專利名稱：氯化反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造涉及氯化反應(yīng)裝置，主要用于一氯甲烷和氯氣在催化劑作 用下，在氯化反應(yīng)裝置內(nèi)進行反應(yīng)，生成含有氯化氫的甲垸氯化物混合物。
技術(shù)背景國際上最為先進的甲垸氯化物生產(chǎn)工藝技術(shù)是甲醇法。氯化反應(yīng)裝置 是甲醇法生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的核心設(shè)備，是生產(chǎn)工藝流程中一氯甲烷低溫液相催化氯化的反應(yīng)裝置。50年代僅有以乙醛、氯油為原料的生產(chǎn)氯仿和以二硫 化碳為原料生產(chǎn)四氯化碳的裝置，生產(chǎn)規(guī)模較小，工藝技術(shù)落后。近年來， 國內(nèi)企業(yè)通過各種途徑引進國外先進技術(shù)和科技成果，90%采用引進甲醇 法技術(shù)和引進關(guān)鍵設(shè)備，但設(shè)備材料價格高，物料反應(yīng)效率不高，且反應(yīng) 不完全；能量消耗大，環(huán)保效果不明顯。 發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題，本發(fā)明創(chuàng)造提供一種反應(yīng)可在較低溫度下進行， 并且氯氣的轉(zhuǎn)化率幾乎接近100%，避免了氯氣在反應(yīng)器內(nèi)的積聚，有效地 防止了爆炸發(fā)生;產(chǎn)品比例可以通過調(diào)節(jié)CH3C1/Cl2配比以及控制反應(yīng)條件 來實現(xiàn)；設(shè)備制造成本低，完全國產(chǎn)化。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是氯化反應(yīng)裝置-由噴射混合器、內(nèi)導(dǎo)流筒和氯化反應(yīng)器組成，噴射混合器與氯化反應(yīng)器連 接，內(nèi)導(dǎo)流筒置于氯化反應(yīng)器內(nèi)；噴射混合器由氯氣進口管、平蓋、筒體、噴嘴和混合氣進口管組成 物料腔，氯氣進口管穿過平蓋插入筒體內(nèi)，筒體通過法蘭與短節(jié)連接，短 節(jié)與變徑段連接，變徑段上設(shè)有測溫口，變徑段與噴射管連接，噴射管上 端設(shè)有噴嘴；噴射管穿過氯化反應(yīng)器伸入內(nèi)導(dǎo)流筒內(nèi)；內(nèi)導(dǎo)流筒包括筒體、加強筋、支持板、吊耳和限位塊，內(nèi)導(dǎo)流筒通過支持板及限位塊與氯化反應(yīng)器配合；氯化反應(yīng)器封頭與筒體連接組成設(shè)備主體，筒體下端設(shè)有人孔，筒 體內(nèi)壁上設(shè)有連接板和支撐板，用于固定并限位內(nèi)導(dǎo)流筒，測溫口分布在 筒體上，測溫口伸入內(nèi)導(dǎo)流筒內(nèi)，筒體上設(shè)有物料出口和支座。本發(fā)明創(chuàng)造的主要技術(shù)指標如表1。表l主要技術(shù)指標項目容器最高工作壓力MPa0.74設(shè)計壓力MPa2.25最高/低工作溫度°C430設(shè)計溫度°C480物料名稱HCl、 CH3OH、 CH3C1和Cb等混合氣物料特性易燃、高度危害腐蝕裕量mm1.5液壓試驗壓力MPa3.47氣密性試驗壓力MPa2.25AB類焊縫系數(shù)1.0全容積m317.2本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果是1、內(nèi)導(dǎo)流筒的作用是為混合氣體提供反應(yīng)空間，使混合氣體能夠集 中反應(yīng)。另外，內(nèi)導(dǎo)流筒與氯化反應(yīng)器間的間隙是為了使混合氣體進行循 環(huán)反應(yīng)，提高反應(yīng)效率。原來進口的結(jié)構(gòu)存在的缺點是反應(yīng)空間小，循環(huán) 慢，效率低。為了解決這一難題，調(diào)整了內(nèi)導(dǎo)流筒的結(jié)構(gòu)。具體措施為 加長內(nèi)導(dǎo)流筒的長度以及加大內(nèi)導(dǎo)流筒與氯化反應(yīng)器間的間隙，內(nèi)導(dǎo)流筒的長度在4.2~4.5米之間，內(nèi)導(dǎo)流筒與氯化反應(yīng)器間的間隙為142-145毫米。 通過這兩個關(guān)鍵尺寸的調(diào)整，增大了混合氣體反應(yīng)的區(qū)域，為混合氣提供 充足的反應(yīng)空間。另外，通過加大內(nèi)導(dǎo)流筒與氯化反應(yīng)器間的間隙，可以加速混合氣的內(nèi)部循環(huán)，反復(fù)進行反應(yīng)，從而提高了反應(yīng)效率。2、噴嘴的出口側(cè)直徑進行了更改，由原來的4)70改為d)80。原有噴嘴 的缺點為出口直徑小，噴射距離遠，使反應(yīng)器的反應(yīng)中心區(qū)域位置比較高， 致使沒有反應(yīng)完全的混合氣體進入了下一個系統(tǒng)，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。經(jīng) 過理論計算和試驗測試，噴嘴直徑改為小80能夠把反應(yīng)中心區(qū)域下調(diào)，從 而使反應(yīng)氣體充分進行混合，完全反應(yīng)后，混合氣體才進入下一系統(tǒng)。3、設(shè)備材料為Inconel600， Inconel600具有理想的強度、加工性、 耐蝕和耐熱性能。有良好的抗高溫氧化、腐蝕、冷熱加工性能及低溫力學(xué) 性能。Incond600在氧化中性介質(zhì)中的抗氧化性能比純鎳好，抗氧化溫度可 高達118(TC。含有高的鎳使其耐還原性介質(zhì)，無論在高濃度氯化物中，還 是在含OH"的苛性溶液中具有優(yōu)良的耐應(yīng)力腐蝕性能。尤其耐氯離子應(yīng)力 腐蝕，這種合金不會發(fā)生氯離子的應(yīng)力腐蝕裂紋。含鉻量高也使其在高溫 氧化性介質(zhì)中具有耐蝕性。尤其是耐干氯氣和氯化氫腐蝕，溫度可高達650 °C。因而，Inconel600合金可以耐高溫氯氣和高溫氯化氫，在高溫下具有抗 苛性堿和鹵素的腐蝕性能。通過本發(fā)明創(chuàng)造生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量好，甲烷氯化物含量可提高到 99.99%，完全能滿足有機硅、有機氟的生產(chǎn)；產(chǎn)品間比例調(diào)節(jié)幅度大，二 氯甲烷和三氯甲烷比例可從20: 80調(diào)整到80: 20;節(jié)能降耗好；環(huán)保效益 顯著，四氯化碳生產(chǎn)比例可由現(xiàn)在的40%左右控制在2%。本發(fā)明創(chuàng)造可 以使反應(yīng)在較低溫度下進行，并且氯氣的轉(zhuǎn)化率幾乎接近100%，避免了氯 氣在反應(yīng)器內(nèi)的積聚，有效地防止了爆炸發(fā)生。


圖l:本發(fā)明創(chuàng)造的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2:噴射混合器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3:內(nèi)導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4:是圖3中A向視圖；圖5:是圖3的俯視圖； 圖6:氯化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7:噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8:是圖7的俯視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，氯化反應(yīng)裝置，由噴射混合器l、內(nèi)導(dǎo)流筒2、氯化反應(yīng) 器3組成，噴射混合器1與氯化反應(yīng)器3通過設(shè)備法蘭109固定連接，內(nèi) 導(dǎo)流筒2置于氯化反應(yīng)器3內(nèi)。
如圖2所示，噴射混合器l:由氯氣進口管101、平蓋102、筒體103、 噴嘴104和混合氣進口管113組成物料腔，氯氣進口管101穿過平蓋102 插入筒體103內(nèi)，噴嘴104的出口側(cè)直徑為4)80，筒體103通過法蘭105 與短節(jié)106連接，短節(jié)106與變徑段107連接，變徑段107上設(shè)有測溫口 112，變徑段107與噴射管110通過法蘭108連接，噴射管110上端設(shè)有噴 嘴lll，噴嘴lll出口側(cè)直徑為4>80;噴射管110穿過氯化反應(yīng)器3伸入內(nèi) 導(dǎo)流筒2內(nèi)。氯氣通過氯氣進口管101， 一氯甲烷等混合氣體通過混合器進 口管113進入物料腔內(nèi)，在物料腔內(nèi)進行初步混合，經(jīng)由變徑段107，通過 噴射管110，由噴嘴111噴射進入內(nèi)導(dǎo)流筒2內(nèi)。在噴射混合器1內(nèi)，物料 在通過變徑段107的過程中，還可以進一步混合，再由噴嘴111噴射進入 內(nèi)導(dǎo)流筒2內(nèi)，因而物料可以達到良好的接觸，使反應(yīng)能夠充分。通過測 溫口 112檢測變徑段107內(nèi)混合氣溫度，為氯化反應(yīng)器3外部加熱提供前 提參數(shù)。
如圖3 圖5所示，內(nèi)導(dǎo)流筒2:包括筒體201、加強筋202、支持板 203、吊耳204和限位塊205;內(nèi)導(dǎo)流筒2通過支持板203及限位塊205與 氯化反應(yīng)器3配合。本實施例中內(nèi)導(dǎo)流筒2的長度設(shè)置為4.5米，內(nèi)導(dǎo)流筒 與氯化反應(yīng)器內(nèi)筒間的間隙設(shè)置為145毫米。內(nèi)導(dǎo)流筒2為混合氣體提供 反應(yīng)空間，使混合氣體能夠集中反應(yīng)。內(nèi)導(dǎo)流筒2與氯化反應(yīng)器3的內(nèi)筒間的間隙是為了使混合氣體進行循環(huán)反應(yīng)，提高反應(yīng)效率。
如圖6所示，氯化反應(yīng)器3:封頭306與筒體308通過設(shè)備法蘭305連 接組成設(shè)備主體，筒體308長度為10米，筒體308的長度能夠間接控制混 合氣反應(yīng)，使反應(yīng)充分；筒體308下端設(shè)有人孔301，人孔301兼與噴射混 合器1連接，并能進行檢修與更換設(shè)備零件。筒體308內(nèi)壁上設(shè)有連接板 302和支撐板303，用于固定并限位內(nèi)導(dǎo)流筒2,與內(nèi)導(dǎo)流筒2中支持板203 及限位塊205間隙配合，為混合氣體提供反應(yīng)空間。測溫口 304分布在筒 體308上，測溫口 310伸入內(nèi)導(dǎo)流筒2內(nèi)，通過測溫口測量并控制各處物 料溫度，為物料反應(yīng)的溫度提供基礎(chǔ)參數(shù)。筒體308上設(shè)有物料出口 307 和支座309。最終成品物料由物料出口 307出去。整個反應(yīng)過程由各處測溫 口 304監(jiān)控，能夠保證反應(yīng)穩(wěn)定并完全。
所用的材料
氯化反應(yīng)器裝置采用Inconel600材料，法蘭采用Inconel600鍛件，噴 嘴采用Monel材料。
本發(fā)明創(chuàng)造的工作原理是介質(zhì)分別通過氯氣進口管和混合器進口管 在物料腔內(nèi)進行初步混合，在變徑段內(nèi)進一步混合，經(jīng)由變徑段，通過噴 射管，由噴嘴噴射進入內(nèi)導(dǎo)流筒內(nèi)，氯化反應(yīng)器外部進行電加熱，由測溫 口控制溫度，達到介質(zhì)反應(yīng)溫度時，在內(nèi)導(dǎo)流筒內(nèi)進行充分反應(yīng)，氯化反 應(yīng)器間斷設(shè)置測溫口，以控制并調(diào)節(jié)氯化反應(yīng)器內(nèi)溫度，使介質(zhì)在氯化反 應(yīng)器內(nèi)腔持續(xù)進行反應(yīng)，最終生成物料由物料出口出去，完成循環(huán)系統(tǒng)和 一氯甲烷低溫液相催化氯化系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1、氯化反應(yīng)裝置，其特征在于由噴射混合器(1)、內(nèi)導(dǎo)流筒(2)和氯化反應(yīng)器(3)組成，噴射混合器(1)與氯化反應(yīng)器(3)連接，內(nèi)導(dǎo)流筒(2)置于氯化反應(yīng)器(3)內(nèi)；噴射混合器(1)由氯氣進口管(101)、平蓋(102)、筒體(103)、噴嘴(104)和混合氣進口管(113)組成物料腔，氯氣進口管(101)穿過平蓋(102)插入筒體(103)內(nèi)，筒體(103)通過法蘭(105)與短節(jié)(106)連接，短節(jié)(106)與變徑段(107)連接，變徑段(107)上設(shè)有測溫口(112)，變徑段(107)與噴射管(110)連接，噴射管(110)上端設(shè)有噴嘴(111)；噴射管(110)穿過氯化反應(yīng)器(3)伸入內(nèi)導(dǎo)流筒(2)內(nèi)；內(nèi)導(dǎo)流筒(2)包括筒體(201)、加強筋(202)、支持板(203)、吊耳(204)和限位塊(205)，內(nèi)導(dǎo)流筒(2)通過支持板(203)及限位塊(205)與氯化反應(yīng)器(3)配合；氯化反應(yīng)器(3)封頭(306)與筒體(308)連接組成設(shè)備主體，筒體(308)下端設(shè)有人孔(301)，筒體(308)內(nèi)壁上設(shè)有連接板(302)和支撐板(303)，用于固定并限位內(nèi)導(dǎo)流筒(2)，測溫口(304)分布在筒體(308)上，測溫口(310)伸入內(nèi)導(dǎo)流筒(2)內(nèi)，筒體(308)上設(shè)有物料出口(307)和支座(309)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的氯化反應(yīng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)導(dǎo)流筒 (2)的長度為4.2~4.5米，內(nèi)導(dǎo)流筒(2)與氯化反應(yīng)器(3)間的間隙為142-145毫米。
全文摘要
本發(fā)明創(chuàng)造涉及氯化反應(yīng)裝置。采用的技術(shù)方案是由噴射混合器、內(nèi)導(dǎo)流筒和氯化反應(yīng)器組成，噴射混合器與氯化反應(yīng)器連接，內(nèi)導(dǎo)流筒置于氯化反應(yīng)器內(nèi)；噴射混合器由氯氣進口管、平蓋、筒體、噴嘴和混合氣進口管組成物料腔，短節(jié)分別連接筒體和變徑段，變徑段與噴射管連接，噴射管穿過氯化反應(yīng)器伸入內(nèi)導(dǎo)流筒內(nèi)；內(nèi)導(dǎo)流筒包括筒體、加強筋、支持板、吊耳和限位塊，內(nèi)導(dǎo)流筒通過支持板及限位塊與氯化反應(yīng)器配合；氯化反應(yīng)器封頭與筒體組成設(shè)備主體，筒體下端設(shè)有人孔，連接板和支撐板用于固定并限位內(nèi)導(dǎo)流筒，筒體上設(shè)有測溫口、物料出口和支座。本發(fā)明創(chuàng)造節(jié)能降耗好；環(huán)保效益顯著，四氯化碳生產(chǎn)比例可由現(xiàn)在的40％左右控制在2％。
文檔編號B01J19/00GK101623614SQ20091001306
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者孟慶海, 宋長勝, 楊杰修, 楊殿強, 梁顯軍, 馬艷波 申請人:沈陽東方鈦業(yè)有限公司