CN111871142A - 一种从混合气体中分离氯化氢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从混合气体中分离氯化氢的方法。所述方法包括如下步骤：收集二氯丙醇、氯化氢和水的混合蒸汽，得混合气体；将混合气体引入分离塔底部入口，再将金属氯化物水溶液引入分离塔顶部入口，于分离塔内逆流充分接触，分别得氯化氢气体，以及二氯丙醇、金属氯化物、氯化氢和水的混合溶液；所述分离塔为填料精馏塔或板式精馏塔；氯化氢气体经分离塔顶部的冷凝器排出即可，分离结束。本发明所述的方法，能够将上游工序得到的混合气体与金属氯化物水溶液直接在分离塔内进行逆流接触，先分离出氯化氢，打破了二氯丙醇、氯化氢和水的共沸平衡，使二氯丙醇在后续分层倾析操作中更为简便。

Description

一种从混合气体中分离氯化氢的方法
技术领域
本发明属于化工生产领域，具体涉及一种从混合气体中分离氯化氢的方法。
背景技术
环氧氯丙烷是一种重要的有机化工原料，可用于生产环氧树脂、表面活性剂、阻燃剂、增塑剂、氯醇橡胶等，用途十分广泛。
二氯丙醇是合成环氧氯丙烷的中间体，工业上的生产方法主要是甘油氯化法、氯丙烯法、和乙酸丙烯酯法，此三种生产方法在粗二氯丙醇初步精馏过程中均会产生包括二氯丙醇、氯化氢和水的混合气体，这部分气体经初馏塔顶冷凝器冷凝后形成混合液体，此混合液体由于氯化氢的增溶作用而形成共沸物，二氯丙醇很难通过精馏方法分离出。
在二氯丙醇、氯化氢和水共沸物与氢氧化钠、氢氧化钙皂化反应过程中，此共沸物中的氯化氢也与碱液发生反应，造成了皂化过程中碱耗偏高，生成氯化盐量多，污水量大等问题，因此从此共沸物中分离出二氯丙醇成为了亟需解决的问题。
申请号为200610161842.0和200910049292.7的专利都采取溶剂萃取共沸物中的二氯丙醇，此种方法需增加多级萃取设备，并且容易造成溶剂污染
而作为解决问题的转变方法，可以先分离氯化氢，再分离二氯丙醇，以此来解决目前的困境。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种从混合气体中分离氯化氢的方法，所述方法提供一种从二氯丙醇、氯化氢和水混合蒸汽中先直接除去大部分氯化氢的方法，从而打破共沸而使二氯丙醇分层倾析简单易行。
本发明的方案为，提供了一种从混合气体中分离氯化氢的方法，包括如下步骤：
(i)收集二氯丙醇、氯化氢和水的混合蒸汽，得混合气体；
(ii)将步骤(i)所得混合气体引入分离塔底部入口，再将金属氯化物水溶液引入分离塔顶部入口，于分离塔内逆流充分接触，分别得氯化氢气体，以及二氯丙醇、金属氯化物、氯化氢和水的混合溶液；所述分离塔为填料精馏塔或板式精馏塔；
(iii)步骤(ii)所得氯化氢气体经分离塔顶部的冷凝器排出即可，分离结束。
优选地，步骤(i)中，所述二氯丙醇、氯化氢、水的混合蒸汽是甘油氯化法、氯丙烯法或乙酸丙烯酯法生产二氯丙醇过程中生成的；所述二氯丙醇、氯化氢和水的重量比为20～40:20～30:30～60。
优选地，步骤(ii)中，所述混合气体与金属氯化物水溶液的引入流量质量比为1:1.5～2.5。
优选地，步骤(ii)中，所述金属氯化物为氯化钙或氯化镁；所述金属氯化物水溶液浓度为20～60％。
优选地，所述分离塔的理论塔板数为4～8块。且分离塔无再沸器。
优选地，步骤(ii)中，所述混合溶液经分离塔底部出口排出，再进行分层倾析操作回收二氯丙醇即可。
其中，在步骤(ii)中，当混合气体与金属氯化物水溶液逆流充分接触后，所得的混合溶液中还会残留微量的氯化氢，但总体而言并不影响分离的效果。
特别强调，本发明在步骤(ii)中，利用“盐效应原理”进行分离，具体原理为：
盐在某些溶剂(如水、有机单醇、双醇类及某些有机物)中可以溶解，在盐与溶剂组成的混合物中，与原溶剂相比，会发生许多变化，如沸点、液相活度、互溶度和汽液相平衡组成等的变化。而汽液相平衡组成及液相活度的变化，对分离、精馏来说是非常有意义的。
如果将盐类溶解于二组分或多组分混合溶液中，因为不同组分对盐的溶解度各不相同，所以各组分蒸汽压下降的程度有所差别，例如：乙醇－水体系加入CaCl2后，因为CaCl2在水中溶解度是27.5％；而在乙醇中的溶解度只有16.5％，所以水的蒸汽压下降多而乙醇的蒸汽压下降少，因此乙醇对水的相对挥发度就提高了。从溶液内部分子间相互作用的微观现象来分析，有两种作用情况：一种是静电作用，由于盐是极性很强的电解质，在水溶液中分解为离子，产生电场，溶液中水分子和乙醇分子有不同的极性和介电常数。它们在盐离子的电场作用下，极性较强，介电常数较大的水分子就会聚集在离子的周围，而把极性较低，介电常数较小的乙醇分子从离子区赶走，使乙醇的活度系数增加，水的活度系数减少，这样就使乙醇对水的相对挥发度增加。
在本发明技术方案中，混合物由氯化氢、水、二氯丙醇组成，由于氯化氢溶于水形成的盐酸的增溶作用，二氯丙醇能够全溶于水相形成均相溶液，这三种组分除了能形成三元共沸物外，“水-二氯丙醇”以及“水-氯化氢”还分别能形成二元共沸物，普通的精馏方法很难将其分离。而加入金属氯化物，可以大大提高水和氯化氢的挥发度，从而可使氯化氢、水与二氯丙醇轻易分开。
本发明的有益效果为：
1、本发明所述的从混合气体中分离氯化氢的方法，能够将上游工序得到的混合气体与金属氯化物水溶液直接在分离塔内进行逆流接触，先分离出氯化氢，打破了二氯丙醇、氯化氢和水的共沸平衡，使二氯丙醇在后续分层倾析操作中更为简便。
2、本发明所述的从混合气体中分离氯化氢的方法，不引入除金属氯化物以外的其他离子，不会污染目标产物，并且金属氯化物溶液经蒸发提浓后可循环使用，且不增加蒸汽消耗，不增加三废处理量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述分离板式塔的结构示意图。
图中附图标记为：
1-分离塔底部入口；2-分离塔顶部入口；3-冷凝器；4-塔板；5-分离塔底部出口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种从混合气体中分离氯化氢的方法，包括如下步骤：
先确定分离塔的相关参数：板式精馏塔内理论塔板4数为8块，分离塔内操作压力为200kPa，分离塔的塔顶冷凝器操作温度为70℃，塔釜温度为139℃。
(i)收集二氯丙醇、氯化氢和水重量百分比为20％、20％和60％的混合蒸汽，得混合气体；
(ii)将步骤(i)所得140℃混合气体以1000kg/h的流量从分离塔底部入口1进行引入，再将浓度为50％、温度为70℃的氯化钙水溶液以2500kg/h的流量引入分离塔顶部入口2，于分离塔内塔板4逆流充分接触，分别得氯化氢气体，以及二氯丙醇、氯化钙、微量氯化氢和水的混合溶液；
(iii)步骤(ii)所得氯化氢气体经分离塔顶部的冷凝器3排出，得到161kg/h、含水量1.8％的氯化氢气体；塔底得到3339kg/h、含二氯丙醇6％、氯化钙38％、氯化氢1.3％和水54.7％的混合溶液；最后将所述混合溶液经分离塔底部出口5排出，进行分层倾析操作回收二氯丙醇；含氯化钙的水相送至蒸发单元蒸发浓缩后回用。
实施例2
本实施例提供一种从混合气体中分离氯化氢的方法，包括如下步骤：
先确定分离塔的相关参数：板式精馏塔内理论塔板4数为6块，分离塔内操作压力为100kPa，分离塔的塔顶冷凝器操作温度为60℃，塔釜温度为112℃。
(i)收集二氯丙醇、氯化氢和水重量百分比为30％、20％和50％的混合蒸汽，得混合气体；
(ii)将步骤(i)所得120℃混合气体以1000kg/h的流量从分离塔底部入口1进行引入，再将浓度为60％、温度为70℃的氯化钙水溶液以2000kg/h的流量引入分离塔顶部入口2，于分离塔内塔板4逆流充分接触，分别得氯化氢气体，以及二氯丙醇、氯化钙、微量氯化氢和水的混合溶液；
(iii)步骤(ii)所得氯化氢气体经分离塔顶部的冷凝器3排出，得到190kg/h，含水量2.2％的氯化氢气体；塔底得到2810kg/h、含二氯丙醇10％、氯化钙43％、氯化氢0.5％和水46.5％的混合溶液；最后将所述混合溶液经分离塔底部出口5排出，进行分层倾析操作回收二氯丙醇；含氯化钙的水相送至蒸发单元蒸发浓缩后回用。
实施例3
本实施例提供一种从混合气体中分离氯化氢的方法，包括如下步骤：
先确定分离塔的相关参数：板式精馏塔内理论塔板4数为4块，分离塔内操作压力为200kPa，分离塔的塔顶冷凝器操作温度为70℃，塔釜温度为138℃。
(i)收集二氯丙醇、氯化氢和水重量百分比为40％、20％和40％的混合蒸汽，得混合气体；
(ii)将步骤(i)所得138℃混合气体以1000kg/h的流量从分离塔底部入口1进行引入，再将浓度为50％、温度为70℃的氯化钙水溶液以1500kg/h的流量引入分离塔顶部入口2，于分离塔内塔板4逆流充分接触，分别得氯化氢气体，以及二氯丙醇、氯化钙、微量氯化氢和水的混合溶液；
(iii)步骤(ii)所得氯化氢气体经分离塔顶部的冷凝器3排出，得到167kg/h，含水量1.8％的氯化氢气体；塔底得到2333kg/h、含二氯丙醇16.5％、氯化钙32％、氯化氢1.5％和水50％的混合溶液；将所述混合溶液经分离塔底部出口5排出，进行分层倾析操作回收二氯丙醇；含氯化钙的水相送至蒸发单元蒸发浓缩后回用。
实施例4
本实施例提供一种从混合气体中分离氯化氢的方法，包括如下步骤：
其中所用分离塔为填料精馏塔。
(i)收集二氯丙醇、氯化氢和水重量百分比为40％、20％和40％的混合蒸汽，得混合气体；
(ii)将步骤(i)所得118℃混合气体以1000kg/h的流量从分离塔底部入口1进行引入，再将浓度为20％、温度为100℃的氯化镁水溶液以2000kg/h的流量引入分离塔顶部入口2，于分离塔内塔板4逆流充分接触，分别得氯化氢气体，以及二氯丙醇、氯化镁、微量氯化氢和水的混合溶液；
(iii)步骤(ii)所得氯化氢气体经分离塔顶部的冷凝器3排出，得到400kg/h，含水量73％的氯化氢气体；塔底得到2600kg/h、含二氯丙醇14.6％、氯化镁15.4％、氯化氢7.6％和水62.4％的混合溶液；将所述混合溶液经分离塔底部出口5排出，进行分层倾析操作回收二氯丙醇；含氯化镁的水相送至蒸发单元蒸发浓缩后回用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种从混合气体中分离氯化氢的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(i)收集二氯丙醇、氯化氢和水的混合蒸汽，得混合气体；
(ii)将步骤(i)所得混合气体引入分离塔底部入口(1)，再将金属氯化物水溶液引入分离塔顶部入口(2)，于分离塔内逆流充分接触，分别得氯化氢气体，以及二氯丙醇、金属氯化物、氯化氢和水的混合溶液；所述分离塔为填料精馏塔或板式精馏塔；
(iii)步骤(ii)所得氯化氢气体经分离塔顶部的冷凝器(3)排出即可，分离结束。
2.根据权利要求1所述从混合气体中分离氯化氢的方法，其特征在于，步骤(i)中，所述二氯丙醇、氯化氢、水的混合蒸汽是甘油氯化法、氯丙烯法或乙酸丙烯酯法生产二氯丙醇过程中生成的；所述二氯丙醇、氯化氢和水的重量比为20～40:20～30:30～60。
3.根据权利要求1所述从混合气体中分离氯化氢的方法，其特征在于，步骤(ii)中，所述混合气体与金属氯化物水溶液的引入流量质量比为1:1.5～2.5。
4.根据权利要求1所述从混合气体中分离氯化氢的方法，其特征在于，步骤(ii)中，所述金属氯化物为氯化钙或氯化镁；所述金属氯化物水溶液浓度为20～60％。
5.根据权利要求1所述从混合气体中分离氯化氢的方法，其特征在于，所述分离塔的理论塔板(4)数为4～8块。
6.根据权利要求1所述从混合气体中分离氯化氢的方法，其特征在于，步骤(ii)中，所述混合溶液经分离塔底部出口(5)排出，再进行分层倾析操作回收二氯丙醇即可。
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