[发明专利]用于生产氯化氢的微反应系统及基于该系统的氯化氢生产方法

说明书

本发明公开了一种用于生产氯化氢的微反应系统，其特征是以微反应器替代合成炉。此外本发明还公开了基于该系统的氯化氢生产方法包括：a、氢气和氯气通入微混合器中进行充分混合；b混合气体进入微反应器发生反应；c、反应生成的氯化氢气体经冷却后得到产品。本发明的优点是：1)与现有技术相比氯化氢产品纯度明显提高，根据本发明的实施例，氯化氢产品纯度可达到98％以上；2)本发明采用的微反应系统结构简单，只需相同单元装置并列布置即可达到规模化大生产目的，生产控制方便，利用在产业上推广。

技术领域

本发明涉及一种氯化氢合成技术。

背景技术

氯化氢，分子式HCl，是一种无色有刺激性气味的气体，由氯原子和氢原子构成。其水溶液俗称盐酸，相对分子质量36.5。主要用于制备染料、药物、香料、有机无机氯化物等。

通常氯化氢气体采用合成炉制备，有钢制合成炉、石墨合成炉，传热方式有空气冷却式和水冷夹套两种。钢制合成炉在炉顶部和底部容易受腐蚀，使用寿命短，目前已很少有企业采用。而石墨合成炉具有耐腐蚀、耐高温等优点，为目前合成氯化氢的主流合成炉。例如公开号为CN1640813A的名为试剂级盐酸的生产方法的专利文献即介绍了一种比较典型的利用石墨合成炉合成氯化氢的方法。利用石墨合成炉制备的氯化氢气体纯度通常为91～94％。

发明内容

为提高氯化氢产品的纯度，本发明提供了一种用于生产氯化氢的微反应系统。

本发明所采用的技术方案是：用于生产氯化氢的微反应系统，其特征在于：包括微反应器，合成反应在微反应器中进行。

氢气和氯气的混合气的是一种爆炸性混合气，其爆炸极限为5％～87.5％(体积百分比)，范围非常宽。现有工艺中，氯气和氢气同时通入石墨炉的灯头进行混合后用点火装置点火，而由于两种气体存在较大的密度差异，不能做到绝对充分混合，而石墨炉容积大，氢气分子多、氯气分子也多，接触面积大，燃烧时产生的热量多，同时目前氯化氢的生产过程是连续的生产过程，氢气和氯气不断进入石墨炉也导致混合气体局部不均匀性的风险增加，如果在爆炸极限范围内，在有限空间里混合气体的体积迅速膨胀，容易发生爆炸。当前技术人员为了防止爆炸的发生，通常采用通入的氢气比氯气远远过量(摩尔比氢气:氯气＝1.1～1.2:1)的方式，实践证明该方案可有效防止发生安全事故，但同时这种方案却造成了氯化氢产品中氢气含量高而导致氯化氢纯度降低。

在本发明中，发明人以微反应器替代石墨合成炉作为合成装置，由于微反应器的反应微通道的水力直径仅为0.1～5mm，因此微反应器装置氢气由管道排出的少，与氯气的接触面积很小，即使在爆炸极限范围内，产生的热量少，很快散失，也不会发生爆炸；因此无需确保氢气远远过量也不存在安全风险的问题，只需要维持反应稳定进行，使氢气略微过量即可，如上所述，氢气比例的降低使得产品纯度也因此得到提高，从而实现了本发明的目的。反应生成的氯化氢气体经氯化氢冷却器冷却后即可进入氯化氢缓冲罐储存待用。

上述方案中，由于微反应器的反应微通道的水力直径仅为0.1～5mm，难以实现氢气和氯气同时通入反应微通道以及保证在微通道中的均匀性以保证反应能够稳定进行，因此本发明还设置了微混合器，通过将氢气和氯气按一定流量比同时通入微混合器中进行预混合均匀后再进入微反应器，从而克服上述问题。