[实用新型]一种低温等离子体氯化氢氧化制备氯气的装置

说明书

本实用新型属于化学品合成技术领域，尤其涉及一种低温等离子体氯化氢氧化制备氯气的装置,包括：圆筒状的外管、圆筒状的内管、内电极、外电极、气体预热管、等离子体电源，内管和套在内管之外的外管组成一筒状腔体作为反应器，外管上设置N个进气管和1个出气管，反应气体经低温等离子体的引发和高能电子轰击而离解，利用活性氧基团的强氧化性实现氯化氢的氧化反应，本实用新型设备简单，密封点少，能耗低，操作弹性大，氯化氢的转化率高，环境友好。

技术领域

本实用新型属于化学品合成技术领域，尤其是涉及一种低温等离子体氯化氢氧化制备氯气的装置。

背景技术

氯气作为生产众多含氯化学品的重要原料，主要用于有机合成，如生产聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、合成橡胶、合成纤维、燃料、农药、漂白剂、消毒剂、溶剂等，以及其他氯化物。而现代工业中氯气主要通过电解食盐水得到，同时副产烧碱，形成所谓的氯碱工业。

在众多的涉氯产品如氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化石蜡等的气固相氯化反应过程中，含水会造成设备腐蚀严重，影响氯化效果；氯化氢是氯化反应过程中的副产物，允许一定浓度的存在，但浓度太高就会影响气固相氯化反应进行。在氯化反应的过程中消耗等摩尔的氯气就会产生等摩尔的氯化氢，经过积累氯化氢含量越来越高，当氯化氢的浓度达到一定值就需要除去氯化氢，保证氯化氢的含量在一定范围内，增加原料气中氯气的浓度。虽然现有技术已经可以将氯化氢转化为氯气，但在转化的过程中混合气中会带有催化剂颗粒，副产物水，甚至含有氧气，或者因为处理混合气的工艺装置与气固相法氯化反应装置不匹配、操作难度大、投资成本高、能耗高等一系列原因放弃了将氯化氢转化为氯气之后直接回用。这样的方式造成了氯气的利用率低，排出的氯气和氯化氢继续处理还会造成生产成本上升，增加企业的负担，也常常出现个别企业牺牲环境获取企业利益的环保问题。因此将副产的氯化氢直接转化为氯气后循环使用，实现氯元素的闭路循环和反应过程的零排放，一方面将解决氯化氢大量过剩和氯气生产的高能耗问题，一定程度上满足工业上对氯气不断增长的需求，带来巨大的经济效益；另一方面，也将促进氯碱平衡；同时将能解决氯气、氯化氢造成的的污染问题，为环境保护做出巨大贡献。不仅如此，氯化氢制氯气工艺的成功开发，还将对许多重大的化工过程产生决定性的影响，促进许多新工艺和高附加值的产业的诞生。

目前专利和文献中有关氯化氢制取氯气的方法有很多，如电解法，直接氧化法，催化氧化法。电解法是将是将副产氯化氢通过电解转化为氯气和氢气，可分为干法和湿法，属于比较传统的方法. 该方法投资大、能耗高，经济成本上不具优势。直接氧化法是利用NO2,SO3, NaHSO4和混合酸HNO3/H2SO4等无机氧化剂直接氧化HCl制备Cl2的一种方法，反应在液相进行，典型的有Weldson法、KCl–Chlor过程等；这些方法比较突出的缺点是设备复杂、反应过程中产生腐蚀性物质、氯化氢转化不完全、产物分离困难、废液难以处理，同时能耗也较大，因而不能得到广泛应用。催化氧化法是在催化剂存在下以空气或氧气作为氧化剂氧化HCl生成C12的方法，反应过程是一个放热的可逆过程，具有能耗低、操作简单等优点，目前是最容易实现工业化的方法，具有代表性的催化氧化法主要有Deacon过程、MT–Chlor过程和Shell-Chlor过程等。相对分析现有技术，现有技术中相对可行用于氯化氢制备氯气的方法是催化氧化法，但是催化氧化法往往也存在有诸多缺点和不足。

犹德有限公司的专利CN 100343208C公布了生产不饱和含卤烃的方法和适用于该方法的设备，该装置的进料管线和产生自由基的设备彼此分开，在进料管进入反应器之前，将裂解促进剂产生的自由基通入进料管线中，裂解促进剂包含惰性气体和反应体系组分气体，惰性气体在常规条件下很难发生化学反应，但在等离子条件下是可能的，反应产物会引入杂质，另外，自由基存在的时间都是毫秒级的，反应气体和裂解促进剂分开会影响转化率，导致原料气的转化率偏低。