭，系统恢复正常工作状态；而当该压力值超过0.07Mpa时，控制器控制第一电磁阀51和第三电磁阀23关闭，第一应急泄放阀73、第二应急泄放阀74抽真空阀72和真空泵75打开，反应副釜20内的压力借助真空泵75快速抽入事故尾气吸收系统，避免系统发生爆炸，直至系统内压力将至0.03Mpa以下，工作人员进入检修或更换损坏的冷凝器。

本发明在系统内压力升高后，能够自动切换管路阀门，实现对系统压力源直接泄压，时间短效率高；并且，为了进一步提高副产物的收集，反应副釜20正常反应超压(0.05～0.07Mpa)时，使反应副釜20内压力直接泄入尾气吸收系统内，当系统内非正常超压(超过0.07Mpa)时，两个反应釜内的气体借助真空泵快速排入事故尾气吸收系统，实现对压力源直接泄压，有效避免事故发生。

当出现氯气泄漏时，氯气泄漏检测探头80检测到氯气，将该信号传输给控制器，控制器除控制切换实施例1中的所述的阀门外，还控制第三电磁阀23关闭。

实施例3

与实施例1不同之处在于，所述应急管路70的末端设有压力传感器76，所述压力传感器76的信号输出端连接控制器的信号输入端，所述控制器的控制输出端连接报警装置。当氯乙酸生产系统正产反应时，第一应急泄放阀73应处于关闭状态，压力传感器76能够检测第一应急泄放阀73是否关闭紧，避免反应气体直接从应急管路70排出，造成原料浪费。当压力传感器76传输给控制器的压力值大于0时，说明应急管路70内有气体通过，控制器就会控制报警装置启动，警示工作人员对第一应急泄放阀73进行维修。其中，报警装置为声光报警器。

实施例4

与实施例2不同之处在于，所述应急管路70的末端设有压力传感器76，所述压力传感器76的信号输出端连接控制器的信号输入端，所述控制器的控制输出端连接报警装置。当氯乙酸生产系统正产反应时，第一应急泄放阀73和第二应急泄放阀74应处于关闭状态，压力传感器76能够检测第一应急泄放阀73和第二应急泄放阀74是否关闭紧，避免反应气体直接从应急管路70排出，造成原料浪费。当压力传感器76传输给控制器的压力值大于0时，说明应急管路70内有气体通过，控制器就会控制报警装置启动，警示工作人员对第一应急泄放阀73和第二应急泄放阀74进行维修。

其中，报警装置为声光报警器。

以上仅是本发明的较佳实施例，任何人根据本发明的内容对本发明做出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本发明的保护范围。