[发明专利]一种从氯化氢气体中脱除氯苯的方法及装置

说明书

本发明提供了一种从氯化氢气体中脱除氯苯的方法及装置。包括含氯苯的氯化氢气体通过气体膜截留脱除氯苯；所述的气体膜是一种复合膜，包括铸底膜和选择层膜，具有高通量与高截留率的优良表现，可显著提高HCl中氯苯脱除效率。同时，同时采用负载于ZrO₂溶胶的改性活性炭吸附剂，来进一步降低HCl中的氯苯含量。本发明方法具有脱附精度高，能耗低、装置占地面积小等优点。

技术领域

本发明属于氯循环技术领域，涉及一种氯化氢中氯苯脱除的方法及装置。

背景技术

氯气(Cl₂)作为一种重要的基础化学品，广泛应用于化工原料、农化品、建筑材料以及医药制剂等产品的生产过程中。然而在大多数涉氯反应过程中氯资源的利用率很低，氯化物主要以反应中间物的形式存在，并没有进入最终的目标产物。目前我国成规模的有机氯化学品主要有20多种，其中异氰酸酯、甲烷氯化物、环氧氯丙烷和氯乙酸等规模较大的氯产品，其副产氯化氢量较大。以光气法生产异氰酸酯为例，经过羰基取代后，大部分氯原子以氯化氢的形式排出。大量副产氯化氢和盐酸的消化利用问题已成为制约聚氨酯、氯碱、农药、医药化工、化肥等众多行业发展的共性难题。

目前工业上处理副产氯化氢最有效的途径是将其直接转变为氯气再循环利用。一方面不仅能够解决大量副产物氯化氢给企业带来的生产压力，同时又符合资源循环的经济发展模式，对于促进涉氯产业的可持续发展以及保护环境至关重要。其中催化HCl氧化制氯法具有操作简便、能耗低、无其他副反应、高效率等诸多优点。

然而在以光气法生产异氰酸酯的过程中，采用氯苯作为该化学反应的溶剂，其副产氯化氢中不可避免地会夹带少量的氯苯进入HCl氧化装置，导致HCl中氯苯在固定床反应器中高温下发生连续氯化成六氯苯，其反应热大量放热。一旦热量不及时移出，造成反应器床层飞温，会影响催化剂及反应器使用寿命。

同时催化剂表面会吸附反应过程中生成的六氯苯，覆盖催化剂表面的活性位，影响催化剂在反应器内的反应活性。

此外，HCl氧化反应器内副产生产的六氯苯会通过产品氯气夹带入氯化氢吸收塔后的换热器，造成管线/换热片表面出现大量六氯苯，会严重影响该换热器的换热效果。

目前工业上常用的去除少量氯苯采用吸附法进行处理[纪利俊，活性炭固定床上氯苯气体的吸附过程，华东理工大学学报]。该法具有去除效率高、能耗低以及易于推广实用等优点。但是采用吸附法也存在活性炭吸附塔占地较大，吸附材料在该体系中易出现粉化的情况，另一方面由于装置波动使得活性炭的吸附饱和状态无法实现定量化，存在活性炭吸附饱和后无法及时切换，导致氯苯带入下游装置，影响装置稳定运行。同时采用工业常用活性炭吸附方式，对于微量的氯苯的脱除精度较低，往往容易导致下游产品气中的氯苯脱除精度不够。

膜分离法是以具有选择透过性的膜为分离介质，通过在膜两侧施加推动力，使气相中的某些组分选择性的优先通过膜，达到混合物分离的目的。其基本原理是根据混合气体中各组分在压力的推动下，透过膜的传递速率不同，从而达到分离目的。膜材料的化学性质和膜的结构对膜分离的性能起决定性影响。行业内针对气相有机物的膜分离技术往往在有机废气的处理研究上，专利CN106925082中提到的膜组件为PDMS/PEI或PDMS/PDVF中空纤维复合膜组件，采用该技术对于醋酸的脱除率仅仅达到95％以上。专利CN106512636中提到采用由涂层和支撑层组成的复合膜对有机废气进行处理，其涂层材料选用聚二甲基硅烷，支撑层材料选为聚偏氟乙烯，通过该膜分离后的有机废气再经过活性炭吸附的形式进行处理，文中采用颗粒状活性炭和纤维状活性炭组合的方式进行吸收，文中所能够达到处理后的废气中的苯含量仍有12mg/Nm³。

由于现有技术中还没有切实有效的氯化氢气体脱除氯苯的方法，为满足生产需求，目前仍需要对其方法进行技术改进，开发出一种可实际应用的氯化氢脱氯苯方法。

发明内容