本發(fā)明屬于氯堿化工氯化氫處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法。

背景技術(shù)：

氯氣和氯化氫是氯元素的重要存在形態(tài)，也是重要的化工原料和產(chǎn)品，在有機(jī)氯化行業(yè)，大量消耗氯同時(shí)產(chǎn)生等摩爾的氯化氫，氯化氫是涉氯工業(yè)一種常見的副產(chǎn)物，通常用來吸收制備鹽酸，但因副產(chǎn)鹽酸常含有少量的有機(jī)雜質(zhì)，限制了它的適用范圍，用堿中和后排放不僅浪費(fèi)大量氯資源，還會(huì)造成環(huán)境的污染，因此存在如何更好的利用氯化氫的問題。將副產(chǎn)的氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣，實(shí)現(xiàn)氯元素的閉路循環(huán)和反應(yīng)過程的零排放，既能解決氯化氫大量過剩和氯氣生產(chǎn)的高電耗問題，也能改善氯堿平衡，以及氯堿行業(yè)的優(yōu)化升級(jí)，該技術(shù)有利于將各行業(yè)副產(chǎn)氯化氫轉(zhuǎn)變?yōu)槁?，?yīng)用潛力巨大。

目前專利和文獻(xiàn)中有關(guān)氯化氫制取氯氣的方法有很多，如電解法，直接氧化法，催化氧化法及等離子體法。電解法是將副產(chǎn)氯化氫通過電解轉(zhuǎn)化為氯氣和氫氣，可分為干法和濕法，屬于比較傳統(tǒng)的方法，該方法投資大、能耗高，經(jīng)濟(jì)成本上不具優(yōu)勢(shì)。直接氧化法是利用no2,so3,nahso4和混合酸hno3/h2so4等無機(jī)氧化劑直接氧化hcl制備cl2的一種方法，反應(yīng)在液相進(jìn)行，典型的有weldson法、kcl–chlor過程等；這些方法比較突出的缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、反應(yīng)過程中產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)、氯化氫轉(zhuǎn)化不完全、產(chǎn)物分離困難、廢液難以處理，同時(shí)能耗也較大，因而不能得到廣泛應(yīng)用。催化氧化法是在催化劑存在下以空氣或氧氣作為氧化劑氧化hcl生成c12的方法，反應(yīng)過程是一個(gè)放熱的可逆過程，具有能耗低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，目前是最容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的方法，具有代表性的催化氧化法主要有deacon過程、mt–chlor過程和shell-chlor過程等。等離子體法是利用等離子體放電，使氯化氫和氧氣分子激發(fā)、離解和電離，形成高活性的反應(yīng)物種發(fā)生在常溫下不可能氯化氫氧化反應(yīng)，生成為氯氣和水，這種方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單，投資小，能耗低，操作彈性大等特點(diǎn)，但也存在反應(yīng)選擇性差，轉(zhuǎn)化率低等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決等離子體法氯化氫氧化制備氯氣反應(yīng)存在選擇性差、轉(zhuǎn)化率低缺點(diǎn),本發(fā)明提供一種采用等離子體和氣固相流化床相結(jié)合的氯化氫氧化制備氯氣的方法，即一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法，具體過程為：

包括一定比率的氯化氫和氧氣與干燥劑充分混合和流化，氣固相混合物通過等離子體放電區(qū)域，氯化氫和氧在等離子體激發(fā)下產(chǎn)生如下反應(yīng)：4hcl+o2=cl2+2h2o，干燥劑吸收反應(yīng)生成的h2o，使反應(yīng)向生成氯氣方向進(jìn)行，提高反應(yīng)速度和氯化氫的轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)出氯氣；混合物通過等離子體放電區(qū)域后，進(jìn)行氣固分離，固相粉狀干燥劑進(jìn)行脫水后循環(huán)使用，氣相氯氣分離后，剩余氯化氫和氧氣循環(huán)使用。

上述一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法，氯化氫和氧氣氣體摩爾比值為6～1。

上述一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法，等離子體由等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生，等離子體產(chǎn)生方式包括介質(zhì)阻擋放電、電暈放電、射頻放電任一或兩者以上的組合。

上述一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法，干燥劑粒徑范圍在40～200微米，干燥劑為酸性干燥劑或中性干燥劑且與氯化氫、氧氣、氯氣不產(chǎn)生反應(yīng)，如：無水硫酸鈉、無水硫酸鎂、無水硫酸銅、氧化鋁、氯化鈣、高氯酸鎂等。

上述一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法，氣相在等離子體放電作用下發(fā)生反應(yīng)，固相干燥劑用于吸附反應(yīng)產(chǎn)生的水。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：

1、采用低溫等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣，具有工藝流程短,設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低，操作彈性大，無催化劑，對(duì)環(huán)境無污染的優(yōu)點(diǎn)。

2、干燥劑隨反應(yīng)氣體進(jìn)入等離子體放電區(qū)域，可以及時(shí)除去反應(yīng)中產(chǎn)生的水，使反應(yīng)向生成氯氣方向進(jìn)行，提高反應(yīng)速度和氯化氫的轉(zhuǎn)化率。

3、反應(yīng)完成后，干燥劑進(jìn)行除水后循環(huán)使用。

4、反應(yīng)完成后，氣體經(jīng)分離后，氯化氫和氧氣循環(huán)使用，提高原料利用率。

附圖說明

圖1是一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法流程圖；

圖2是本發(fā)明的另一實(shí)施方式；

附圖標(biāo)號(hào)說明：1-流化裝置2-等離子體反應(yīng)器3-干燥劑除水4-氣固分離5-干燥6-氣體分離7-用戶單元。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1:

參照附圖1，首先將干燥劑制成粉狀,成為粉狀干燥劑后加入流化裝置內(nèi)1，然后將氯化氫和氧氣氣體摩爾比值6～1之間混合進(jìn)入流化裝置1，與40～200微米的粉狀干燥劑混合和流化，進(jìn)行充分流化后打開流化裝置底部的閥門，粉狀干燥劑和氯化氫及氧氣的氣固相混合物在流化裝置1內(nèi)氣壓作用下進(jìn)入到等離子體反應(yīng)器2，氣相氯化氫和氧氣在等離子體激發(fā)下產(chǎn)生如下反應(yīng)：4hcl+o2=cl2+2h2o，粉狀干燥劑及時(shí)快速將反應(yīng)生成水吸收，打破反應(yīng)平衡，使反應(yīng)向生成氯氣方向進(jìn)行，提高反應(yīng)速度；氣固相混合物通過等離子體放電區(qū)域后，進(jìn)行氣固分離4，固相進(jìn)行干燥劑除水3后循環(huán)使用，氣相依次經(jīng)干燥5、氣體分離6，將氯氣分離出來后送往用戶單元7，剩余氯化氫和氧氣循環(huán)使用。

實(shí)施例2：

本發(fā)明另一實(shí)施方式：氯化氫是氯化反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物，允許一定濃度的存在，但濃度太高就會(huì)影響氣固相氯化反應(yīng)進(jìn)行，本實(shí)施例主要作用將副產(chǎn)氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣，降低氯化氫的濃度，提高氯氣濃度。工藝過程參照附圖2；首先將粉狀干燥劑加入流化裝置1內(nèi)，將氯化工藝后尾氣（主要為氯氣和氯化氫）和氧氣混合進(jìn)入流化裝置1，氧氣的通入量按尾氣氯化氫配比，氯化氫和氧氣氣體摩爾比值6～1之間，上述氣體與40～200微米的粉狀干燥劑混合和流化，進(jìn)行充分流化后，打開流化裝置底部的閥門，氣固相混合物在1-流化裝置內(nèi)氣壓作用下進(jìn)入到等離子體反應(yīng)器2，氣相氯化氫和氧氣在等離子體激發(fā)下產(chǎn)生如下反應(yīng)：4hcl+o2=cl2+2h2o，粉狀干燥劑及時(shí)快速將反應(yīng)生成水吸收，打破反應(yīng)平衡，使反應(yīng)向生成氯氣方向進(jìn)行，提高反應(yīng)速度；氣固相混合物通過等離子體放電區(qū)域后，進(jìn)行氣固分離4，固相進(jìn)行干燥劑除水3后循環(huán)使用，氣相經(jīng)干燥5后，直接送到氯化工藝循環(huán)使用。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例與實(shí)施例1、2不同之處在于，等離子體產(chǎn)生方式介質(zhì)阻擋放電；干燥劑采用酸性干燥劑，如無水硫酸銅、硫酸鎂。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例與實(shí)施例1-3不同之處在于，等離子體產(chǎn)生方式介質(zhì)電暈放電；干燥劑采用中性干燥劑，如氧化鋁、硫酸鈣、氯化鈣、高氯酸鎂。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例與實(shí)施例1-4不同之處在于，等離子體產(chǎn)生方式介質(zhì)射頻放電、電暈放電的組合；干燥劑采用酸性和中性干燥劑，如硫酸鎂酸與氯化鈣。

實(shí)施例6：

本實(shí)施例與實(shí)施例1-6不同之處在于，等離子體產(chǎn)生方式是介質(zhì)阻擋放電、電暈放電的組合；干燥劑采用酸性干燥劑，如無水硫酸銅、硫酸鎂酸性。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種等離子體流化床法氯化氫氧化制備氯氣的方法，具體過程為以一定比率氯化氫和氧氣混合氣體與粉狀干燥劑充分混合和流化，氣固相混合物通過等離子體放電區(qū)域，氣相氯化氫和氧氣在等離子體激發(fā)下產(chǎn)生如下反應(yīng)：4HCl+O2=Cl2+2H2O，固相干燥劑及時(shí)快速將反應(yīng)生成水吸收，使反應(yīng)向生成氯氣方向進(jìn)行，提高反應(yīng)速度和氯化氫的轉(zhuǎn)化率。

技術(shù)研發(fā)人員：黃崢嶸;慕龍;徐勇;熊新陽;劉軍;王銀亮;李自兵;蔣琨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新疆兵團(tuán)現(xiàn)代綠色氯堿化工工程研究中心（有限公司）;新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.19
技術(shù)公布日：2017.08.25