【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種化工領域的有機硅氯甲烷技術，具體的涉及一種氯甲烷反應系統及其反應工藝。氯甲烷作為有機硅生產裝置中重要的中間原料，其品質和生產成本等直接影響有機硅產品的質量、生產成本及能量消耗。近年來，隨著有機硅行業的發展以及國家對有機硅行業能耗和產品質量的要求進一步提高，新建有機硅裝置先進技術的開發應用和在役有機硅裝置的節能改造迫在眉睫。在氯甲烷生產過程中，原料甲醇和hcl氣體在氯甲烷反應器內進行反應生成氯甲烷。由于濃鹽酸的存在，反應系統為強腐蝕性環境，反應器的主要材質為搪玻璃。在強酸環境下，搪玻璃的力學性能和耐腐蝕性隨著反應器尺寸的增加、操作壓力和溫度的提高而降低，限制了氯甲烷反應器體積的放大和操作條件的優化空間，影響反應效率和產能，提高制造和投資成本。受此影響，氯甲烷反應器的容積均為65m3、50m3甚至更小，反應器容積已經是氯甲烷生產裝置規模化的主要制約因素。
技術介紹
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了解決上述技術問題，提供一種結構簡單、控制極為簡便、節能降耗、運行穩定性好、安全可靠、使反應器內筒低壓運行的同時實現氯甲烷反應器的大型化的氯甲烷反應系統。
2、本專利技術還提供一種方法極為簡單、投資和運行成本低的使用上述氯甲烷反應系統的反應工藝。
3、本專利技術氯甲烷反應系統，包括氯甲烷反應器，所述氯甲烷反應器包括內筒和外殼，內筒和外殼之間形成密封的壓力平衡腔，甲醇進氣管和氯化氫進氣管依次穿過外殼、內筒分別與內筒內的甲醇分布管和氫化氫分布管連接；所述甲醇進氣
4、所述甲醇進氣管經平衡管、平衡氣處理罐與壓力平衡腔的平衡氣口連通。
5、所述壓力平衡氣處理罐填裝有用于去除介質中水分和hcl的填料。
6、所述填料為固堿、活性炭或樹脂。
7、所述壓力平衡腔還設有甲醇液進液口。
8、所有連接內筒和外殼之間的管道均為柔性管道。
9、所述內筒材質為搪玻璃，外筒材料為碳素鋼。
10、本專利技術反應工藝采用上述氯甲烷反應系統，包括甲醇原料氣經甲醇進氣管通入內筒內的甲醇分布管噴出，氫化氫原料氣經氯化氫進氣管通入內筒內的氯化氫分布管噴出，兩者在內筒內反應生成反應產物氯甲烷，反應產物經反應產物收集管收集后進入反應產物出氣管送入后續工序，其特征在于，所述甲醇原料氣還經甲醇進氣管、平衡管送入氯甲烷反應器的壓力平衡腔中，使內筒內的壓力與壓力平衡腔中的壓力保持自平衡。
11、所述甲醇原料氣還經甲醇進氣管、平衡管、平衡氣處理罐送入氯甲烷反應系統的壓力平衡腔中。
12、所述平衡氣處理罐裝有用于去除介質中水分和hcl的填料。
13、將甲醇液經甲醇液進液口送入壓力平衡腔中填充部分壓力平衡腔，壓力平衡腔中的甲醇液經汽化移走內筒的氯甲烷合成反應熱，汽化后的甲醇氣體經平衡氣處理罐、平衡管、甲醇進氣管送入內筒中作為甲醇原料氣參與氯甲烷合成反應。
14、為解決上述技術問題，專利技術人作出了如下改進：
15、1)設置內、外殼形成密封的壓力平衡腔，該壓力平衡腔內的氣體引自甲醇進氣管內的甲醇原料氣，由于甲醇進氣管還與內筒保持連通狀態，因此會形成內筒的內外壓力自平衡的狀態。此時，內筒與腐蝕性工藝介質(如濃鹽酸)接觸，可以耐高溫耐腐蝕，而基本不承受壓力，因此內筒可以采用非金屬抗腐蝕材料，優選搪玻璃；外殼則可以承受高溫高壓，但不必須承受強腐蝕性環境，因此可以采用具有耐高溫高壓的金屬材料，優選碳素鋼。通過上述結構改進，一方面將高溫腐蝕性環境和高溫高壓環境獨立分出，不大幅增加投資成本的前提下，解決高溫高壓強腐蝕環境下氯甲烷反應器的大型化問題，有效降低有機硅項目綜合能耗，提高產品質量和產業競爭力；另一方面，壓力平衡腔內的氣體引自甲醇進氣管內的甲醇原料氣，不具有腐蝕性，不需要引入外來的氣液，無需單獨控制壓力平衡腔的腔體壓力，甲醇系統的運行和氯甲烷反應器同開同停，整個平衡系統結構極為簡單，可以完全避免儀表故障、密封失效或人為控制因素帶來的風險，保證反應器的長期穩定運行。
16、2)，由于壓力平衡腔和內筒處于連通狀態，因此在平衡管上設置平衡氣處理罐，裝有用于去除介質中水分和hcl的填料，當內筒的內外壓力發生波動，內筒內含有腐蝕性工藝介質的平衡氣通過平衡氣處理罐經填料去除含有的水分和氯化氫再進入壓力平衡腔中，有效避免腐蝕外殼。
17、3)作為進一步優化的方案，在向壓力平衡腔內通入甲醇原料氣作為平衡氣的同時，還可以通過甲醇液進液口向壓力平衡腔內注入甲醇液，使壓力平衡腔內保持一定液位的甲醇液，巧妙的利用內筒內氯甲烷合成反應的反應熱使壓力平衡腔內的甲醇液汽化，當甲醇液汽化后壓力平衡腔內壓力大于內筒壓力時，汽化后的甲醇氣體可經平衡管、甲醇進氣管隨甲醇原料氣一起進入氯甲烷反應器作為反應原料，既移走了反應熱，為內筒降溫；同時回收熱能回收汽化甲醇液，達到節能降耗的目的。
18、本專利技術系統結構簡單、易于控制、投資和運行成本低、設備使用壽命長、反應器容積不再受現有材料制約，實現使反應器內筒低壓運行的同時實現氯甲烷反應器的大型化；本專利技術工藝簡單、運行穩定好、安全性好、無需引入外來的氣液、節能降耗，具有廣闊的市場應用前景。
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1.一種氯甲烷反應系統，包括氯甲烷反應器，其特征在于，所述氯甲烷反應器包括內筒和外殼，內筒和外殼之間形成密封的壓力平衡腔，甲醇進氣管和氯化氫進氣管依次穿過外殼、內筒分別與內筒內的甲醇分布管和氫化氫分布管連接；所述甲醇進氣管還經平衡管與壓力平衡腔的平衡氣口連通；內筒內的反應產物收集管穿過內筒和外殼與反應產物出氣管連接。
2.如權利要求1所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所述甲醇進氣管經平衡管、平衡氣處理罐與壓力平衡腔的平衡氣口連通。
3.如權利要求2所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所述壓力平衡氣處理罐填裝有用于去除介質中水分和HCL的填料。
4.如權利要求3所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所述填料為固堿、活性炭或樹脂。
5.如權利要求1-4任一項所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所述壓力平衡腔還設有甲醇液進液口。
6.如權利要求1-4任一項所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所有連接內筒和外殼之間的管道均為柔性管道。
7.如權利要求1-4任一項所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所述內筒材質為搪玻璃，外筒材料為
8.一種權利要求1-7任一項氯甲烷反應系統的反應工藝，包括甲醇原料氣經甲醇進氣管通入內筒內的甲醇分布管噴出，氫化氫原料氣經氯化氫進氣管通入內筒內的氯化氫分布管噴出，兩者在內筒內反應生成反應產物氯甲烷，反應產物經反應產物收集管收集后進入反應產物出氣管送入后續工序，其特征在于，所述甲醇原料氣還經甲醇進氣管、平衡管送入氯甲烷反應器的壓力平衡腔中，使內筒內的壓力與壓力平衡腔中的壓力保持自平衡。
9.如權利要求8所述的氯甲烷反應系統的反應工藝，其特征在于，所述甲醇原料氣還經甲醇進氣管、平衡管、平衡氣處理罐送入氯甲烷反應系統的壓力平衡腔中。
10.如權利要求8所述的氯甲烷反應系統的反應工藝，其特征在于，所述平衡氣處理罐裝有用于去除介質中水分和HCL的填料。
11.如權利要求8-10任一項所述的氯甲烷反應系統的反應工藝，其特征在于，將甲醇液經甲醇液進液口送入壓力平衡腔中建立液位，壓力平衡腔中的甲醇液經汽化移走內筒的氯甲烷合成反應熱，汽化后的甲醇氣體經平衡氣處理罐、平衡管、甲醇進氣管送入內筒中作為甲醇原料氣參與氯甲烷合成反應。
...【技術特征摘要】
1.一種氯甲烷反應系統，包括氯甲烷反應器，其特征在于，所述氯甲烷反應器包括內筒和外殼，內筒和外殼之間形成密封的壓力平衡腔，甲醇進氣管和氯化氫進氣管依次穿過外殼、內筒分別與內筒內的甲醇分布管和氫化氫分布管連接；所述甲醇進氣管還經平衡管與壓力平衡腔的平衡氣口連通；內筒內的反應產物收集管穿過內筒和外殼與反應產物出氣管連接。
2.如權利要求1所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所述甲醇進氣管經平衡管、平衡氣處理罐與壓力平衡腔的平衡氣口連通。
3.如權利要求2所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所述壓力平衡氣處理罐填裝有用于去除介質中水分和hcl的填料。
4.如權利要求3所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所述填料為固堿、活性炭或樹脂。
5.如權利要求1-4任一項所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所述壓力平衡腔還設有甲醇液進液口。
6.如權利要求1-4任一項所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所有連接內筒和外殼之間的管道均為柔性管道。
7.如權利要求1-4任一項所述的氯甲烷反應系統，其特征在于，所述內筒材質為搪玻璃，外筒...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張廣營，武麗娜，肖敦峰，胡步千，周紅軍，夏智，
申請(專利權)人：中國五環工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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