甲醇法甲烷氯化物装置节能技术改造总结

2018-02-05高永宝

中国氯碱 2018年7期

高永宝

（江苏梅兰化工有限公司，江苏泰州 225300）

江苏梅兰化工有限公司自2000年国内首套3万t/a甲醇法配套氯甲烷热氯化法生产甲烷氯化物装置顺利投产以来，国内甲烷氯化物行业出现了突飞猛进的发展，目前该类型生产厂家有近30家，总生产能力已达587万t/a。十多年来该公司通过综合节能改造，使甲烷氯化物产品的蒸汽单耗从2.3 t/t降到1.9t/t以下，取得了显著的节能效果和经济效益，就装置节能相关技术改造总结如下。

1 国内主流甲烷氯化物生产工艺简述

国内甲烷氯化物生产路线主要是以甲醇和氯气为原料经两步反应三步精制生产二氯甲烷、三氯甲烷和少量四氯化碳。第一步反应为甲醇氢氯化反应，甲醇与第二步反应分离出来的氯化氢进行固定床催化反应生成一氯甲烷，第二步反应为氯甲烷热氯化反应，生产工艺多是以氯甲烷和氯气低压高温热氯化法生产甲烷氯化物。甲醇法甲烷氯化物生产的两步化学反应。

（1）甲醇氢氯化反应

原料甲醇与从氯化单元返回的氯化氢气体反应生成氯甲烷和水：

主反应：CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O+8.3 kcal/mol

（2）氯甲烷热氯化反应

氯甲烷和原料氯气进行热氯化反应生成3种多氯甲烷：

CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HCl+22 kcal/mol

CH3Cl+2Cl2→CHCl3+2HCl+44 kcal/mol

CH3Cl+3Cl2→CCl4+3HCl+66 kcal/mol

两步化学反应都是放热反应，尤其氯甲烷热氯化反应是强放热反应，反应热必须及时移走，否则反应无法正常进行。

2 甲醇法甲烷氯化物装置节能技术改造措施

2.1 氢氯化反应热的利用

甲醇与氯化氢反应生成氯甲烷，反应在220～300℃和固体催化剂作用下进行，由于采用固定床催化反应，反应相对温和，比较容易控制。反应放出的热量用热媒及时移走，该公司已经将该反应热全部加以利用。

（1）高温热媒用来预热原料之一的氯化氢气体。氯化氢来自于氯甲烷热氯化反应工段，温度为-27℃，用一管壳式换热器使氯化氢与高温热媒换热，将低温氯化氢快速加热到规定的进料温度。

（2）第二股高温热媒用来加热气化后的甲醇气体。也是利用管壳式换热器使甲醇气体与高温热媒换热，将其快速加热到规定的进料温度。

（3）在满足加热氯化氢和甲醇两股原料后，该工段反应热还有富余，一般工厂是采用冷却水来进行调节，这种方法一是能源浪费，二是难控制，三是存在安全隐患。

该公司采用了将多余的热媒用来气化甲醇的方法，既节约蒸汽，又克服了前面的两项缺点。经过多年的运行，效果非常理想。经测算，以40万t/a甲烷氯化物装置为例，每小时可节约蒸汽436 kg，按全年生产8 000 h计算，节约3 488 t蒸汽。

通过采用以上3条措施，将氢氯化反应热全部利用。

2.2 氯甲烷直供

氢氯化工段生产的氯甲烷气体由于压力低，通常是用压缩机进行压缩加压到0.95 MPa，然后用冷却水冷凝液化收集到氯甲烷贮槽内，然后再用泵输送到氯甲烷热氯化工段，用蒸汽加热气化进入热氯化反应器与氯气混合进行反应。

从压缩机出来的氯甲烷要经过3道程序才满足进料要求。

（1）液化，要耗用冷却水。

（2）泵输送，要耗电。

（3）用蒸汽加热气化，要耗用蒸汽。

该公司采用将压缩后的氯甲烷气体直接送入下一个工段的热氯化反应器从而节约能源。加压缩后的氯甲烷（温度为90～100℃）直接进入热氯化反应器，既减少繁琐的中间环节，又节约了能源。经测算，可降低氯化物产品蒸汽耗用0.116 t/t。

2.3 氯甲烷热氯化反应热的利用

氯甲烷与氯气进行的热氯化反应是强放热反应，每摩尔氯气参与反应就能释放22 kcal的热量，以40万t/a甲烷氯化物装置为例，每小时投入的氯气量（按纯度100%计算）为5 316 kg，总放热1.65×106kcal。而且从氯化反应器出来反应混合气温度在410℃以上，属于高品位热源。通常的做法是将该混合气送入急冷塔用液体氯化物将其急冷到80℃以下，这样高品味能源就被白白浪费掉了。

该公司于2013年8月成功开发反应热利用新技术，将反应热利用来副产低压蒸汽送入装置的蒸汽系统，同规模装置每小时副产蒸汽2 500 kg，节能效果良好，该项目获得江苏省经济和信息化委员会颁发的“我为节能减排献一计”二等奖，及泰州市职工“十大科技创新成果”奖。

该项目实施后在副产蒸汽的同时，也节约了后续设备的循环冷却水，经测算，该设备每小时可节约循环水230 m3。