[发明专利]一种氯碱工业尾氯催化脱氢及制备氯化铁的装置及方法

说明书

本发明公开了一种氯碱工业尾氯催化脱氢及制备氯化铁的装置和方法，该装置包括脱氢反应装置和氯化铁制备装置，所述脱氢反应装置包括反应流化床、第一旋风分离器、尾氯加热器；氯化铁制备装置包括催化剂贮槽、氮气加热器、第二旋风分离器、沉降池；尾氯脱氢反应和氯化反应同时进行，尾氯进入反应流化床在铁催化剂低温下催化脱氢反应，同时催化剂铁自身被氯化；铁催化剂进入催化剂贮槽和沉降池，已被氯化的三氯化铁和未氯化的铁进行分离。该装置和方法满足了工业生产中尾氯催化脱氢的要求，同时制备出工业产品氯化铁，降低了工业成本，提高了效益。

技术领域

本发明涉及一种氯碱工业尾氯催化脱氢及制备氯化铁的装置及方法，属于氯碱工业尾氯催化脱氢技术领域。

背景技术

氯碱工业的尾氯是以氯气为主要成分，包含氧气、氮气和氢气等混合气体，其中，氯气含量约为65-85%，氮气约为10-15%，氧气约为5-10%，氢气约为1.5～4%，氢气的爆炸极限为4%，氢气的存在成为尾氯处理中最大的安全隐患。传统的氯碱工业通常经过高温将氢气与氯气燃烧转化为盐酸来除去尾氯中的氢气，同时消耗掉尾氯。但是这种方法尾氯中的氯气未能广泛利用，工业效率较低。

利用催化剂脱除尾氯中的氢气，可以有效的降低尾氯中氢气的含量，或彻底脱除。这样可以液化得到纯氯气，提高了经济效益，同时解决了尾氯含氢的安全问题。专利CN104310310A中提出在双流化床反应器中，通过低温催化氧氢反应和氯氢反应的方法处理尾氯，以Cu，Ag，Pd，Pt，Au 金属中的一种或多种作催化剂，活性炭、三氧化二铝、二氧化硅和碳化硅中的任意一种作为载体，尾氯进入流化床反应器经催化反应脱氢，失活的催化剂进入还原流化床进行还原再生。

现有文献报道的尾氯脱氢方案中，催化剂必须经过还原以后才能重复使用，这就使得工序复杂，操作费用较高。

发明内容

本发明旨在提供一种氯碱工业尾氯催化脱氢及制备氯化铁的装置和方法，通过在低温下催化氧氢反应和氯氢反应的方法处理尾氯，催化剂为金属铁，选用易于装卸的流化床来完成脱氢工艺；尾氯进入反应流化床催化脱氢，催化脱氢过程中催化剂铁与氯气反应生成氯化铁，该方法既达到了催化脱氢的效果，也制备了工业产品氯化铁；这为氯碱工业尾气除氢提供了一种高效、经济、安全的方法。

本发明提供了一种氯碱工业尾氯催化脱氢及制备氯化铁的装置，包括脱氢反应装置和氯化铁制备装置，所述脱氢反应装置包括反应流化床、第一旋风分离器、尾氯加热器；氯化铁制备装置包括催化剂贮槽、氮气加热器、第二旋风分离器、沉降池；反应流化床顶部连接第一旋风分离器，底部设有尾氯入口，中部设有催化剂出口，催化剂出口连接催化剂贮槽；第一旋风分离器底部设有催化剂返回口，该返回口与反应流化床连接；催化剂贮槽顶部连接第二旋风分离器，催化剂贮槽中部设有出口，出口与沉降池连接。

上述装置中，反应流化床下部为进料段，进料段设有反应流化床进料气体分布隔板，进料段底部设有尾氯管道。所述催化剂贮槽下部有催化剂气体分布隔板。所述沉降池上部连接有进水管道，沉降池底部分别设有脱氢后尾氯管道和产品输出管道，侧面设有副产品输出管道。

本发明提供了一种氯碱工业尾氯催化脱氢及制备氯化铁的方法，采用上述装置，包括以下步骤：

（1）来自氯碱化工厂里液化阶段的尾氯经过尾氯加热器加热至90~150℃，进入反应流化床，铁催化剂催化氧氢反应和氯氢反应脱氢同时部分铁氯化，反应后气体进入第一旋风分离器后，除去催化剂固体，进入下一段脱水处理工序；

（2）反应流化床中生成的氯化铁进入催化剂贮槽，经过热氮气吹扫后进入沉降池，未溶解的固体氧化铁和铁沉降后进入另一工序；

（3）氯化铁溶液通入脱氢后的尾氯后，作为产品出售。