[发明专利]锆英砂沸腾氯化制备超纯氧氯化锆副产四氯化硅的生产装置

摘要

本发明是一种锆英砂沸腾氯化制备超纯氧氯化锆副产四氯化硅的生产装置。属于锆的卤化物的制备方法。包括锆英砂沸腾氯化系统、四氯化锆冷凝收集系统、四氯化硅精馏系统和四氯化硅水解制备高纯氧氯化锆系统，其特征在于还包括尾气的回收利用系统；所述尾气的回收利用系统包括尾气储存装置、氯气分离回收装置和CO回收储存装置；首先分离收集尾气中的氯气，用作锆英砂沸腾氯化反应的原料，循环使用；分离氯气后的尾气作为CO参与的合成反应涉及的工业生产装置的原料利用。提供了一种能够有效利用Cl2和CO资源，减少温室气体CO2的排放；能够降低锆英砂沸腾氯化装置产品的生产成本，提高装置生产能力的锆英砂沸腾氯化制备超纯氧氯化锆副产四氯化硅的生产装置。

主权项

一种锆英砂沸腾氯化制备超纯氧氯化锆副产四氯化硅的生产装置，包括锆英砂沸腾氯化系统、四氯化锆冷凝收集系统、四氯化硅精馏系统和四氯化锆水解制备高纯氧氯化锆系统，其特征在于还包括尾气的回收利用系统；所述尾气的回收利用系统包括尾气储存装置、氯气分离回收装置和CO回收储存装置；首先分离收集尾气中的氯气，用作锆英砂沸腾氯化反应的原料，循环使用；分离氯气后的尾气作为CO参与的合成反应涉及的工业生产装置的原料利用；所述的CO参与的合成反应是下列反应中的任意一钟：①.合成氨装置CO变换工段的将CO转化为氢气的反应CO+H2O→H2+CO2②.CO加氢合成甲醇的反应2H2+CO→CH3OH③.不饱和化合物的羰基化反应，CH2＝CH2+CO+H2→CH3CH2CHO④.甲醇的羧化反应CH3OH+CO→CH3COOH⑤.CO参与的交替共聚反应；所述的CO参与的合成反应涉及的工业生产装置是：合成氨装置、合成甲醇装置、甲醇羧化合成乙酸装置、烯烃氢甲基化制备相应的醛的装置或者是乙烯与CO制备聚酮的装置；所述锆英砂沸腾氯化制备超纯氧氯化锆副产四氯化硅的生产装置的使用方法，包括如下步骤：①.锆英砂氯化首先将锆英砂粉碎到300‑350目的细粉，与150～180目石油焦和催化剂氧化硼按照100：20～23：0.4～0.5的比例混合均匀，加入到沸腾氯化炉中进行氯化反应，锆英砂与氯气的摩尔比为1：8～10，反应温度为950～1100℃，控制通氯速度为1.0～1.5m3/h，②.分离收集四氯化锆来自步骤①的气体产物，经多级冷凝器冷却，冷却物料温度到210～230℃，进入旋风气固分离器，进行气固分离，控制出口温度在100～110℃时，分离出四氯化锆固体；把分离出的四氯化锆固体投入连续式纯化分离器，进行二次提纯分离，加热分离器温度到270～280℃，使得低沸点的少量四氯化硅和其它杂质气化，重新进行气固分离，分离出的高纯四氯化锆固体进入水解釜进行水解反应；而尾气则进入四氯化硅精馏系统回收；③.四氯化硅的精制经步骤②分离收集四氯化锆后的气体，进入四氯化硅精馏系统，精馏系统为文丘里式管道喷淋塔，塔与冷凝器相连接，冷凝器接有低温冷冻盐水，冷冻盐水的温度在‑40℃以下，在开启冷冻盐水的同时，开启塔内四氯化硅液体喷淋系统，控制气体出口温度30～35℃，得到的四氯化硅液体，再进入精馏塔进行精馏，控制精馏塔再沸器的温度在70℃，冷却水温度45℃，精馏出的四氯化硅含量≥99.6％；④.水解、结晶来自步骤②的固体四氯化锆通过螺旋加料器进入水解釜，在酸性条件下发生水解反应，固体四氯化锆、水、盐酸的重量比为1：2.5～2.6:0.4～0.5，水解反应生成的氯化氢气体用石墨冷凝器冷凝系统回收，作为下一批水解酸套用，控制氧氯化锆水解浓度在180～190克/升时，过滤除杂，滤液打入结晶釜进行结晶反应，结晶时间10～12小时，结晶完毕，料液进甩水机甩干，并用少量纯净水淋洗后，继续甩干，得到超纯的氧氯化锆晶体产品，甩水母液及淋洗液收集后，作为下一批水解的底水套用；⑤.尾气的回收利用来自步骤③四氯化硅精制系统排放的的尾气进入尾气的回收利用系统；尾气的回收利用包括如下步骤：a.尾气收集储存来自锆英砂沸腾氯化装置经收集ZrCl4和SiCl4产品后，四氯化硅精馏系统排放的尾气，全部收集进入干式气柜储存，备分离后回收利用；b.氯气分离回收利用储存在干式气柜中的尾气，通过压缩机送入氯气回收利用系统，首先进入氯气冷凝器，控制压力0.1～0.2MPa,，≤‑35℃条件下，将尾气中的氯气冷凝为液体；送入氯气储槽，用作氯化反应的原料，循环使用；c.CO回收利用经步骤b的分离氯气后的尾气CO含量≥95％，送入CO气柜，备CO参与的合成反应的生产装置作为原料CO使用。