摘 要：甲烷氯化是現(xiàn)代化工過(guò)程中重要的化工工藝之一，也是制備多氯甲烷最快捷最方便的方法。熱氯化激冷塔則是制備多氯甲烷最常用的化工設(shè)備之一，但由于該冷凝塔冷卻系統(tǒng)復(fù)雜，難以清潔塔中污垢，導(dǎo)致在開(kāi)車(chē)過(guò)程中時(shí)常存在堵塞的問(wèn)題，既影響了化工原料的生產(chǎn)率和產(chǎn)物純度，又對(duì)工廠(chǎng)的安全造成了一定的威脅。針對(duì)以上問(wèn)題，本文給出了幾點(diǎn)應(yīng)對(duì)措施，希望對(duì)化工生產(chǎn)中甲烷氯化物裝置熱氯化激冷塔堵塞現(xiàn)象有所幫助。

關(guān)鍵詞：甲烷氯化物;熱氯化激冷塔;堵塞

在特定條件下，甲烷中的氫原子被氯原子不規(guī)則的取代，得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和少量四氯化碳，該反應(yīng)被稱(chēng)為甲烷氯化反應(yīng)，所得到的產(chǎn)物在化工、軍事、醫(yī)藥中都有十分廣泛的應(yīng)用。在多氯甲烷的制備中，運(yùn)用到許多化工設(shè)備，其中熱氯化激冷塔是最重要的化工設(shè)備之一，其主要作用是將物料進(jìn)行極速冷卻降溫，使得物料反應(yīng)順利進(jìn)行到下個(gè)分離提純階段。但由于激冷塔管路復(fù)雜且管路較窄，因此需了解反應(yīng)過(guò)程中塔體堵塞原因并在此基礎(chǔ)上做一定的預(yù)防與改善措施，是本文研究探索的重點(diǎn)。

1 甲烷氯化物裝置熱氯化激冷塔相關(guān)概述

1.1 甲烷氯化物裝置熱氯化工藝

甲烷氯化物裝置熱氯化工藝是化工傳統(tǒng)工藝之一，是以甲烷、天然氣、一氯甲烷等為碳源，以氯氣為氯源，經(jīng)甲烷氯化反應(yīng)制取二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳等多氯甲烷的過(guò)程[1]。在反應(yīng)過(guò)程中，首先分別將常溫下的氯氣與一氯甲烷預(yù)熱，經(jīng)預(yù)熱后氣體加入至氯化反應(yīng)器中，使其形成多氯代甲烷氯化物體系。待反應(yīng)結(jié)束，將氣體產(chǎn)物輸送進(jìn)入激冷塔進(jìn)行快速冷卻。冷媒物料由激冷塔塔頂進(jìn)入，并保持液位在70%，通過(guò)激冷塔底部排釜排除炭黑。其中，氯化氫和低氯甲烷等未被冷凝的氣體可作為化工工序原料循環(huán)使用。而得到的其他多氯甲烷產(chǎn)物再經(jīng)由廠(chǎng)中的其他設(shè)備做進(jìn)一步的加工處理，直至得到純凈的化工原料。

1.2 激冷塔結(jié)構(gòu)

激冷塔是化工生產(chǎn)中常見(jiàn)的一種裝置，激冷塔后續(xù)一般加換熱器繼續(xù)冷卻。激冷塔以降溫為主要目的，使得產(chǎn)物熱量少量減少，更多的是將熱量分配到更多的物料中，將激冷液汽化，增多氣相物料的量。激冷塔最大的作用是降低被冷卻物料溫度，減小后續(xù)換熱器冷凝溫差，避免對(duì)后續(xù)的換熱器造成大的沖擊。塔體為密封圓筒體，外部有環(huán)形的蒸汽加熱管?chē)隙?。塔?nèi)設(shè)有一橫向大列管分布器，分布器上另設(shè)縱向小列管分布器。分布器以上為篩板，冷媒物料從頂部均勻流下?lián)Q熱氣化。塔體下部為倒錐形，設(shè)有排污回收口，可將重組分和碳黑由此排出。激冷塔的塔身設(shè)有人孔拆卸口，便于拆卸維修和清理。在適當(dāng)條件下，可回收物料部分余熱，達(dá)到熱量循環(huán)利用的目的。

2 甲烷氯化裝置運(yùn)行分析

甲烷氯化物自工業(yè)化以來(lái)，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已成為重要的化工原料之一，尤其在氯堿工業(yè)中，是極其重要的易耗品[2]。我國(guó)在20世紀(jì)90年代進(jìn)入甲烷氯化物的高速發(fā)展時(shí)期，而一氯甲烷的生產(chǎn)主要方法是甲醇?xì)渎然ā６燃淄?、三氯甲烷及四氯化碳的制備主要使用?lián)動(dòng)設(shè)備，以一氯甲烷用作原料制備得到。

二氯甲烷是將粗甲烷氯化物儲(chǔ)存在粗產(chǎn)品儲(chǔ)槽中，施加一定的操作壓力，將粗甲烷氯化物中的反應(yīng)物送人二氯甲烷塔。該塔為浮閥塔，塔底排除氯仿、四氯化碳和重組分，經(jīng)蒸餾塔頂餾出含有氯化氫的二氯甲烷混合物，經(jīng)冷凝后進(jìn)入回流罐，冷卻后使用壓力泵進(jìn)入到分層器進(jìn)行堿洗分層，最后將液體送入共沸塔內(nèi)，利用水和二氯甲烷沸點(diǎn)不同，經(jīng)塔頂冷凝器收集經(jīng)干燥除酸后的合格二氯甲烷。

三氯甲烷的制備參照二氯甲烷，將混合物過(guò)精餾塔，塔頂餾出物經(jīng)塔頂冷凝器后得到為含有微量氯化氫的三氯甲烷，將上述物質(zhì)進(jìn)入回流罐冷卻后，送入分層器，將水相和有機(jī)層分離。最后，利用共沸塔蒸出多余的水分，收集塔底的三氯甲烷冷凝液。這里需注意的是，為保證二、三氯甲烷產(chǎn)品的質(zhì)量，減少二、三氯甲烷的揮發(fā)變質(zhì)，在二、三氯甲烷的檢測(cè)槽內(nèi)應(yīng)添加少量的穩(wěn)定劑[3]。

四氯化碳需要環(huán)?；厥铡＝?jīng)過(guò)氯仿精餾塔釜出來(lái)的組份，經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)去除碳黑后，輸送至四氯乙烯環(huán)保裝置，最終生成四氯乙烯產(chǎn)品。

3 激冷塔堵塞的影響因素分析及解決措施

甲烷氯化有機(jī)反應(yīng)過(guò)程，是甲烷中的碳?xì)滏I經(jīng)高溫催化斷裂，并與反應(yīng)物中的一個(gè)或多個(gè)氯原子結(jié)合，得到多氯甲烷。在高溫有機(jī)反應(yīng)中，隨著碳?xì)滏I的斷裂，部分碳鍵聚合形成固體炭黑。而形成的炭黑也可作為反應(yīng)的催化劑，在反應(yīng)過(guò)程中致使更多的碳碳鍵斷裂，導(dǎo)致在同一個(gè)地方累積形成多層炭黑，由此堵塞塔型裝置。除此之外，在高溫反應(yīng)中，多個(gè)碳?xì)滏溇酆闲纬烧吵頎畹亩嗵蓟衔?，揮發(fā)冷凝后極有可能堵塞裝置中較細(xì)部分，導(dǎo)致管路中氣相難以流通且難以冷卻。為解決碳?xì)浠衔锞酆蠈?dǎo)致轉(zhuǎn)換率低下的問(wèn)題，工廠(chǎng)可考慮選用針對(duì)甲烷中碳?xì)滏I的高活性，高穩(wěn)定性的催化劑，能夠在不同溫度區(qū)間內(nèi)將碳?xì)滏I選擇性斷開(kāi)，抑制可聚合成為粘稠液體多碳鏈的多碳鏈的產(chǎn)物生成。

在反應(yīng)過(guò)程中物料流經(jīng)管路，需將管路提前使用預(yù)熱爐充分預(yù)熱，避免物相進(jìn)入管路中突然被冷卻，發(fā)生溫度驟降導(dǎo)致甲烷中碳?xì)滏I斷裂生成油狀物（下轉(zhuǎn)第184頁(yè)）（上接第182頁(yè)）質(zhì)，從而影響管道內(nèi)壁的光滑性的事件。除此之外在停車(chē)后，化工原料流經(jīng)出口時(shí)，應(yīng)避免溫度驟降而液體粘度增加，從而出現(xiàn)堵塞問(wèn)題。待物料冷卻結(jié)束，激冷塔停車(chē)時(shí)，應(yīng)確保激冷液的溫度降至80℃及以下。若未降到預(yù)定溫度，則需持續(xù)循環(huán)供液，緩慢冷卻物料溫度。在激冷塔結(jié)束上次冷卻實(shí)驗(yàn)后，若發(fā)現(xiàn)管路有堵塞情況，工作人員應(yīng)及時(shí)卸開(kāi)管路外殼查看堵塞狀況，并借助專(zhuān)業(yè)設(shè)備檢測(cè)具體堵塞地點(diǎn)，應(yīng)用專(zhuān)業(yè)清洗劑清理管路，避免在第二次使用中因?yàn)樗泄苈返亩氯瑢?dǎo)致壓力過(guò)高而發(fā)生危險(xiǎn)事故。激冷塔更需要工作人員日常保養(yǎng)，確保管路暢通無(wú)堵塞。進(jìn)出口的溫度不宜和塔體相差過(guò)大，避免冷熱不均勻而導(dǎo)致堵塞。

工作人員在操作激冷塔時(shí)，待物料進(jìn)入激冷器前，需確保塔中的激冷液填充度達(dá)到70%以上，但不超過(guò)80%[4]。一方面確保有足夠的激冷液迅速冷卻物料，另一方面避免因?yàn)橐后w太多升溫過(guò)快而發(fā)生意外事故。在確保激冷液液位的同時(shí)，需將液體的填充改為自動(dòng)填充模式。一方面能保證激冷液的液面波動(dòng)較小，避免因激冷液溫度差過(guò)大導(dǎo)致的反應(yīng)物冷卻均勻不均勻，另一方面給激冷塔的安全系數(shù)形成二次保證。同時(shí)，操作員工按規(guī)定時(shí)間及時(shí)排釜，可有效將急冷塔釜內(nèi)的碳黑排除，防止塔釜集聚過(guò)多碳黑堵塞激冷塔。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文深入了解了甲烷氯化裝置熱氯化工藝，總結(jié)了甲烷氯化物裝置的基本特點(diǎn)，詳細(xì)探究了誘發(fā)熱氯化激冷塔堵塞的原因，并在此基礎(chǔ)上給出了合理解決方案。在解決塔體堵塞問(wèn)題的同時(shí)，更在反應(yīng)工藝的操作上形成一定的規(guī)范。希望本文能夠給予在多氯甲烷的制備方面及處理激冷塔堵塞問(wèn)題上新的啟示。

參考文獻(xiàn)：

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[3]卞愛(ài)琴，遠(yuǎn)野，張璐璐，等.熱堿-分步酶水解-厭氧消化工藝處理秸稈畜糞混合物料及其甲烷高值化條件[J].環(huán)境科學(xué)，2019，040（002）：1003-1010.

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作者簡(jiǎn)介：

楊杰（1988- ），男，漢族，重慶涪陵人，甲烷分廠(chǎng)702B副工段長(zhǎng)/助理工程師，大學(xué)本科，重慶天原化工有限公司，熱氯化工藝。