氯甲烷合成系统的制作方法

1.本技术涉及氯甲烷合成技术，尤其涉及一种氯甲烷合成系统。


背景技术：

2.氯甲烷又名甲基氯，为无色易液化的气体，是一种重要的化工原料，多用于生产甲基氯硅烷、四甲基铅、甲基纤维素等，也可用于生产季铵化合物、农药等，在异丁橡胶生产中用作溶剂。现有生产氯甲烷的方法一般有甲烷氯化法、甲醇氯化法、光氯化法、氧氯化法等；在一些工业过程也副产氯甲烷，例如敌百虫、三氯乙醛、天然气氯化制四氯化碳及磷胺等的生产过程。
3.其中甲醇氯化法是目前使用较为广泛的一种方法，该法是将甲醇利用蒸汽加热汽化后通入到反应釜中和氯化氢在氯化锌为触媒的条件下一同反应，生成氯甲烷。在生成氯甲烷的过程中会产生大量的反应余热，该部分余热得不到利用而造成大量能量浪费。
4.而目前对甲醇-氯化氢合成氯甲烷的工艺研究大都集中在生产效率提升、设备维护、氯甲烷精制等领域，而对氯甲烷生产过程中工艺节能技术的研究较少。


技术实现要素：

5.本技术提供一种氯甲烷合成系统，用以解决上述氯甲烷的过程中产生大量的反应余热得不到利用而被浪费的问题。
6.本技术提供一种氯甲烷合成系统，包括，反应釜，反应釜沿着氯甲烷的输出方向依次串联有甲醇汽化器、酸预热器、冷却塔、第一洗涤塔、第二洗涤塔、第三洗涤塔和干燥塔。
7.反应釜的氯甲烷输出口连接甲醇汽化器的管程输入口，甲醇汽化器的管程输出口连接酸预热器的管程输入口，酸预热器的管程输出口连接冷却塔的输入口。
8.甲醇汽化器的壳程输入口连接有甲醇储罐，甲醇汽化器的壳程输出口连接反应釜的甲醇输入口。
9.酸预热器的壳程输入口连接有盐酸储罐，酸预热器的壳程输出口连接盐酸解析装置的输入口，盐酸解析装置的输出口与反应釜的氯化氢输入口连接。
10.可选地，甲醇汽化器的壳程输出口和反应釜的甲醇输入口之间还设置有中继加热器。
11.可选地，本技术的系统还包括甲醇预热器，甲醇储罐与甲醇预热器的壳程输入口相连接，甲醇预热器的壳程输出口与甲醇汽化器的壳程输入口相连接；酸预热器的管程输出口连接甲醇预热器的管程输入口，甲醇预热器的管程输出口连接冷却塔的输入口。
12.可选地，甲醇预热器的管程输出口和冷却塔的输入口之间还设置有甲醇捕集器。
13.可选地，甲醇捕集器包括甲醇捕集器本体和设置在甲醇捕集器本体内的栅板，甲醇捕集器本体底部为倒锥形。
14.可选地，干燥塔的输出口连接有气体过滤器。
15.可选地，第一洗涤塔和第二洗涤塔中的洗涤介质为水，第三洗涤塔中的洗涤介质
为饱和碳酸钠水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液、饱和碳酸钾水溶液、饱和碳酸氢钾水溶液中的一种或多种。
16.可选地，干燥塔中的干燥介质为浓硫酸、高吸水性树脂、无水氯化钙中的一种或多种。
17.可选地，气体过滤器中填充有石棉过滤介质、纸质过滤介质、碳纤维过滤介质、聚酰胺过滤介质中的一种或多种。
18.可选地，干燥塔至少设置两级。
19.可选地，盐酸解析装置中的盐酸解析方式为恒沸解析方式或全解析方式。
20.本技术的系统，在反应釜中生成的高温合成气进入甲醇汽化器的管程，对从甲醇储罐输入甲醇汽化器壳程的甲醇进行加热汽化，实现合成气的第一阶余热利用；合成气从甲醇汽化器的管程输出后，再次进入酸预热器的管程，对从盐酸储罐输入酸预热器壳程的盐酸进行加热，实现合成气的第二阶余热利用。
21.从酸预热器的管程输出的合成气经过冷却塔降温至25～35℃，再经过第一洗涤塔和第二洗涤塔后，将合成气中的甲醇、氯化氢和可溶于水的杂质除去；将合成气输入第三洗涤塔，进一步除去合成气中的酸性物质。
22.从第三洗涤塔输出的含水的氯甲烷合成气，进入干燥塔中干燥除水，最后得到干燥、洁净的氯甲烷进行收集储存。
23.流经甲醇汽化器壳程的液体甲醇，被加热汽化后进入反应釜中与氯化氢反应化合。而流经酸预热器壳程的盐酸在经过加热后，进入盐酸解析装置中，解析释放出氯化氢气体，被释放出的氯化氢气体进入反应釜中与汽化甲醇反应化合。
24.本技术的氯甲烷合成系统，将来自反应釜的高温氯甲烷合成气经过甲醇汽化器和酸预热器完成两个阶段的余热利用。在氯甲烷合成气进行两个阶段的余热利用后，氯甲烷合成气经过冷却塔降温至25～35℃，再经过第一洗涤塔和第二洗涤塔后，将合成气中的甲醇、氯化氢和可溶于水的杂质除去；将合成气输入第三洗涤塔，进一步除去合成气中的酸性物质。从第三洗涤塔输出的含水的氯甲烷合成气，进入干燥塔中干燥除水，最后得到干燥、洁净的氯甲烷进行收集储存。本技术中，利用高温氯甲烷合成气对甲醇加热汽化，可以取代原生产中利用低压蒸汽对甲醇加热汽化，从而节约了在氯甲烷生产过程中的低压蒸汽的使用，具有节约能量、降低生产成本、节能减排、提高企业的生产效益的积极作用。
25.更进一步地，为保证本技术的氯甲烷合成系统平稳地运行，在本技术的系统中又设置中继加热器；为更充分地利用氯甲烷合成气的余热，本技术的系统中还设置甲醇预热器；为减少生产中资源的浪费，本技术的系统中设置甲醇捕集器；为进一步提高氯甲烷的洁净度，本技术的系统设置气体过滤器。
26.总之，本技术的系统，在充分利用氯甲烷合成气余热的基础上，还设置有回收反应原料的装置，以及提高本系统的氯甲烷气体洁净的装置。因而本技术的系统具有节能减排、节约生产资源、降低生产成本、提高企业效益以及效率的优点，并且部分装置的设置具有保障本技术的系统高效、合理的运行的作用。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本技术一实施例提供的氯甲烷合成系统示意图；
29.图2为本技术另一实施例提供的氯甲烷合成系统示意图；
30.图3为本技术又一实施例提供的氯甲烷合成系统示意图；
31.图4为本技术再一实施例提供的氯甲烷合成系统示意图；
32.图5为本技术又另一实施例提供的氯甲烷合成系统示意图；
33.图6为本技术一实施例提供的甲醇捕集器的结构示意图；
34.图7为本技术又再一实施例提供的氯甲烷合成系统示意图。
35.附图标记说明：
36.1、反应釜；
37.2、甲醇汽化器；
38.3、酸预热器；
39.4、盐酸解析装置；
40.5、冷却塔；
41.6、第一洗涤塔；
42.7、第二洗涤塔；
43.8、第三洗涤塔；
44.9、干燥塔；
45.10、盐酸储罐；
46.11、甲醇储罐；
47.12、中继加热器；
48.13、甲醇预热器；
49.14、甲醇捕集器；
50.1401、甲醇捕集器本体；
51.1402、栅板；
52.15、气体过滤器。
具体实施方式
53.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本技术保护的范围。
54.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
55.如图1所示，本技术提供一种氯甲烷合成系统，包括反应釜1，反应釜1沿着氯甲烷的输出方向依次串联有甲醇汽化器2、酸预热器3、冷却塔5、第一洗涤塔6、第二洗涤塔7、第三洗涤塔8和干燥塔9。
56.反应釜1的氯甲烷输出口连接甲醇汽化器2的管程输入口，甲醇汽化器2的管程输出口连接酸预热器3的管程输入口，酸预热器3的管程输出口连接冷却塔5的输入口。
57.甲醇汽化器2的壳程输入口连接有甲醇储罐11，甲醇汽化器2的壳程输出口连接反应釜1的甲醇输入口。
58.酸预热器3的壳程输入口连接有盐酸储罐10，酸预热器3的壳程输出口连接盐酸解析装置4的输入口，盐酸解析装置4的输出口与反应釜1的氯化氢输入口连接。
59.本技术的实施例中，甲醇蒸汽(温度为90～100℃)和氯化氢在反应釜1中的催化剂的催化作用下，发生如下反应生成氯甲烷：
60.ch3oh+hcl
→
ch3cl+h2o。
61.该反应中使用的催化剂为氯化锌溶液(浓度为75～80％)，该反应是放热反应，反应发生后，产生氯甲烷并放出大量热量，出反应釜1的合成气的温度为148～153℃，因此反应釜1的作用是为甲醇蒸汽和氯化氢提供反应场所，因而反应釜1需具有耐高温、耐酸腐蚀、耐压的性能。为避免在反应过程中发生“飞温现象”(即反应过程中体系温度在很短的时间，如几分钟内或几秒钟内猛烈升高)的发生，在反应过程中，须严格控制甲醇蒸汽和氯化氢的输入流量，为安全起见，反应釜外侧可固定连接散热鳍片。
62.对于甲醇汽化器2，其本质是列管式石墨换热器，从反应釜1中流出的高温合成气，走甲醇汽化器2的管程，充当加热介质。来自甲醇储罐11的液体甲醇走甲醇汽化器2的壳程而被加热成甲醇蒸汽，继而被输入到反应釜1中反应。设置甲醇汽化器2可以看成是对合成气的余热进行第一阶的利用，从甲醇汽化器2输出的合成气的温度为100～110℃。
63.由于合成气的成分复杂且含有氯化氢酸性气体，为降低甲醇汽化器2被腐蚀的程度，因而使合成气走甲醇汽化器2的管程，可以延长甲醇汽化器2的使用寿命，同时也便于日常的检修、维护。
64.酸预热器3的本质是列管式换热器，其作用是将来自盐酸储罐10的盐酸进行预加热，便于被加热的盐酸进入酸解析装置4中进行解析并释放出氯化氢。设置酸预热器3可以看成是对氯甲烷合成气的余热进行第二阶的利用，此时从酸预热器3输出的合成气的温度为75～90℃，由于盐酸成分相较于合成气的成分简单，所以盐酸走酸预热器3的壳程便于酸预热器3的日常维护。
65.盐酸解析装置4，被酸预热器3加热的盐酸进入该装置中，通过再次加热或者干燥剂吸收的方式释放出氯化氢气体，被释放的氯化氢气体进入反应釜1中与甲醇蒸汽完成化合反应。
66.冷却塔5的设置能够将合成气的温度降低至25～35℃，冷却塔5中的冷却介质可以是自来水或低温盐水。
67.第一洗涤塔6和第二洗涤塔7中的洗涤介质为水，洗涤方式为喷淋洗涤，在经过第一洗涤塔6和第二洗涤塔7后，能将合成气中的甲醇、氯化氢和可溶于水的杂质除去。
68.第三洗涤塔8中的洗涤介质是碱性溶液，用于进一步除去合成气中的酸性物质。洗涤方式为喷淋洗涤或者鼓泡式洗涤。
69.干燥塔9可对合成气进行干燥，合成气在经过第一洗涤塔6、第二洗涤塔7和第三洗涤塔8的洗涤之后，除去了合成气中的氯化氢、甲醇以及其他可溶于水或碱液的物质，但是合成气中却引入了水分。根据《工业用回收一氯甲烷》gb/t 26608-2011的标准要求，一氯甲
烷合格品中的水分含量在0.05％以下，因此需要在合成气进行装罐之前对合成气进行干燥。干燥塔9中的干燥填料需选用不与氯甲烷反应的干燥剂，工业上常用浓硫酸对合成气进行喷淋式干燥。干燥塔9可以设置多级以得到更好的干燥除水效果。
70.本技术的系统，在反应釜1中生成的高温合成气进入甲醇汽化器2的管程，对从甲醇储罐11输入甲醇汽化器2壳程的甲醇进行加热汽化，实现合成气的第一阶余热利用；合成气从甲醇汽化器2的管程输出后，再次进入酸预热器3的管程，对从盐酸储罐10输入酸预热器3壳程的盐酸进行加热，实现合成气的第二阶余热利用。
71.从酸预热器3的管程输出的合成气经过冷却塔5降温至25～35℃，再经过第一洗涤塔6和第二洗涤塔7后，将合成气中的甲醇、氯化氢和可溶于水的杂质除去；将合成气输入第三洗涤塔8，进一步除去合成气中的酸性物质。
72.从第三洗涤塔8输出的含水的氯甲烷合成气，进入干燥塔9中干燥除水，最后得到干燥、洁净的氯甲烷并进行收集储存。
73.流经甲醇汽化器2壳程的液体甲醇，被加热汽化后进入反应釜1中与氯化氢反应化合生成氯甲烷。而流经酸预热器3壳程的盐酸在经过加热后，进入盐酸解析装置4中，解析释放出氯化氢气体，被释放出的氯化氢气体进入反应釜1中与汽化甲醇反应化合。
74.通过上述方案，本技术提供的氯甲烷合成系统将氯甲烷合成过程中产生的余热进行阶梯式利用，能够减少汽化甲醇时低压蒸汽的使用，有利于节约企业生产成本，节约生产资源、提高生产效率，具有节能减排的优点，并且本技术的系统中设置多级净化装置使得最终收集到的氯甲烷气体干燥、清洁，能达到国家生产标准的要求，因而对提高企业生产利益，提高企业竞争力具有积极的作用。
75.如图2所示，可选地，甲醇汽化器2的壳程输出口和反应釜1的甲醇输入口之间还设置有中继加热器12。
76.本技术的系统，在甲醇汽化器2的壳程输出口和反应釜1的甲醇输入口之间还设置有中继加热器12，中继加热器12能够避免被甲醇汽化器2加热汽化的甲醇由于输送距离较远而发生冷凝，进而影响输送效率以及反应速率。此外，中继加热器12可在该系统首次开车时充当甲醇汽化装置使用。中继加热器12所使用的热源可以是高温低压蒸汽或者来自其他工段的余热。选为来自其他工段的余热，能够使得中继加热器12充分利用工厂的各种余热，起到节能减排、降低生产成本的作用，并且可以保障本技术的系统高效、合理的运行。
77.如图3和图4所示，可选地，本技术的系统还包括甲醇预热器13，甲醇储罐11与甲醇预热器13的壳程输入口相连接，甲醇预热器13的壳程输出口与甲醇汽化器2的壳程输入口相连接。
78.酸预热器3的管程输出口连接甲醇预热器13的管程输入口，甲醇预热器13的管程输出口连接冷却塔5的输入口。
79.在本技术的系统中还设置甲醇预热器13，也即从酸预热器3的管程输出的合成气再次进入甲醇预热器13的管程中，对从甲醇储罐11输出的流经壳程的甲醇进行加热。设置甲醇预热器13可以看成是对合成气余热的第三阶利用，从甲醇预热器13输出的合成气的温度在70℃以下。设置甲醇预热器13不仅实现对合成气的热量进行合理、充分的利用，而且能降低冷却塔5的冷却压力，具有节能减排、节约能量、降低生产成本、提高合成气余热利用效率等作用。
80.如图5和图6所示，可选地，甲醇预热器13的管程输出口和冷却塔5的输入口之间还设置有甲醇捕集器14。
81.可选地，甲醇捕集器14包括甲醇捕集器本体1401和设置在甲醇捕集器本体1401内的栅板1402；甲醇捕集器本体1401底部为倒锥形。
82.本技术的系统，在甲醇预热器13的管程输出口和冷却塔5之间还设置有甲醇捕集器14，当合成气在经过甲醇汽化器2、酸预热器3和甲醇预热器13的第三阶余热利用后，合成气的温度会降低至70℃以下，在此温度下合成气中混有的甲醇会冷凝，因此设置甲醇捕集器14可以将冷凝出的甲醇收集，减少资源的浪费，节约生产成本。甲醇捕集器14的内部设置栅板1402或者翅片结构，使得合成气在通过这些栅板1402或翅片结构时，甲醇会凝聚并被甲醇捕集器14收集，最终回收集中处理，从而减少不必要的浪费，节约生产成本；倒锥形的甲醇捕集器本体1401底部，便于收集凝聚的甲醇。
83.如图7所示，可选地，干燥塔9的输出口连接有气体过滤器15。
84.本技术的系统，在干燥塔9的输出口连接有气体过滤器15，当合成气经过干燥塔9中的干燥剂干燥，从干燥塔9中输出时，即为干燥的氯甲烷气体，但是其中可能会混有微量干燥剂或者灰尘，这需要对从干燥塔9中输出的氯甲烷气体进一步过滤净化，设置气体过滤器15能够使得氯甲烷气体清洁、纯净，经过气体过滤器15过滤的氯甲烷气体可以直接装罐储藏。
85.气体过滤器15中填充不与氯甲烷发生反应的过滤介质，比如纸质过滤介质、碳纤维过滤介质、石棉过滤介质等。
86.可选地，第一洗涤塔6和第二洗涤塔7中的洗涤介质为水，第三洗涤塔8中的洗涤介质为饱和碳酸钠水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液、饱和碳酸钾水溶液、饱和碳酸氢钾水溶液中的一种或多种。
87.本技术的系统中，第一洗涤塔6和第二洗涤塔7中的洗涤介质为水，能够除掉氯甲烷合成气中的水溶性杂质，特别是甲醇和氯化氢；因为甲醇可以和水以任意比例互溶，因此在经过第一洗涤塔6和第二洗涤塔7之后，合成气中甲醇几乎被除尽，但是合成气中可能还会有微量氯化氢气体，因此设置以碱性溶液如饱和碳酸钠水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液、饱和碳酸钾水溶液、饱和碳酸氢钾水溶液为洗涤介质的第三洗涤塔8，能够将合成气中的氯化氢和其他酸性杂质除掉，为后续处理工序减少压力，使得氯甲烷合成气的净化处理能够顺利进行，并最终收集到纯净的氯甲烷气体。
88.可选地，干燥塔9中的干燥介质为浓硫酸、高吸水性树脂、无水氯化钙中的一种或多种。
89.本技术的系统中，干燥塔9中填充浓硫酸、高吸水性树脂、无水氯化钙等介质为干燥剂，这些介质不与氯甲烷气体反应，且具有良好的除水干燥效果，并且所采用的干燥剂具有价廉易得、可再生的特点，能够重复利用，因而可以减少企业的生产成本、节约资源。
90.可选地，气体过滤器15中填充有石棉过滤介质、纸质过滤介质、碳纤维过滤介质、聚酰胺过滤介质中的一种或多种。
91.本技术的系统，气体过滤器15中填充石棉过滤介质、纸质过滤介质、碳纤维过滤介质、聚酰胺过滤介质，这些介质具有化学惰性不会与氯甲烷气体反应，因此能保证在对氯甲烷气体进行过滤后不引入杂质，保证氯甲烷气体在被过滤后保持清洁、纯净。并且上述介质
价廉易得，能够降低生产成本、提高产品品质，对企业生产高品质氯甲烷气体有着积极意义。为保证更佳的过滤效果，气体过滤器15可以串联多个。
92.可选地，干燥塔9至少设置两级。
93.本技术的系统，设置多级干燥塔9能保证对氯甲烷有更佳的干燥效果，提升氯甲烷气体的品质。
94.可选地，盐酸解析装置4中的盐酸解析方式为恒沸解析方式或全解析方式。
95.本技术的系统，恒沸解析方式是将浓盐酸加热，在解析装置顶部形成氯化氢气体和水的饱和蒸汽的混合气态物，在解析装置底部形成恒沸酸，将氯化氢气体和水的饱和蒸汽的混合气态物经过冷凝脱除水分，即可得到纯净的氯化氢气体，此法会有一部分浓盐酸形成恒沸酸后浪费掉，因此为减小浓盐酸的损失，向解析装置的底部中的恒沸酸中加入一定量的氯化钙，以破除这种恒沸酸的比例，释放出更多的氯化氢。该法能够减少生产成本，节约资源。
96.全解析方式，是将浓盐酸加热后，再滴入干燥剂中吸收掉盐酸中的水分，释放出氯化氢气体，干燥剂选用浓硫酸，此法可全部释放盐酸中氯化氢，盐酸的利用率高。
97.本技术的氯甲烷合成系统，将来自反应釜1的高温氯甲烷合成气经过甲醇汽化器2和酸预热器3完成两个阶段的余热利用。在氯甲烷合成气进行两个阶段的余热利用后，氯甲烷合成气经过冷却塔5降温至25～35℃，再经过第一洗涤塔6和第二洗涤塔7后，将合成气中的甲醇、氯化氢和可溶于水的杂质除去；然后将合成气输入第三洗涤塔8，进一步除去合成气中的酸性物质。从第三洗涤塔8输出的含水的氯甲烷合成气，进入干燥塔9中干燥除水，最后得到干燥、洁净的氯甲烷并进行收集储存。本技术中，利用高温氯甲烷合成气对甲醇加热汽化，可以减少甚至取代原生产中利用低压蒸汽对甲醇加热汽化，从而节约了在氯甲烷生产过程中的低压蒸汽的使用，具有节约能量，降低生产成本、节能减排、提高企业的生产效益的积极作用。
98.更进一步地，为保证本技术的氯甲烷合成系统平稳地运行，在本技术的系统中又设置中继加热器12；为更充分地利用氯甲烷合成气的余热，本技术的系统中还设置甲醇预热器13；为减少生产中资源的浪费，本技术的系统中设置甲醇捕集器14；为进一步提高氯甲烷的洁净度，本技术的系统设置气体过滤器15。
99.总之，本技术的系统，在充分利用氯甲烷合成气余热的基础上，还设置有回收反应原料的装置，以及提高本系统的氯甲烷气体洁净的装置。因而本技术的系统具有节能减排、节约生产资源、降低生产成本、提高企业效益以及效率的优点，并且部分装置的设置具有保障本技术的系统高效、合理的运行的作用。
100.最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。