《氯乙烷绿色生产工艺开发及其产业化》

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氯乙烷是广泛应用于香料、医药、农药等领域的有机原料与溶剂。氯乙烷主要生产工艺是乙醇氢卤化,即用工业乙醇与盐酸在氯化锌催化下进行反应,但反应转化率仅为75%-80%,每吨氯乙烷约产生2.7吨废液,其约含10%乙醇和8%氯化氢。企业对废液闪蒸出部分乙醇后进行碱洗,再集中处理,然而闪蒸工艺能耗大,乙醇回收率低,废水处理量大。同时,由于采用浓硫酸脱除氯乙烷中水分,因此工艺中还产生大量黑色且有恶臭的硫酸酯类废水。这既造成了资源浪费,又增加了环保成本。岩盐是淮安市优势矿产之一。淮安市把盐化工列为三大千亿元支柱产业之一。岩盐主要成分是氯化钠或硫酸钠或两者共存,已探明岩盐资源量达1300亿吨,名列全国第一,然而随着芒硝产量的迅速增长,低附加值的副产工业盐产量也急剧增加,导致企业效益较差。针对上述问题,团队成功开发了以岩盐为原料生产氯化氢并联产氯乙烷的绿色循环工艺。首先,以氯化钠、硫酸钠和硫酸为原料生产氯化氢气体;其次,氯化氢气体进入聚丙烯降膜吸收塔,并用低浓度乙醇和盐酸废液逆流吸收,至盐酸浓度约为31%时循环进入氯乙烷反应釜;最后,从精馏塔馏出的氯乙烷经过4A分子筛塔(替代浓硫酸塔)脱水净化。

新工艺具有以下优点:(1)优化了原料路线,实现废水零排放。工艺中以岩盐为原料,并将废水作为氯化氢的吸收剂,吸收达标后循环进入反应釜,实现废水零排放,而且减少了软水使用量,降低了环境治理和生产成本。同时,还降低了企业盐酸的使用成本和存储成本。(2)设备大型化,提高了生产效率。现生产装置中使用8000L搪瓷反应釜,单台生产能力约为1.5吨/天,1万吨/年装置最少配备20台。现采用的石墨多通道反应器提高了单台设备生产能力,1万吨/年生产线仅需1台反应器。而且由于不使用搪瓷设备,设备故障率降低。(3)采用自主设计的氯乙烷精馏分离和干燥脱水工艺,可以生产99.8%wt的高纯度氯乙烷。同时,由于使用4A分子筛塔替代浓硫酸塔对氯乙烷进行干燥,较好解决了大量含酯类硫酸废液无法回收利用以及处置难度大的问题。(4)新工艺以岩盐为原料生产氯化氢与硫酸氢钠晶体,避免了氯化钠与硫酸钠卤水混合物的进一步分离,拓宽了岩盐的应用范围,既充分利用了自然资源,又提高了岩盐附加值。(5)新工艺可实现低浓度乙醇循环使用,增加了工艺生产的操作弹性。

以上研究成果获得7项国家授权发明专利,3项国家实用新型授权专利。相关技术应用于合作企业后,1万吨/年的99.8%氯乙烷每年可降低成本约600万元。项目研究能够紧紧围绕地方特色资源开发利用,紧密结合当地企业生产需求、地方产业和科技政策,对岩盐高端产品开发、岩盐资源高效利用和降低氯乙烷生产成本以及环境保护具有重要的意义,这也为岩盐资源应用提供了新途径,有助于推动地方资源优势转化为地方经济优势,并对资源导向的化学工程研究具有重要的参考价值。

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