СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЕ HCl-СОДЕРЖАЩЕГО ГАЗОВОГО ПОТОКА Российский патент 2019 года по МПК C01B7/07 C07C51/487 C07C51/377 B01D53/14 B01D53/68 

Настоящее изобретение относится к способу получения HCl из HCl-содержащего газового потока. Изобретение относится, в частности, к получению HCl из газовых потоков, содержащих органические загрязнители, и, в частности, из газовых потоков, образующихся при производстве монохлоруксусной кислоты.

Хлоруксусные кислоты могут быть получены путем взаимодействия уксусной кислоты с хлором на стадии хлорирования, в результате чего образуется поток хлоруксусной кислоты и HCl в качестве побочного продукта. В качестве катализатора часто добавляют уксусный ангидрид. Образующийся в результате поток хлоруксусной кислоты обычно содержит смесь желаемого продукта монохлоруксусной кислоты (MCA) с «перехлорированными» продуктами, такими как дихлоруксусная кислота (DCA) и трихлоруксусная кислота (TCA). В частности, DCA может присутствовать в смеси продуктов реакции в количестве до 6% масс. Для превращения этих «перехлорированных» продуктов в MCA, продукт реакции хлорирования часто подвергают стадии гидрирования, на которой DCA и другие перехлорированные соединения превращаются в MCA. Это приводит к образованию потока продукта, содержащего MCA, и дополнительного потока побочного продукта, содержащего HCl.

В суммарной реакции образование одного моля МСА из уксусной кислоты сопровождается образованием одного моля HCl. Перехлорирование, за которым следует дополнительное гидрирование, приводит к образованию дополнительного HCl. В связи с этим, производство MCA сопровождается образованием больших потоков HCl.

В CN 104258690 описан способ обработки HCl-содержащих газовых потоков, образованных в процессе производства MCA, которые обрабатывают с помощью пропускания HCl-содержащего хвостового газового потока со стадии гидрирования в абсорбер и использования разбавленного водного раствора HCl, получаемого оттуда, в качестве абсорбента при абсорбции HCl из хвостового газа, получаемого из установки хлорирования.

В данной области техники существует потребность в способе получения HCl из HCl-содержащего газового потока, например, образующегося в процессе производства МСА, который обеспечивает эффективное отделение HCl от других компонентов газового потока и является привлекательным с технической, экологической и экономической точки зрения. Настоящее изобретение предлагает такой способ.

Настоящее изобретение относится к способу получения HCl из HCl-содержащего газового потока, в котором HCl-содержащий газовый поток с температурой от -20°C до 25°C подается в установку адиабатической абсорбции, где он контактирует с водой в качестве абсорбента, что приводит к образованию головного газового потока и водного раствора продукта HCl, при этом температура головного газового потока составляет по меньшей мере 70°C, и при этом водный раствор продукта HCl имеет концентрацию HCl в диапазоне 5-20% масс.

Обнаружено, что указанный выше способ позволяет эффективно удалять HCl из HCl-содержащего газового потока, в то время как органические загрязнители в HCl-содержащем газовом потоке не абсорбируются, но могут обрабатываться отдельно. Дополнительные преимущества способа по изобретению и его конкретных вариантов осуществления станут ясны из следующего ниже описания.

Следует отметить, что «абсорбция» представляет собой процесс, в котором текучая среда растворяется жидкостью или твердым веществом (абсорбентом). «Адсорбция» представляет собой процесс, в котором атомы, ионы или молекулы вещества (оно может быть газом, жидкостью или растворенным твердым веществом) сцепляются с поверхностью адсорбента. Соответственно, термин «адсорбция» следует использовать в случае процесса у поверхности, при котором на поверхности образуется пленка адсорбируемого вещества, тогда как термин «абсорбция» должен использоваться в случае поглощения во всем объеме поглощающего вещества. Понятно, что существует различие между этими двумя процессами. Тем не менее, в области техники термины «абсорбция» и «адсорбция» часто используются в качестве альтернативы друг другу. Должен ли процесс формально обозначаться как процесс адсорбции или как процесс абсорбции, - не имеет особого значения, поскольку из самого процесса становится очевидно, образуется ли пленка или адсорбат на поверхности вещества (т.е. имеет место адсорбция), или же поглощение происходит во всем объеме вещества (т.е. имеет место абсорбция). Заявленный в настоящем документе способ формально должен быть обозначен как процесс абсорбции.

US 4488884 относится к способу непрерывного получения водного раствора соляной кислоты, имеющего концентрацию по меньшей мере 35,5% масс. В частности, там описан способ непрерывного получения водного раствора соляной кислоты, имеющего концентрацию по меньшей мере 35,5% масс., включающий в себя: (а) непрерывное введение воды в верхнюю часть абсорбционной установки, (b) непрерывное введение газового потока, содержащего безводный хлористый водород, в нижнюю часть указанной абсорбционной установки, (c) удаление головного газообразного потока из указанной установки, причем указанный газообразный поток содержит не более 3% масс., и предпочтительно не более 1% масс. хлористого водорода, и (d) удаление кубового жидкого потока из указанной установки, причем указанный кубовый поток содержит по меньшей мере 35,5% масс. хлористого водорода, и (e) возвращение части указанного кубового потока в указанную установку. Температура внутри абсорбционной установки соответствует кривой температуры кипения в зависимости от концентрации хлористого водорода и, в связи с этим, находится в диапазоне от 55°С в кубовой части установки до 108°С в том месте в установке, где концентрация кислоты составляет 22% масс. Верхняя часть колонны работает в диапазоне температур 95-100 °С. Температура газового потока обычно составляет от 0°С до 30°C. Для получения головного газообразного потока, содержащего не более 3% масс. хлористого водорода, указанный газообразный поток охлаждают в теплообменнике, снабжаемом охлаждающей водой.

Способ по изобретению отличается от описанного здесь способа по меньшей мере тем, что концентрация хлористого водорода в растворе продукта HCl оказывается намного ниже, чем указано в данном ссылочном материале.

Следует отметить, что в PL 167441 описана абсорбция HCl из HCl-содержащего газового потока, которая включает разделение газа, содержащего по меньшей мере 40 мол.% HCl и не более 20 мол.% хлорорганических загрязнителей и SO₂, на два потока, которые подаются в адиабатический абсорбер. Первый поток имеет температуру 50-110°C и подается в зону абсорбера с температурой 65-110°C. Второй поток имеет температуру 20-80°C и подается в зону абсорбера с температурой 50-85°C. В качестве абсорбента используется водный раствор с концентрацией HCl 3-25% масс. Способ по изобретению отличается от описываемого здесь способа по меньшей мере тем, что температура на входе потока HCl оказывается намного ниже, чем указано в данном ссылочном материале.

Способ будет рассмотрен более подробно ниже со ссылкой на следующие чертежи, без ограничения ими или с их помощью.

На фиг.1 представлен первый вариант осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 представлен второй вариант осуществления настоящего изобретения.

На фиг.1 позицией (1) обозначена установка адиабатической абсорбции, имеющая секцию (2) абсорбции и секцию (3) охлаждения. HCl-содержащий газ подается по трубопроводу (4). Водный абсорбент подается по трубопроводу (5). Водяной пар может подаваться по трубопроводу (6). Головной газовый поток отводится по трубопроводу (7). Водный раствор продукта HCl отводится по трубопроводу (8).

В способе согласно изобретению HCl-содержащий газовый поток с температурой от -20°C до 25°C подается в установку адиабатической абсорбции. HCl-содержащий газовый поток обычно содержит 10-90 об.% HCl, в частности, 20-80 об.%.

HCl-содержащий газовый поток может содержать органические соединения, в частности, когда его получают со стадии гидрирования, на которой подаваемое сырье, содержащее монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), вступает в реакцию с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA. В одном варианте осуществления HCl-содержащий газовый поток содержит одно или более из следующих органических соединений в следующих количествах:

- уксусную кислоту: менее 1% масс., предпочтительно менее 0,5% масс., в некоторых вариантах осуществления более предпочтительно менее 0,05% масс., и, если присутствует, обычно в количестве по меньшей мере 1 ч/млн, но преимущественно в количестве по меньшей мере 50 мг/кг.

- ацетальдегид: менее 1% масс., предпочтительно менее 0,5% масс., в некоторых вариантах осуществления менее 0,3% масс., и, если присутствует, обычно в количестве по меньшей мере 1 ч/млн, но преимущественно в количестве по меньшей мере 500 мг/кг.

- сумму хлорированных кислот и хлорированных альдегидов: менее 1% масс., предпочтительно менее 0,5% масс., в некоторых вариантах осуществления менее 0,1% масс., и, если присутствует, обычно в количестве по меньшей мере 1 ч/млн, но преимущественно в количестве по меньшей мере 50 мг/кг.

Температура HCl-содержащего газового потока, который подается в установку адиабатической абсорбции, находится в диапазоне от -20°C до 25°C. Было обнаружено, что этот температурный диапазон позволяет получить процесс, который дает высокий выход HCl и низкие количества органических загрязнителей в водном растворе продукта HCl. Может быть предпочтительно, чтобы температура HCl-содержащего газового потока была в диапазоне от -5°C до 20°C, более предпочтительно от 0°C до 20°C, еще более предпочтительно от 10°C до 15°C.

В установке адиабатической абсорбции, HCl-содержащий газовый поток приводится в контакт с водой, которая служит в качестве абсорбента для HCl. Количество воды выбирают таким образом, чтобы образующийся в результате водный раствор HCl имел концентрацию HCl в диапазоне 5-20% масс., в частности, 10-20% масс., более конкретно в диапазоне 13-18% масс. Вода, подаваемая в установку адиабатической абсорбции, обычно имеет температуру в диапазоне от 10°C до 50°C, в частности, от 20°C до 40°C. Вода, подаваемая в установку адиабатической абсорбции, может содержать ограниченные количества дополнительных соединений, что является обычным для потоков воды, используемых в промышленном производстве, но она содержит по меньшей мере 97% масс. воды, более предпочтительно по меньшей мере 98% масс. воды, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 98,5% масс. воды.

Абсорбент, т.е. вода, подаваемая в установку, обычно имеет концентрацию HCl ниже 1% масс., в частности ниже 0,5% масс., поскольку более высокие концентрации HCl отрицательно влияют на способность воды поглощать HCl из HCl-содержащего газового потока. Более того, более высокие концентрации HCl будут давать меньшее количество теплоты абсорбции, приводя к более низкой температуре головного газового потока.

В предпочтительном варианте осуществления вода поступает в абсорбционную установку выше места поступления в абсорбционную установку HCl. Это связано с тем, что это обеспечивает лучший контакт между водой, которая движется вниз в установке, и газовым потоком, который движется вверх в установке.

Ключевая особенность способа согласно изобретению заключается в том, что температура головного газового потока, отводимого из установки, составляет по меньшей мере 70°C. Обнаружено, что за счет выбора данной температуры, органические загрязнители, присутствующие в HCl-содержащем газовом потоке, не абсорбируются в растворе HCl, но отводятся с головным газовым потоком. Может быть предпочтительно, чтобы температура головного газового потока составляла по меньшей мере 77°C, более предпочтительно по меньшей мере 83°С, в частности по меньшей мере 87°C, в некоторых вариантах осуществления по меньшей мере 94°C, для повышения удаления альдегидов, в частности ацетальдегида и хлорацетальдегида, с головным потоком.

Обнаружено, что предпочтительно, чтобы температура головного газового потока была не более 95°C, предпочтительно не более 93°C, и наиболее предпочтительно не более 90°C. Это связано с тем, что при более высоких температурах потери HCl через верх установки увеличиваются, что приводит к уменьшению выхода HCl.

В предпочтительном варианте осуществления в колонну адиабатической абсорбции добавляют водяной пар. Установлено, что добавление водяного пара дает преимущество, заключающееся в том, что температура в верхней части находится в диапазоне, указанном выше. Может быть предпочтительно, чтобы пар имел температуру 100-200 °С при давлении от 1 до 12 бар (абс.) (0,1-1,2 МПа), более предпочтительно 1-4 бар (абс.) (0,1-0,4 МПа), еще более предпочтительно 1-2 бар (абс.) (0,1-0,2 МПа).

Водяной пар предпочтительно добавляют в абсорбционную установку в точке ниже точки входа HCl-содержащего газового потока. Количество водяного пара выбирают таким образом, чтобы получить указанный выше температурный диапазон.

Все потоки, подаваемые в установку, т.е. воду, газообразный HCl и, необязательно, водяной пар, можно добавлять в одной точке в колонне. Возможно также добавление в нескольких точках.

Головной газовый поток, отводимый из установки, предпочтительно имеет концентрацию HCl менее 5% масс., в частности менее 3% масс., более конкретно менее 1% масс. В зависимости от состава HCl-содержащего газового потока, используемого в качестве исходного материала, в способе по изобретению могут присутствовать органические загрязнители. Особенностью настоящего изобретения является то, что способ абсорбции позволяет отделять органические соединения от водного потока продукта HCl. Поэтому предпочтительно, чтобы из органических загрязнителей, присутствующих в исходном HCl-содержащем газовом потоке, по меньшей мере 30% масс. переходило в головной газовый поток и удалялась вместе с ним, в частности, по меньшей мере 50% масс., более конкретно по меньшей мере 80% масс., в некоторых вариантах осуществления по меньшей мере 90% масс. Удаляемый процент и абсолютные концентрации зависят от количества и типа органических загрязнителей в исходном газовом потоке.

Следует отметить, что в способе по настоящему изобретению отсутствует необходимость в охлаждении головного газового потока, например, с помощью теплообменника.

Водный раствор HCl, отводимый из установки адиабатической абсорбции, имеет концентрацию HCl в диапазоне 5-20% масс., в частности, 10-20% масс., более конкретно в диапазоне 13-18% масс. Предпочтительно, чтобы раствор HCl содержал менее 0,5% масс. органических загрязнителей, в частности менее 0,1% масс.

В одном варианте осуществления в кубовой части установки адиабатической абсорбции присутствует охладитель, который охлаждает водный раствор HCl до температуры ниже 60°C, в частности, ниже 50°C. Охладитель может, например, быть в форме охладителя с падающей пленкой.

Следует отметить, что в способе настоящего изобретения, предпочтительно незначительная часть указанного водного раствора HCl (т.е. менее 5% масс.) возвращается в установку адиабатической абсорбции, и наиболее предпочтительно, водный раствор HCl не рециркулируют в установку адиабатической абсорбции вообще.

Способ в соответствии с изобретением находит особое применение при обработке HCl-содержащих газовых потоков, которые образуются при получении МСА из уксусной кислоты и хлора, в частности, HCl-содержащих газовых потоков, которые получают со стадии гидрирования, на которой подаваемое сырье, содержащее монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), вступает в реакцию с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA.

Иными словами, в предпочтительном варианте осуществления HCl-содержащий газовый поток получают как поток побочного продукта стадии гидрирования, на которой подаваемое сырье, содержащее монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), вступает в реакцию с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA.

Гидрирование сырья, содержащего монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA) по реакции с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA, известно в области техники и не требует здесь дальнейшего пояснения. В общем случае, сырье, содержащее MCA и 2-6% масс. DCA, приводится в контакт с газообразным водородом в присутствии катализатора с образованием продукта, содержащего MCA и некоторое количество DCA, которое ниже, чем количество DCA, присутствующее в сырье, например, составляет 0-0,8% масс.

Стадию гидрирования можно, например, осуществлять в вертикальном трубчатом реакторе, содержащем неподвижный слой твердого гетерогенного катализатора гидрирования. Гетерогенный катализатор гидрирования в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно содержит 0,1-3% масс., более предпочтительно 0,5-2% масс., в расчете на общую массу гетерогенного катализатора, одного или более металлов группы VIII периодической таблицы элементов. Температуру в верхней части реактора предпочтительно поддерживают от 100°C до 200°C и более предпочтительно от 145°C до 175°C. Давление в верхней части вертикального трубчатого реактора предпочтительно поддерживают в диапазоне 0,2-1,0 МПа, предпочтительно 0,3-0,6 МПа.

HCl-содержащий газовый поток, образованный на стадии гидрирования, может подаваться напрямую на стадию адиабатической абсорбции. Также возможно, чтобы HCl-содержащий газовый поток, образованный на стадии гидрирования, подавался опосредованным путем на стадию адиабатической абсорбции, т.е. после того, как он подвернется одной или более промежуточным стадиям обработки. Например, для HCl-содержащего газового потока, образованного на стадии гидрирования, предпочтительно сначала подвергаться стадии охлаждения, например, до температуры в диапазоне от -20°C до 25°C. Данная стадия приводит к снижению содержания органических загрязнителей в HCl-содержащем газовом потоке.

Иными словами, в одном варианте осуществления настоящего изобретения HCl-содержащий газовый поток получают напрямую после стадии гидрирования, на которой подаваемое сырье, содержащее монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), вступает в реакцию с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA. В другом варианте осуществления настоящего изобретения HCl-содержащий газовый поток получают опосредованным путем со стадии гидрирования, на которой подаваемое сырье, содержащее монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), вступает в реакцию с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA, при этом HCl-содержащий газовый поток, полученный на стадии гидрирования, подвергается одной или более промежуточным стадиям, например, стадии охлаждения между стадией гидрирования и стадией абсорбции.

Головной газовый поток и водный поток продукта HCl, полученные в способе по изобретению, могут обрабатываться по усмотрению. В зависимости от своего состава головной газовый поток может, например, сбрасываться в атмосферу. Однако, если головной газовый поток содержит значительные количества органических загрязнителей, их обычно удаляют и рециркулируют, например, на производство MCA или отводят со сточными водами в установку биологической очистки сточных вод.

Водный поток продукта HCl может обрабатываться по усмотрению. Он может использоваться в одном или более из множества способов, где используются водные растворы HCl.

В частном варианте осуществления способа по изобретению раствор продукта HCl разбавляют до концентрации 1-8% масс., и разбавленный раствор используют в качестве абсорбента на второй стадии абсорбции, на которой HCl абсорбируется из дополнительного HCl-содержащего газового потока с образованием второго водного раствора HCl.

В одном варианте осуществления вторая стадия абсорбции осуществляется в изотермических условиях и/или при температуре в диапазоне 20-60 °C, предпочтительно в изотермических условиях при температуре в диапазоне 20-60 °C.

Дополнительный HCl-содержащий газовый поток, подаваемый на вторую стадию абсорбции, обычно содержит 98-100 об.% HCl, более конкретно 99,5-100 об.%.

Дополнительный HCl-содержащий газовый поток может содержать органические соединения, в частности, когда, как в предпочтительном варианте осуществления изобретения, его получают со стадии хлорирования, на которой уксусная кислота реагирует с хлором, приводя к образованию дополнительного HCl-содержащего газового потока и сырья, содержащего монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA). В этом случае HCl-содержащий газовый поток обычно содержит следующие органические загрязнители в следующих количествах:

- уксусную кислоту: менее 1% масс., предпочтительно менее 0,1% масс.,

- сумму монохлоруксусной кислоты, ацетальдегида, хлорацетальдегида и дихлорацетальдегида: менее 1% масс., предпочтительно менее 0,1% масс.

Газовый поток, отводимый со второй стадии абсорбции, главным образом содержит HCl. В принципе, объем этого потока поддерживается минимальным, поскольку требуется, чтобы HCl абсорбировался в абсорбирующей жидкости. В зависимости от состава HCl-содержащего газового потока, используемого в качестве исходного материала в способе по изобретению, он может содержать некоторое количество органических загрязнителей.

В одном варианте осуществления второй раствор HCl, полученный на второй стадии абсорбции, имеет концентрацию HCl в диапазоне 25-34% масс., в частности 30-34% масс. Это можно регулировать путем выбора количества и концентрации разбавленного раствора HCl и количества и концентрации дополнительного HCl-содержащего газового потока.

Предпочтительно, чтобы второй раствор HCl имел концентрацию органических загрязнителей менее 0,5% масс., в частности менее 0,05% масс.

Как указано выше, особенно предпочтительно, чтобы дополнительный HCl-содержащий газовый поток был получен в качестве побочного продукта стадии хлорирования, на которой уксусная кислота реагирует с хлором, приводя к образованию дополнительного HCl-содержащего газового потока и сырья, содержащего монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA). Это дает комбинированный способ, в котором как HCl-содержащий газовый поток, полученный со стадии гидрирования при получении МСА, так и HCl-содержащий газовый поток, полученный со стадии хлорирования, обрабатываются комбинированным образом.

Хлорирование уксусной кислоты путем ее реакции с хлором, приводящее к образованию HCl-содержащего газового потока и сырья, содержащего монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), известно в области техники и не требует здесь дальнейшего пояснения. Такой способ является общеизвестным и обычно задействует реактор, в котором смесь жидкой уксусной кислоты (HAc) вступает в реакцию с хлором в безводных условиях с применением ацетилхлорида в качестве катализатора. Ацетилхлорид предпочтительно образуется in situ, при добавлении, например, уксусного ангидрида. Давление хлорирования обычно составляет 0,3-0,6 MПa, и температура обычно составляет 120-160°C.

HCl-содержащий газовый поток, полученный на стадии хлорирования, может подаваться напрямую на вторую стадию абсорбции. Также возможно, чтобы HCl-содержащий газовый поток, полученный на стадии хлорирования, подавался опосредованным путем на вторую стадию абсорбции, т.е. после того, как он подвергнется одной или более промежуточным стадиям обработки. Например, для HCl-содержащего газового потока, образованного на стадии хлорирования, предпочтительно сначала быть направленным на стадию охлаждения, например, до температуры в диапазоне от -20°C до 60°C. Данная стадия охлаждения может приводить к понижению содержания органических загрязнителей в HCl-содержащем газовом потоке.

Таким образом, в одном варианте осуществления настоящего изобретения HCl-содержащий газовый поток получают напрямую со стадии хлорирования, на которой уксусная кислота реагирует с хлором, приводя к образованию дополнительного HCl-содержащего газового потока и сырья, содержащего монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA). В другом варианте осуществления настоящего изобретения HCl-содержащий газовый поток получают опосредованным путем со стадии хлорирования, на которой уксусная кислота реагирует с хлором, приводя к образованию дополнительного HCl-содержащего газового потока и сырья, содержащего монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), при этом HCl-содержащий газовый поток, образованный на стадии хлорирования, подвергается одной или более промежуточным стадиям, например, стадии охлаждения между стадией хлорирования и стадией абсорбции.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу получения HCl из HCl-содержащего газового потока, включающему стадии

- обеспечения HCl-содержащего газового потока с температурой от -20°C до 25°C, который получают в качестве побочного продукта стадии гидрирования, на которой подаваемое сырье, содержащее монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), вступает в реакцию с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA,

- подачи HCl-содержащего газового потока в установку адиабатической абсорбции, в которой он приводится в контакт с водой в качестве абсорбента, что приводит к образованию головного газового потока и водного раствора продукта HCl, при этом температура головного газового потока составляет по меньшей мере 70°C, и при этом водный раствор продукта HCl имеет концентрацию HCl в диапазоне 5-20% масс.,

- разбавления водного раствора продукта HCl до концентрации 1-8% масс., и

- подачи разбавленного раствора в качестве абсорбента на вторую стадию абсорбции, на которой HCl абсорбируется из дополнительного HCl-содержащего газового потока с образованием второго водного раствора HCl, при этом дополнительный HCl-содержащий газовый поток получают в качестве побочного продукта стадии хлорирования, на которой уксусная кислота реагирует с хлором, что приводит к образованию второго HCl-содержащего газового потока и сырья, содержащего монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA).

Предпочтительные варианты осуществления различных аспектов настоящего изобретения, например, стадии абсорбции, как обсуждалось выше, также применимы к данному комбинированному способу.

На фиг.2 показан предпочтительный вариант осуществления способа по изобретению, без ограничения им или с его помощью.

На фиг.2 позицией (1) обозначена установка адиабатической абсорбции, имеющая секцию (2) абсорбции и секцию (3) охлаждения. HCl-содержащий газ подается по трубопроводу (4). Он имеет температуру в диапазоне от -20°C до 25°C и предпочтительно получен со стадии гидрирования (не показано), на которой подаваемое сырье, содержащее монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), вступает в реакцию с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA, либо напрямую, либо после одной или более промежуточных стадий, таких как стадия охлаждения. Водный абсорбент подается по трубопроводу (5). Водяной пар может подаваться по трубопроводу (6). Головной газовый поток отводится по трубопроводу (7). Водный раствор продукта HCl отводится по трубопроводу (8). Водный раствор продукта HCl, который имеет концентрацию HCl в диапазоне 5-20% масс., предпочтительно 10-20% масс., в частности, в диапазоне 13-18% масс., подается в установку (9) разбавления, в которую вода добавляется по трубопроводу (10), с образованием разбавленного раствора с концентрацией в диапазоне 1-8% масс., который отводится по трубопроводу (11) и подается во вторую установку (12) абсорбции. В абсорбционной установке (12) разбавленный раствор используется в качестве абсорбента для абсорбции HCl из дополнительного HCl-содержащего газового потока, который подается в абсорбционную установку (12) по трубопроводу (13). Головной поток отходящего газа отводится по трубопроводу (14), и водный раствор HCl отводится по трубопроводу (15). Предпочтительно, дополнительный HCl-содержащий газовый поток получают со стадии хлорирования (не показано), на которой уксусная кислота реагирует с хлором, приводя к образованию дополнительного HCl-содержащего газового потока и сырья, содержащего монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), либо напрямую, либо после одной или более промежуточных стадий, таких как охлаждение.

Специалисту будет ясно, что различные варианты осуществления и предпочтения, описанные здесь, могут быть комбинированы, если только они не представлены как взаимоисключающие альтернативы.

Настоящее изобретение будет проиллюстрировано с помощью следующего примера, без ограничения им или с его помощью.

Пример 1

Исходный газообразный HCl подавали при начальной концентрации HCl более 50 об.%. Газ содержал примерно 5000 ч/млн ацетальдегида и незначительные количества других загрязнителей. Газообразный HCl получали со стадии гидрирования, на которой подаваемое сырье, содержащее монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), вступало в реакцию с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA, за чем следовала промежуточная стадия охлаждения.

HCl-содержащий газовый поток подавали в установку адиабатической абсорбции при температуре 17°C. Воду подавали в абсорбционную установку в точке выше точки входа HCl-содержащего газового потока. Вода имела температуру 35°C. Количество воды выбирали таким образом, чтобы образующийся в результате раствор HCl имел концентрацию 16% масс. Водяной пар подавали в установку в точке входа ниже точки входа HCl-содержащего газового потока. Водяной пар подавали при температуре 150°С. По сравнению с количеством воды, небольшое количество водяного пара добавляли для повышения температуры головного газового потока до 90°C.

HCl-содержащий водный раствор, полученный в установке адиабатической абсорбции, направлялся вниз из установки абсорбции в охладитель и отводился из охладителя при температуре 40°C. Из ацетальдегида, присутствующего в исходном газовом потоке HCl, более 80% попадало в газовый поток, удаляемый из установки адиабатической абсорбции.

Водный раствор продукта HCl разбавляли до концентрации HCl 3% масс. и подавали в установку изотермической абсорбции, где его использовали для абсорбции HCl из дополнительного HCl-содержащего газового потока. Газовый поток получали со стадии хлорирования, на которой уксусная кислота реагировала с хлором, приводя к образованию второго HCl-содержащего газового потока и сырья, содержащего уксусную кислоту (HAc) и монохлоруксусную кислоту (MCA), после охлаждения. Стадию абсорбции осуществляли в изотермических условиях при температуре 40°C. Стадия абсорбции давала водный раствор продукта HCl с концентрацией HCl 30% масс.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения HCl из HCl-содержащего газового потока указанный HCl-содержащий газовый поток с температурой от -20°C до 25°C подают в установку адиабатической абсорбции, где его приводят в контакт с водой, взятой в качестве абсорбента. При этом образуется головной газовый поток и водный раствор продукта HCl. Температура головного газового потока составляет по меньшей мере 70°C и не более 95°C. Концентрация HCl в водном растворе продукта HCl находится в диапазоне 5-20 мас.%. HCl-содержащий газовый поток получают в качестве побочного продукта стадии гидрирования, на которой подаваемое сырье, содержащее монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), вступает в реакцию с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA. Изобретение позволяет снизить содержание органических загрязнителей в HCl-содержащем газовом потоке. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

1. Способ получения HCl из HCl-содержащего газового потока, в котором HCl-содержащий газовый поток с температурой от -20°C до 25°C подают в установку адиабатической абсорбции, в которой он приводится в контакт с водой в качестве абсорбента, что приводит к образованию головного газового потока и водного раствора продукта HCl, при этом температура головного газового потока составляет по меньшей мере 70°C и не более 95°C, и при этом водный раствор продукта HCl имеет концентрацию HCl в диапазоне 5-20 мас.%, причем HCl-содержащий газовый поток получают в качестве побочного продукта стадии гидрирования, на которой подаваемое сырье, содержащее монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), вступает в реакцию с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA.

2. Способ по п.1, в котором абсорбент, подаваемый в установку, обычно имеет концентрацию HCl ниже 1 мас.%, в частности ниже 0,5 мас.%.

3. Способ по п.1 или 2, в котором водяной пар добавляют в установку адиабатической абсорбции, в частности водяной пар с температурой 100-200°С при давлении от 1 до 12 бар (абс.) (0,1-1,2 МПа), предпочтительно 1-4 бар (абс.) (0,1-0,4 МПа), более предпочтительно 1-2 бар (абс.) (0,1-0,2 МПа).

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором головной газовый поток имеет температуру по меньшей мере 77°C, более предпочтительно по меньшей мере 83°С, более конкретно по меньшей мере 87°C, в некоторых вариантах осуществления по меньшей мере 90°C и/или не более 95°C, в частности не более 93°C, в некоторых вариантах осуществления не более 92°C.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором температура HCl-содержащего газового потока, подаваемого в абсорбционную установку, находится в диапазоне от -5°C до 20°C, более предпочтительно от 0°C до 20°C, еще более предпочтительно от 10°C до 15°C.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором водный раствор продукта HCl имеет концентрацию HCl в диапазоне 10-20 мас.%, в частности 13-18 мас.%.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором раствор продукта HCl разбавляют до концентрации 1-8 мас.%, и разбавленный раствор используют в качестве абсорбента на второй стадии абсорбции, на которой HCl абсорбируют из дополнительного HCl-содержащего газового потока с образованием второго водного раствора HCl.

8. Способ по п. 6, в котором дополнительный HCl-содержащий газовый поток получают в качестве побочного продукта стадии хлорирования, на которой уксусная кислота реагирует с хлором, приводя к образованию дополнительного HCl-содержащего газового потока и сырья, содержащего монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA).

9. Способ по п. 6 или 7, в котором вторую стадию абсорбции осуществляют в изотермических условиях и/или при температуре в диапазоне 20-60°C.

10. Способ по любому из пп. 6-8, в котором второй раствор HCl имеет концентрацию HCl в диапазоне 25-34 мас.%, в частности 30-34 мас.%.

11. Способ получения HCl из HCl-содержащего газового потока, включающий стадии

- обеспечения HCl-содержащего газового потока с температурой от -20°C до 25°C, который получают в качестве побочного продукта стадии гидрирования, на которой подаваемое сырье, содержащее монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA), вступает в реакцию с водородом с образованием HCl-содержащего газового потока и потока продукта, содержащего MCA и уменьшенное количество DCA,

- подачи HCl-содержащего газового потока в установку адиабатической абсорбции, в которой он приводится в контакт с водой в качестве абсорбента, что приводит к образованию головного газового потока и водного раствора продукта HCl, при этом температура головного газового потока составляет по меньшей мере 70°C, и при этом водный раствор продукта HCl имеет концентрацию HCl в диапазоне 5-20 мас.%,

- разбавления водного раствора продукта HCl до концентрации 1-8 мас.%, и

- подачи разбавленного раствора в качестве абсорбента на вторую стадию абсорбции, на которой HCl абсорбируется из дополнительного HCl-содержащего газового потока с образованием второго водного раствора HCl, при этом дополнительный HCl-содержащий газовый поток получают в качестве побочного продукта стадии хлорирования, на которой уксусная кислота реагирует с хлором, что приводит к образованию второго HCl-содержащего газового потока и сырья, содержащего монохлоруксусную кислоту (MCA) и дихлоруксусную кислоту (DCA).