塔外降液氯化塔及其運行工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三氯乙醛的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]三氯乙醛(或稱氯醛)是一種重要的羥基化合物的鹵素衍生物之一，是無色易揮發(fā)油狀液體，有刺激性氣味，沸點97.8°C，熔點-57.5°C，相對密度1.5121。能溶于水、乙醇、乙醚和氯仿，與水化合生成三氯乙醛水合物(或稱氯油)。三氯乙醛可以廣泛用于生產(chǎn)農(nóng)藥、醫(yī)藥和有機(jī)合成工業(yè)等方面，其生產(chǎn)方法有乙醇氯化法和乙醛氯化法，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)主要采用乙醇塔式氯化法生產(chǎn)，以乙醇為原料在80?90°C下與氯和水反應(yīng)生成氯油，再與濃硫酸反應(yīng)，經(jīng)蒸餾而制得。
[0003]乙醇氯化過程反應(yīng)機(jī)理較復(fù)雜，副反應(yīng)也較多，過程存在的物質(zhì)有氯氣、酒精、三氯乙醛、氯化氫、鹽酸、乙酸、三氯乙酸、三氯乙酸乙酯、氯乙烷和次氯酸等，這些物質(zhì)大多數(shù)腐蝕性很強(qiáng)，而且一定的反應(yīng)溫度和壓力也增加物料的腐蝕性，所以對塔的耐腐蝕性要求較高，目前反應(yīng)器的材質(zhì)主要選用非金屬為主。
[0004]為了提高產(chǎn)能和收率，1977年行業(yè)內(nèi)首次采用了塔式氯化生產(chǎn)三氯乙醛，氯化塔塔節(jié)由升氣管、通氣帽、塔節(jié)中的內(nèi)降液管、含有進(jìn)液口和出液口的塔盤等組成，沿用至今30多年。一些不足日益顯見，如:降液管、升氣管、通氣帽、塔盤等都是采用陶瓷整體燒結(jié)而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難和質(zhì)量不高，成品率低，不少廠家已不愿接單，采購越來越難。但是目前此結(jié)構(gòu)形式也只能采用陶瓷制作，阻礙了一些經(jīng)濟(jì)耐腐材料的使用。然而由于高壓差、腐蝕性的工況和加工質(zhì)量的原因，陶瓷易碎裂，使用壽命不足3年；通氣組件和內(nèi)降液管均用樹脂粘接在塔盤上，使用一段時間后樹脂會失效，造成漏液，導(dǎo)致塔板失效，降低出產(chǎn)率；塔板的進(jìn)液管、出液管均用碎性大不能承重石墨頭與塔盤粘接。以上種種情形均易于導(dǎo)致大量氣體泄漏環(huán)境污染，設(shè)備整體使用壽命縮短。
[0005]專利申請?zhí)枮?010101217686的發(fā)明公開了一種連續(xù)合成三氯乙醛的方法及其裝置。乙醇與氯氣逆流接觸反應(yīng)，反應(yīng)器由3級環(huán)流反應(yīng)器與I級填料反應(yīng)器或板式反應(yīng)器組成，氯氣與乙醇的摩爾配比為3.5?4.5: 1，水與乙醇的摩爾配比為0.6?1.5: I。第I級反應(yīng)器的溫度為10°C?30°C，第2級反應(yīng)器的溫度為50°C?75°C，第3級反應(yīng)器的溫度為80°C?95°C，第4級反應(yīng)器的溫度為80°C?110°C。氯氣由第2級、第3級、第4級反應(yīng)器的底部通入，第2級、第3級、第4級反應(yīng)器的尾氯匯合后進(jìn)入第I級反應(yīng)器，乙醇由第I級反應(yīng)器加入，反應(yīng)中間產(chǎn)物依次流入下一級反應(yīng)器，水在第4級反應(yīng)器的不同高度分別加入。該方法的溫度分區(qū)較多，控制比較麻煩，而且最后區(qū)間的溫度高于三氯乙醛的沸點，導(dǎo)致部分三氯乙醛流失。
[0006]專利申請?zhí)枮?012104785685的發(fā)明涉及一種三氯乙醛工業(yè)生產(chǎn)新工藝，屬于化工生產(chǎn)工藝領(lǐng)域，通過有機(jī)溶劑液液萃取工藝處理乙醇氯化產(chǎn)生的氯油，使其分離為稀鹽酸水相和有機(jī)相，有機(jī)相通過精餾工藝生產(chǎn)高含量三氯乙醛。不使用濃硫酸作為脫水劑，從而避免產(chǎn)生廢硫酸，同時使氯油生產(chǎn)三氯乙醛的收率達(dá)到97%以上，氯油中的乙醇、半縮醛組分被精餾分離出來重新返回氯化反應(yīng)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了原料利用率。該工藝因消耗了有機(jī)溶劑和更多蒸汽，帶來成份復(fù)雜和蒸汽消耗增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明目的:
克服傳統(tǒng)的乙醇氯化法設(shè)備故障率高，出產(chǎn)率低的問題，提供一種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)容易、控制靈活、生產(chǎn)成本降低的塔外降液氯化塔及其運行工藝。
[0008]技術(shù)方案:
本發(fā)明的塔外降液氯化塔，由多個塔節(jié)上下組接在一體(每個塔節(jié)的下方可有冷凝器，控制各個塔節(jié)中液體的溫度不至于由于反應(yīng)熱升得過高，導(dǎo)致氣體流出過多，保證各個反應(yīng)成份的比例合適)，最上面的塔節(jié)頂部具有原料酒精入口，最下面塔節(jié)的下方是塔釜(儲存氯油、緩沖氯氣和水蒸汽)，每個塔節(jié)具有空缸，在空缸下端連接有塔盤(空缸的頂部和底部均可帶有連接法蘭，便于上下塔節(jié)的連接)，空缸內(nèi)部具有升氣管和通氣帽，通氣帽罩蓋在升氣管上，升氣管供下方塔節(jié)的富余的氣體由此進(jìn)入該塔節(jié)。塔盤上留有大氣孔，作為升氣管的進(jìn)氣口。通氣帽的下端的壁面留有許多微小氣孔。
[0009]空缸一側(cè)的壁面設(shè)有進(jìn)液口，供上方塔節(jié)的液體進(jìn)入該塔節(jié)；空缸另一側(cè)的壁面具有一個出液口，出液口連通豎直向上設(shè)置的連接管，連接管上設(shè)置有降液出口，降液出口連通降液管(降液出口的結(jié)構(gòu)類似三通，三通的位置優(yōu)選可沿連接管上下移動的連接結(jié)構(gòu)形式，以便利用液體壓強(qiáng)在U型管兩端同一高度相等的原理，通過調(diào)節(jié)三通的位置及降液管的水平管段的位置，來控制并調(diào)整空缸中的液面位置，控制塔節(jié)內(nèi)的壓力和氣體與液體混合體系反應(yīng)所需的停留時間)，該降液管連通下一塔節(jié)的進(jìn)液口(進(jìn)液口前面含一段進(jìn)液管，降液管與進(jìn)液管聯(lián)通，以塔節(jié)之間的分界面等高處作為對接位置)。
[0010]空缸一側(cè)的中上部可設(shè)有平衡氣進(jìn)口，并連通連接管的上端，使得空缸內(nèi)與連接管中的氣壓平衡，使得空缸內(nèi)的液面與連接管中液面(即降液出口的位置基本持平)。
[0011]進(jìn)液口的位置在空缸壁面的中下部，出液口的位置在空缸壁面的下部。
[0012]本發(fā)明中，進(jìn)液口的位置略高于微小氣孔的位置，保證氣液充分混合接觸；進(jìn)液口的位置低于平衡氣進(jìn)口，基本可保證平衡氣進(jìn)口在液面上方，進(jìn)液口在液面下方。
[0013]出液口的位置低于微小氣孔最高位的位置，保證氣體與也體有比較充分的接觸反應(yīng)時間，保證空缸中較重的液體(主要為氯油，而不是較輕的甲醇和鹽酸)由此流出。
通氣帽與塔盤、升氣管與大氣孔優(yōu)選采用螺紋或者焊接連接的方式，便于制造和安裝。
[0014]塔盤、升氣管和通氣帽優(yōu)選使用同一種材料，優(yōu)選PTFE材料。
[0015]空缸優(yōu)選采用鋼襯防腐材料制成，進(jìn)液口和出液口由于設(shè)置在鋼襯防腐材料的空缸上，連接更可靠，密閉性更好。
[0016]運行工藝參數(shù):
本發(fā)明中由下而上的每個塔節(jié)的空缸中液體的溫度范圍80-100°C，保證氯油的反應(yīng)溫度合適，不超過氯醛的沸點而使得過多的有用成分溢出，保證質(zhì)量和成平出產(chǎn)率。最下面溫度最高(通過調(diào)整水蒸氣的壓力和溫度調(diào)節(jié)塔釜中原料的溫度，以及通過冷凝器調(diào)節(jié)液體溫度)，最上面溫度最低，保證未反應(yīng)完全的氯氣逐級上升參與反應(yīng)，到上面的塔節(jié)后氯氣又不從灌頂流失很多，原料的利用率提高，反應(yīng)體系的效率提高。
[0017]每個空缸的液面上部空間的氣壓(或稱塔節(jié)壓降)為3-8Kpa