[发明专利]氯碱工业中采用氧化铁催化尾氯脱氢及制备氯化铁的装置和方法

说明书

本发明公开了一种氯碱工业中采用氧化铁催化尾氯脱氢及制备氯化铁的装置和方法。该装置包括尾氯脱氢反应装置和氯化铁制备装置。本发明以氧化铁或负载型氧化铁（载体为氧化铝、二氧化硅等）为催化剂，采用流化床反应器进行尾氯脱氢反应，利用失活的催化剂与脱氢尾氯尾气反应制备氯化铁。该装置在低温条件下对工业尾氯进行脱氢，可连续生产，满足了工业生产中尾氯催化脱氢的要求，且在尾氯脱氢的同时制备了具有工业价值的氯化铁，提高了尾氯利用的经济价值。

技术领域

本发明涉及一种氯碱工业中采用氧化铁催化尾氯脱氢及制备氯化铁的装置和方法，属于氯碱工业尾氯催化脱氢技术领域。

背景技术

氯碱工业的尾氯是以氯气为主要成分，包含氧气、氮气和氢气等气体，其中，氯气含量为65-85%，氮气为10-15%，氧气为5-10%，氢气为1.5-4%，由于氢气的爆炸极限为4%，所以氢气的存在成为尾气中最大的安全隐患，传统的氯碱工业通常经过高温将氢气与氯气燃烧转化为盐酸来除去尾氯中的氢气，但是这种方法尾氯中的氯气未能广泛利用，工业效益较低。

利用催化剂脱除尾氯中的氢气，可以有效的降低尾氯中氢气的含量或彻底脱除，进而液化得到纯氯气，即提高了经济效益，又解决了尾氯含氢的安全问题。中国专利CN104310310A中提出在流化床反应器中，通过低温催化氧氢反应和氯氢反应的方法处理尾氯，以Cu、Ag、Pd、Pt、Au 金属中的一种或多种作催化剂，活性炭、三氧化二铝、二氧化硅和碳化硅中的任意一种作为载体，尾氯进入流化床反应器经催化反应脱氢，失活的催化剂进入还原流化床进行还原再生。

现有文献报道的尾氯脱氢方案中，催化剂必须经过还原以后才能重复使用，这就使得工序复杂，操作费用较高。中国专利CN106582271A，以铁为催化剂催化尾氯脱氢并制备氯化铁，但其最初制得的氯化铁溶液里面含有氯化亚铁，需要做进一步处理才能制得纯度较高的氯化铁溶液。

发明内容

本发明旨在提供一种氯碱工业中采用氧化铁催化尾氯脱氢及制备氯化铁的装置和方法，通过在低温下催化氧氢反应和氯氢反应的方法处理尾氯，催化剂为氧化铁或负载型氧化铁（载体为氧化铝、二氧化硅等），选用可连续操作的流化床来完成脱氢反应；尾氯进入反应流化床催化脱氢，不仅达到了工业上脱氢的效果，而且还制备了氯化铁；这为氯碱工业尾气脱氢提供了一种高效、经济、安全的方法。

本发明提供了一种氯碱工业中采用氧化铁催化尾氯脱氢及制备氯化铁的装置，包括尾氯脱氢反应装置和氯化铁制备装置；尾氯脱氢反应装置包括反应流化床、尾氯加热器、旋风分离器；氯化铁制备装置包括失活催化剂储槽、氮气加热器、氯化铁吸收塔、粗制氯化铁储槽、精制氯化铁储槽；反应流化床底部设有尾氯入口，尾氯管道上设有尾氯加热器；反应流化床下部设有催化剂入口，反应流化床中部设有失活催化剂出口，失活催化剂出口与失活催化剂储槽相连接；

反应流化床顶部与旋风分离器连接，旋风分离器顶部连接第一氯化铁吸收塔，第一氯化铁吸收塔底部与粗制氯化铁储槽、精制氯化铁储槽依次连接；

失活催化剂储槽底部设有氮气入口，氮气管道上设有氮气加热器；失活催化剂储槽顶部与第二氯化铁吸收塔相连接；底部与粗制氯化铁储槽、精制氯化铁储槽依次连接；失活催化剂储槽下部与精制氯化铁储槽相连接；

上述装置中，在反应流化床底部及失活催化剂储槽底部分别设有气体分布隔板。

上述装置中，在两个氯化铁吸收塔的顶部分布设有吸收塔气体分布隔板，底部分别设有吸收塔液体分布隔板，在吸收塔气体分布隔板下方设有喷淋器，在两个氯化铁吸收塔的中部分别设有吸收塔塔板；上述喷淋器与粗制氯化铁储槽连接，连接管路上设有防腐泵。

本发明提供了一种氯碱工业中采用氧化铁催化尾氯脱氢及制备氯化铁的方法，采用上述装置，包括以下步骤：

（1）反应流化床中发生催化反应：