專利名稱：提純氯進料的方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及ー種提純包含氯組分、溴組分和三氯化氮的氯進料的方法。更具體地，所述方法包括利用特定蒸餾系統(tǒng)以形成經提純的氯氣并分解三氯化氮。相關現(xiàn)有技術描述氯氣通常通過使用ー種或多種公知的電解エ藝如水銀槽電解、隔膜槽電解、膜槽電解和/或根據(jù)Downs法的熔融氯化物鹽電解而商業(yè)化生產。電解エ藝通常通過在鹽水溶液(如NaCl和KCl溶液)中進行如下電化學反應而產生氯氣陰極2H+(aq) +2e_ — H2 (g)陽極2Cr(aq)— Cl2(g)+2e-總過程2NaCl(或 KCl) +2H20 — Cl2 (g) +H2+2Na0H(或 KOH)在氯氣生成后，可用水和/或蒸汽對其進行處理，然后通過冷卻或用硫酸處理而干燥，從而使氯化氫的生成降至最低。在氯氣生成過程中的不同點處，通常也生成三氯化氮(NCl3)。據(jù)信NCl3由氯原子與存在于該過程中的一個或多個點處的無水氨或銨鹽(如氫氧化銨、氯化銨和硫酸銨)的副反應生成。這些副反應通常如下發(fā)生NH3+3C12 — NCl3+3H++3CrNH:+3C12 — NC13+4H.+3C1NH4.+Cr+3HC10 — NCl3+H.+Cr+3H20由于鹽水污染、蒸汽污染和/或水污染，通常生成三氯化氮。存在于鹽水、蒸汽或水中的任何脲均可水解生成銨，所述銨然后可轉化成三氯化氮。或者，用于形成鹽水的鹽可能被可轉化成三氯化銨的硝酸銨污染。通常用于形成鹽水的氫氧化鈉也可被氨污染，這取決于提純エ藝。在一些情況下，用于干燥氯氣的硫酸也可能被氨污染。在其他情況下，可用胺、氨基絮凝劑或氯胺處理直接接觸的冷卻水或蒸汽，這可能導致生成三氯化氮。甚至地下水也可能包含可轉化成三氯化氮的氨化合物。正如本領域所公知的那樣，三氯化氮對熱、光、聲和沖擊敏感，且可以以足以導致爆炸的速率快速分解。因此，優(yōu)選從氯氣中除去三氯化氮，但這通常以復雜、耗時且昂貴的方式進行。如代表現(xiàn)有技術的表I所示，由電解生成的干燥氯氣通常在洗滌塔中用液態(tài)氯洗滌，以使三氯化氮的量降至最低并冷卻氯氣，由此提高安全性。此外，洗滌塔也能將氯化的有機化合物與氯氣分離，從而提高氯氣的純度。如圖I所示，洗滌塔通常與外部冷凝器和再沸器相連以提高洗滌エ藝的效率。在洗滌塔中，三氯化氮以及各種氯化的有機化合物通常冷凝或溶解于液態(tài)氯中，且可通過上文所述的外部冷凝器和再沸器再循環(huán)。再沸器通常在冷(0-5° C)或熱(45-60° C)下操作，且可用作三氯化氮的儲存容器或者用作其分解處。通常向洗滌塔中添加四氯化氮(CCl4)以萃取三氯化氮并將其從洗滌塔中取出井隨后處理。在添加四氯化碳后，三氯化氮與氯氣分離，所述氯氣在再沸器中蒸發(fā)并返回至洗滌塔中。在氯氣洗滌并與三氯化氮和各種氯化有機化合物分離之后，通常使用液環(huán)式壓縮、往復式壓縮或離心壓縮對氯氣進行壓縮，使用中間冷卻器或后冷卻器冷卻，然后液化成液態(tài)氯。然后可將液態(tài)氯滌氣并市售。然而，當將液態(tài)氯和/或氯氣用于下游商業(yè)合成エ藝中時，甚至在干燥、洗滌、壓縮、冷卻和液化后，除痕量滌氣化合物外，痕量的四氯化碳和三氯化氮通常也浙濾進液態(tài)氯中并作為雜質。除三氯化氮之外，氯氣的商業(yè)化生產往往產生各種副產物，包括分子溴(Br2)、氯化溴(Br-Cl)以及各種有機化合物。當將氯氣用于商業(yè)化工藝中時，除四氯化碳和三氯化氮之外，這些副產物也是雜質。正如本領域所已知的那樣，當將氯氣用于合成光氣(其又用于合成異氰酸酯)吋，四氯化碳、三氯化氮和溴化化合物的存在通常使異氰酸酯著色，這使得異氰酸酯在商業(yè)上不那么受歡迎。因此，通常使用蒸餾和其他分離技術除去這些副產物，這是因為氯氣比許多副產物更易揮發(fā)。然而，通常將全部氯氣料流蒸發(fā)以實現(xiàn)該蒸餾。蒸餾エ藝的ー個實例為如上文首先介紹的圖I所示。在該蒸餾エ藝以及在許多類似エ藝中，使用外部冷凝器和再沸器，并通過長管線連接以形成有效的蒸餾系統(tǒng)。然而，使用這些類型的系統(tǒng)非常昂貴、不合時宜且復雜。此外，用于這些系統(tǒng)中的長管線僅使該系統(tǒng)可能失效的點的數(shù)量增多，由此提高了安全風險和擔憂。此外，許多這些系統(tǒng)也不能有效地將三氯化氮的量降至足夠的水平。ー些蒸餾系統(tǒng)使用高壓蒸汽加熱的再沸器，所述再沸器往往導致薄膜沸騰、熱點 和過熱氯氣，所有這些都是不希望的。此外，許多蒸餾系統(tǒng)往往發(fā)生氯氣和三氯化氮的“滯留”，即過量氯氣和三氯化氮積聚在蒸餾系統(tǒng)中，這導致安全和環(huán)境擔憂。其他蒸餾系統(tǒng)不能有效控制與所需化合物的蒸餾和分離效率有關的氯氣引入量。該無法控制往往會降低蒸餾系統(tǒng)的效率且不能設定蒸餾エ藝以最大程度地分離所需化合物。此外，該無法控制也會導致氯氣和三氯化氮的滯留，由此進ー步提高安全擔憂。因此，仍然需要開發(fā)用于從氯進料中除去副產物的具有成本效率和能量有效且可安全使用并降低環(huán)境擔憂的方法。發(fā)明簡述及優(yōu)點本發(fā)明提供了一種提純氯進料的方法。所述氯進料包含氯組分、溴組分和三氯化氮。將所述氯進料在蒸餾系統(tǒng)中提純以形成經提純的且具有基于每百萬重量份經提純的氯氣為少于20重量份溴組分的經提純的氯氣，且形成包含液態(tài)氯和溴組分的餾出物。所述蒸餾系統(tǒng)與蒸發(fā)器流體連接且包括具有上端、下端、延伸通過所述上端和下端的垂直軸線的蒸餾塔以及用于在蒸氣和冷凝物之間提供蒸氣-液體界面的蒸氣-液體接觸設備。所述蒸餾系統(tǒng)還包括位于所述蒸餾塔上方且與所述蒸餾塔上端流體連接的回流冷凝器。所述回流冷凝器與蒸餾塔具有共同的垂直軸線。所述蒸餾系統(tǒng)還包括置于蒸餾塔下方且與所述蒸餾塔下端流體連接的再沸器。所述方法包括如下步驟將氯進料引入所述蒸發(fā)器中，在所述蒸發(fā)器中加熱氯進料以形成蒸氣；并將所述蒸氣引入所述蒸餾系統(tǒng)中以提供經提純的氯氣、包含液態(tài)氯和溴組分的餾出物以及包含三氯化氮的底部組分。所述方法還包括如下步驟將所述蒸氣在回流冷凝器中冷凝以形成冷凝物，所述冷凝物由所述回流冷凝器流入蒸餾塔的上端以使得所述冷凝物與所述蒸氣在蒸氣-液體接觸設備處相互作用，由此形成經提純的氯氣和餾出物。此外，所述方法包括如下步驟在再沸器中加熱所述冷凝物，從蒸餾系統(tǒng)中取出經提純的氯氣和從所述蒸餾系統(tǒng)中取出餾出物。本發(fā)明的方法以提高的能量效率、改善的成本節(jié)約和提高的安全性提純氯進料，由此降低環(huán)境擔憂。該方法還可有效地將氯氣與各種副產物分離，同時降低三氯化氮、液態(tài)氯和溴組分的滯留。該方法還可通過減少管線、外部冷凝器和再沸器的應用而提高安全性并降低與蒸餾塔設計有關的環(huán)境擔憂。若干附圖
的簡介通過參照下文詳述且與附圖一起考慮時，能更容易且同時更好地理解本發(fā)明的其他優(yōu)點，在所述附圖中圖I為現(xiàn)有技術氯氣提純系統(tǒng)的示意圖，其中氯氣由電解、過濾、干燥、洗滌、然后在蒸餾系統(tǒng)中提純而形成，所述蒸餾系統(tǒng)包括蒸餾塔以及與所述蒸餾塔分開設置的冷凝器和再沸器；圖2為現(xiàn)有技術的常規(guī)蒸餾塔的示意圖，其包括冷凝器、泵和與所述蒸餾塔分開設置的再沸器以及置于其間的長管；圖3為本發(fā)明蒸餾塔的一個實施方案的側視圖，所述蒸餾塔具有上端和下端，其 中所述上端的寬度大于下端的寬度；圖4為本發(fā)明的一個實施方案的示意圖，其顯示了蒸餾系統(tǒng)，所述蒸餾系統(tǒng)包括蒸餾塔，置于所述蒸餾塔上方、與蒸餾塔上端流體連接、與所述蒸餾塔具有共同軸線且用于將蒸汽冷凝成冷凝物以使所述冷凝物流入所述蒸餾塔上端的回流冷凝器，和置于所述蒸餾塔的下方且與所述蒸餾塔下端流體連接以加熱所述冷凝物的再沸器；圖5為本發(fā)明另ー實施方案的示意圖，其顯示與中和塔流體連接的圖4蒸餾系統(tǒng)；和圖6為具有第一端和第二端的中和塔的實施方案的側視圖，其中所述第一端的寬度大于第二端的寬度。發(fā)明詳述本發(fā)明提供了一種在蒸餾系統(tǒng)(10)中提純氯氣(Cl2)進料并生產經提純的氯氣(在本領域中也稱為“塔頂料流”)的方法。所述經提純的氯氣通過蒸餾/分餾程序形成。所述氯進料沒有特別的限制且不依賴于任何特定的形成方法。所述氯進料可包含液態(tài)氯(Cl2a))或氣態(tài)氯(Cl2(g))，如商業(yè)或エ業(yè)應用場合中所用的那些類型。所述氯進料(在本領域中也稱為“進料”)可為有限進料或連續(xù)進料且可由連續(xù)或間歇氯氣供應エ藝和/或在分離單元中提供，如由商業(yè)槽車(tanker trunk)或機車槽(locomotive tank)提供。在一個實施方案中，所述氯進料以半間歇エ藝提供。氯進料通常以液體形式經由管線提供給ー個或多個儲存場所，然后提純并應用。然而，即使是以液態(tài)形式提供，也往往會存在ー些氯氣。所述管線通常由有軌車提供?；蛘撸雎冗M料也可以氣體或液體與氣體的混合物形式提供。所述氯進料包含氯組分，所述氯組分可包含如下物質、基本上由如下物質組成、或者由如下物質組成液態(tài)氯(C12(1))、氣態(tài)氯(Cl2(g))、氯化鐵(氯化鐵(III))和/或氯化烴如四氯化碳、氯仿和ニ氯甲烷。術語“基本上由……組成”在一個實施方案中將氯組分限定為不包含一定量的顯著影響所述氯組分的基本和新穎特性的任何其他化合物如有機化合物。應當理解的是也可包含痕量的這些其他化合物，如痕量的有機化合物，只要該痕量化合物不顯著影響所述氯組分的基本和新穎特性。所述氯進料也可包含三氯化氮(NCl3)。所述三氯化氮可作為液體、氣體或液體與氣體的混合物形式存在。此外，所述氯進料也包含溴組分，所述溴組分可包含如下物質、基本上由如下物質組成、或者由如下物質組成液態(tài)溴(Br2a))、氣態(tài)溴(Br2(g))、一氯化溴(Br-Cl)和/或溴化烴。術語“基本上由……組成”在一個實施方案中將所述溴組分限制為不包含顯著影響所述溴組分的基本和新穎特性的任何其他化合物，如有機化合物。應當理解的是，也可引入痕量的這些其他化合物如痕量的有機化合物，只要該痕量化合物不顯著影響所述溴組分的基本和新穎特性。在一個實施方案中，所述溴組分包括液態(tài)溴(Br2a))、氣態(tài)溴(Br2(g))和ー氯化溴(fc-Cl)。所述氯進料通常包含大于95重量份，更通常為大于97重量份，仍更通常為大于99重量份，甚至更通常為大于99. 5重量份，最通常為至少99. 9重量份的氯組分，基于每100重量份該氯進料。所述氯進料通常也包含基于每百萬重量份的氯進料為1-500重量份，更通常為1-300重量份，仍更通常為50-300重量份，甚至更通常為50-200重量份的溴組分。 在一個實施方案中，所述氯進料包含基于每百分重量份的氯進料為約200重量份的溴組分。所述氯進料通常還包含基于每百萬重量份的氯進料為小于約5重量份，更通常為2-5重量份的三氯化氮。所述氯進料也可包含水。在各實施方案中，水以小于約30重量份每百萬重量份氯進料的量，仍更通常以5-25重量份每百萬重量份氯進料的量存在。在一個實施方案中，所述氯進料包含氯組分、溴組分和三氯化氮。在另ー實施方案中，所述氯進料包含氯組分、溴組分、三氯化氮和水。在又一實施方案中，所述氯進料基本上由氯組分、溴組分和三氯化氮組成。在又一實施方案中，所述氯進料基本上由氯組分、溴組分、三氯化氮和水組成。在這些實施方案中，術語“基本上由……組成”將所述氯進料限定為不含顯著影響所述氯組分、溴組分、三氯化氮和/或水的基本和新穎特性的任何其他化合物如有機化合物。應當理解的是，也可包含痕量的這些其他化合物，如痕量的有機化合物，只要該痕量化合物不顯著影響所述氯組分、溴組分、三氯化氮和/或水的基本和新穎特性。在又一實施方案中，所述氯進料由氯組分、溴組分和三氯化氮組成。在又一實施方案中，所述氯進料由氯組分、溴組分、三氯化氮和水組成。如上所述，除了所述氯組分、溴組分、三氯化氮和/或水之外，所述氯進料也可包含四氯化碳(CCl4)。在各實施方案中，所述氯進料通常包含基于每百萬重量份氯進料為小于約20重量份，更通常為小于約15重量份，最通常為約10重量份的四氯化碳。盡管所述氯進料可包含氯組分、溴組分、三氯化氮、水和/或四氯化碳(CCl4)，在本發(fā)明方法中形成的經提純的氯氣通常包含基于每百萬重量份的經提純的氯氣為小于20重量份，更通常為小于15重量份，仍更通常為小于10重量份，甚至更通常為小于5重量份的溴組分。也可設想所述經提純的氯氣也可包含基于每百萬重量份經提純的氯氣為約4重量份、3重量份、2重量份或I重量份的溴組分。所述提純氯進料的方法包括將氯進料引入蒸發(fā)器(12)中并在蒸發(fā)器(12)中加熱該氯進料以形成蒸氣。通常將所述氯進料由處于0-20° C、5-20° C、5-15° C或約10° C溫度下的儲存單元泵入蒸發(fā)器(12)中。所述氯進料通常也在1-20巴、5-15巴、10-15巴或約12-約14巴的壓カ下泵入蒸發(fā)器(12)中。所述氯進料通常以液體形式引入蒸發(fā)器(12)中，但也可以以液體和氣體的混合物形式引入蒸發(fā)器(12)中。蒸發(fā)器(12)可為本領域所已知的任何蒸發(fā)器且通常以熱傳導、對流或熱輻射方式運行。蒸發(fā)器(12)通常將氯進料加熱至其沸點以上從而形成(氯氣)蒸氣。更通常地，蒸發(fā)器(12)將氯進料加熱至50-120° C，甚至更通常地為70-110° C，仍更通常為90-100° C，最通常為95-100° C的溫度。在一個實施方案中，蒸發(fā)器(12)將氯進料加熱至約92-98° C的溫度。所述加熱氯進料的步驟可進ー步定義為將氯進料蒸發(fā)并過熱加熱從而有助于三氯化氮的分解。不希望受任何特定理論的束縛，據(jù)信在高于121° C的溫度下，碳鋼的腐蝕急劇上升，這在歐洲氯エ業(yè)(“歐洲氯組織”)和氯研究所中是公知的。蒸發(fā)器(12)通常在5-20巴、10-20巴或10-15巴的壓カ下形成蒸氣。在一個實施方案中，蒸發(fā)器(12)在約10-14巴的壓カ下形成蒸氣。在另ー實施方案中，通過壓カ控制氯進料流入至蒸發(fā)器(12)中。液態(tài)氯可在12. 5巴(表壓)下蒸發(fā)并通過使用1-12巴、1-5巴或1-2巴的蒸汽過熱加熱至95° C。最優(yōu)選將所述蒸汽加壓至I. 2巴以使得液態(tài)氯和氯蒸氣不達到高于120° C的溫度。據(jù)信在高于120° C的溫度下，氯-鐵反應性大大提高。通常對該蒸汽進行自動節(jié)流，以獲得約85-105° C的氯過熱溫度。在一個實施方案中，需要約10-14巴的操作壓カ以確保蒸餾塔(14)具有足夠的性能。所述方法還包括將所述蒸氣引入與蒸發(fā)器(12)流體連接的蒸餾系統(tǒng)(10)中。通常在5-20巴、10-20巴或10-15巴的壓カ下將所述蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)(10)中。在一個實施 方案中，在約10-14巴的壓カ下將所述蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)(10)中。所述蒸氣通常通過蒸氣輸入裝置(附圖中未示出)引入蒸餾塔(14)中。蒸氣輸入裝置可為任意類型的閥門、調節(jié)器、噴嘴、嘴、龍頭管等。所述蒸氣輸入裝置通常通過蒸汽管線、導管或管與蒸餾塔(14)和蒸發(fā)器(12)流體連接。所述蒸氣輸入裝置可用流量控制設備控制，所述流量控制設備將在下文更詳細地加以描述。所述將蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)(10)中的步驟通常在蒸餾系統(tǒng)(10)中產生液態(tài)氯和經提純的氯氣。所述將蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)(10)的步驟通常還產生包含至多約5ppmw溴組分的塔頂蒸氣以及包含至多約15重量％溴組分的氯組分的底部產物。蒸餾系統(tǒng)(10)可為本領域已知的適于蒸餾和/或分餾目的的任何系統(tǒng)。蒸餾系統(tǒng)(10)通常包括上文首先描述的蒸餾塔(14)，其在本領域中也稱為分餾塔。蒸餾系統(tǒng)(10)還包括回流冷凝器(24)和再沸器(26)，這些將在下文更詳細地加以描述。蒸餾系統(tǒng)(10)也可包括流量控制設備。蒸餾塔(14)可具有一個或多于ー個不同于蒸氣輸入裝置的閥門、控制設備、調節(jié)器、噴嘴、嘴、龍頭管等，用于由蒸餾塔(14)添加或取出任何組分，這是本領域技術人員所希望的。蒸懼塔(14)可具有任意尺寸和形狀,且可使用McCabe-Thiele法、Fenske方程或各種模擬模型設計，這是本領域所公知的。蒸餾塔(14)通常具有如圖3所示的形狀，但不限于該形狀。蒸餾塔(14)通常為具有上端(16)和下端(18)的塔。上端(16)和下端(18)通常具有不同的寬度，例如直徑(分別為D1和D2)。換言之，蒸餾塔(14)通常在沿該塔方向的不同點處具有不同寬度，如圖3-5所示。在各實施方案中，上端(16)的寬度與下端(18)的寬度之比為約I : 1、2 I、3 : 1、4 : 1、5 1、6 1、7 I 或 8 I。也可設想這些比值可變動 ±60%、±50%、±40%、±30%、±25%、±20%、±10%、±5%。還可設想可使用上述值中ー個或多個之間的任何范圍。蒸餾塔(14)的高度通常為4-30米(13-98英尺)。在各實施方案中，蒸餾塔(14)的高度為9-21米(30-70英尺)，更通常為9-18米(30-60英尺)，最通常為12-15米(40-50英尺)。在一個實施方案中，上端(16)的直徑大于或等于O. 5米，下端(18)的直徑小于O. 5米。在各實施方案中，蒸餾塔(14)的寬度和/或高度可在上述值內變動±60%、±50%、±40%、±30%、±25%、±20%、±10%、±5%或者可為其間的任意范圍。蒸餾塔(14)直徑和長度的變動取決于各種因素，包括但不限于各組分的揮發(fā)性差異、待分離的溴和氯的量/速率、輸入的氯進料的純度、操作溫度、能量需求、所需分離程度等。蒸餾塔(14)的高度變動通常也取決于所需的理論塔板數(shù)以及所需的蒸餾質量，這可由本領域技術人員選擇。因此，在本發(fā)明中可控制這些因素中的ー個或多個，這可由本領域技術人員決定。通?；谟煽捎糜诙ㄖ普麴s塔(14)尺寸的McCabe-Thiele法和/或Fenske方程推導的模擬，控制這些因素中的ー個或多個。蒸餾塔(14)具有上端(16)和下端(18)，且二者通常為圓柱狀的，如圖3所示。上端和下端(16,18)可為直圓柱體、橢圓柱體或雙曲圓柱體。上端和下端(16,18)可具有相同形狀或不同形狀且其中之ー必須不為圓柱狀的。換言之，上端和下端(16，18)可為任意形狀的。通常上端(16)為具有比通常也為直圓柱體的下端(18)更大直徑的直圓柱體，如圖3所示。上端(16)相對于地球重力置于下端(18)上方。蒸餾塔(14)通常具有延伸通過上端和下端(16，18)的垂直軸線(V1),如圖3所示。上端和下端(16，18)通常沿垂直軸線(V1)延伸。在一個實施方案中，蒸餾塔(14)具有兩對由所述垂直軸線徑向延伸的臺肩。第一對臺肩(34)通常鄰近上端(16)且與垂直軸線成鋭角。第二對臺肩(36)通常位于下端
(18)且與垂直軸線(V1)成鈍角。蒸餾塔(14)通常也具有在上端和下端(18)之間延伸的水平軸線(H1),也如圖3所示。此外，蒸餾塔(14)的上端(16)通常限定了用于取出經提純的氯氣的第一孔ロ(未示出)，而蒸餾塔(14)的下端(18)通常限定了用于取出由該方法生產的其他組分的第二孔ロ(未示出)，下文將對此進行更詳細地描述。蒸餾塔(14)通常還包括至少ー個蒸氣-液體接觸設備。在一個實施方案中，所述至少ー個蒸氣-液體接觸設備基本與垂直軸線(V1)呈橫向且基本與水平軸線(H1)平行設置。所述至少一個蒸氣-液體接觸設備在由蒸餾塔(14)上升的蒸氣與由回流冷凝器(24)向下流動至蒸餾塔(14)的冷凝物之間提供了蒸氣-液體界面。還可設想所述冷凝物可包含經提純的氯氣和一部分餾出物，下文將更詳細地加以描述。所述冷凝物和回流冷凝器(24)將在下文更詳細地描述。在蒸氣-液體界面處存在蒸氣-液體平衡，從而使得通過吸收雜質而使得冷凝物提純蒸氣。不希望受任何特定理論的束縛，據(jù)信蒸餾塔(14)中的蒸氣-液體界面能使液態(tài)氯“洗滌”氯蒸汽。更具體地，液態(tài)氯與由再沸器(26)升起的蒸氣相互作用。據(jù)信蒸氣與冷凝物的相互作用可通過精餾和分離形成經提純的氯氣。換言之，所述冷凝物為冷凝由再沸器(26)升起的蒸氣提供了所必需的冷卻，由此提高了蒸餾塔(14)的效率。冷凝物與蒸氣的相互作用的增強提高了蒸餾塔(14)的效率，并提高了經提純氯氣的形成。除了形成經提純的氯氣之外，所述冷凝物通常在蒸氣-液體接觸設備處與蒸氣相互作用，從而形成餾出物(在本領域也稱為“出料”)。經提純的氯氣和餾出物可從蒸餾塔(14)中取出。 所述蒸氣-液體接觸設備可為本領域所已知的任何設備，且通常包括多個塔盤(20)和/或填充材料(22)，這是本領域所公知的。在一個實施方案中，蒸餾塔(14)包括位于上端(16)內的第一蒸氣-液體接觸設備以及位于下端(18)內的第二蒸氣-液體接觸設備。在該實施方案中，所述第一蒸氣-液體接觸設備通常進ー步定義為填充材料(22)體，而第二蒸氣-液體接觸設備通常進ー步定義為多個塔盤(20)，如圖3所示。
所述蒸氣通常在多個塔盤(20)和/或填充材料(22)上冷凝并流下蒸餾塔(14)。具有最高溫度的塔盤(20)設置于蒸餾塔(14)中相對于地面而言為最低的位置。具有最低溫度的塔盤(20)通常設置于相對于地面而言為最高的位置。正如本領域所公知的那樣，在穩(wěn)態(tài)條件下，各塔盤(20)上的蒸氣和液體處于熱平衡狀態(tài)。多個塔盤(20)可包括任意數(shù)量的塔盤(20)，這可由本領域技術人員確定。然而，所述多個塔盤(20)通常包含3-30個、5-25個、5_20個、5_15個或5_10個塔盤(20)。也可設想可使用處于上述范圍內的任意數(shù)量的塔盤(20)。此外，在本發(fā)明中可使用任意類型的塔盤(20)，這可由本領域技術人員選擇。在一個實施方案中，所述多個塔盤(20)相對于垂直軸線(V1)基本呈橫向設置且相對于水平軸線(H1)基本呈平行設置。在另ー實施方案中，所述多個塔盤(20)進ー步定義為水平塔盤(20)。通常所述多個塔盤(20)各自具有O. 25-0. 76米(10-30英寸)、0. 25-0. 50米(10-20英寸)或O. 38-0. 64米(15-25英寸)的直徑。然而，所述多個塔盤(20)各自的尺寸和形狀不受限制。此外，所述多個塔盤(20)各自通常彼此以O. 25-0. 76米(10-30英寸)、0· 25-0. 50米(10-20英寸)或O. 38-0. 64米(15-25英寸)的距離間隔。該距離也不受限制，且可由本領域技術人員改變。也可設想上述直徑和間距可在上述值的基礎上變動±60%、±50%、±40%、±30%、±25%、±20%、±10%、±5% 或可為其間的任意范圍。當在蒸餾塔(14)中使用低壓降時，例如當使用真空時，通常使用填充材料(22)。在一個實施方案中，使用填充材料(22)而不使用塔盤(20)。在另ー實施方案中，使用填充材料(22)和塔盤(20) 二者。填充材料(22)通常為散堆填充材料(22)(例如O. 3-0. 9米(1-3英尺)寬)如臘希環(huán)，或結構化片狀金屬。在蒸餾塔(14)中形成的液體如冷凝物和餾出物通常將填充材料(22)潤濕，同時蒸氣通過填充材料(22)，由此發(fā)生傳質并提純所述蒸氣。正如本領域所公知的那樣，當使用的填充材料(22)是連續(xù)的時，形成蒸氣-液體平衡曲線，當使用多個塔盤(20)且其中各塔盤(20)為蒸氣-液體平衡的分離點時，情況相反。為了使単位體積用于最佳液體-蒸氣界面的表面積最大化，可在蒸餾塔(14)的上部使用結構化填充材料(22)。正如本領域所已知的那樣，理想填充材料(22)尺寸的選擇涉及最大效率與最大能力的平衡。在本發(fā)明的一個實施方案中，使用Flexipac IYHC結構填充材料(22)?；蛘咭部墒褂枚喾N散堆和/或堆積填充材料(22)。在本發(fā)明中，填充材料
(22)沒有特別的限制，且可包括本領域所已知的任何填充材料。在一個實施方案中，填充材料(22)包括不銹鋼、陶瓷、鎳、鉻、錳、鐵和/或氯穩(wěn)定聚合物如全氟化聚合物(如PTFE)。在另ー實施方案中，填充材料(22)可以以商品名Hastelloy商購獲得。填充材料(22)通常具有至少50 I且優(yōu)選更高的表面積/體積比。在各實施方案中，填充材料(22)具有約 75 UlOO 1,150 1,200 1,250 1,300 1,350 I、400 1,450 I或500 I的表面積/體積比。也可設想可使用處于上述比值范圍內的任意表面積/體積比。填充材料(22)可以以任何量置于蒸餾塔(14)中。通?；谟蒑cCabe-Thiele法和/或Fenske方程推導的模擬，對蒸餾塔(14)中的填充材料(22)的量進行優(yōu)化。在各實施方案中，將填充材料(22)置于蒸餾塔(14)中I. 5-7. 6米(5_25英尺)、3-7· 6米(10-25英尺)、3-6米(10-20英尺)或3. 6-4. 9米(12-16英尺)的高度處。 也可設想上述高度也可在上述值的基礎上變動±60%、±50%、±40%、±30%、±25%、±20%、±10%、±5%或者為其間的任意范圍。
本發(fā)明的填充材料(22)通常降低了蒸餾塔中蒸氣對冷凝物的阻力，從而允許冷凝物沿塔向下連續(xù)運動至下層塔盤(20)而不過量積聚。填充材料(22)通常降低了蒸氣-液體界面處的任何液體滯留，且提高了蒸氣流的過流面積(open area)。冷凝物和蒸氣通常以垂直逆流方向在蒸餾塔( 14)中流動，從而降低了填充材料(22)底部邊緣處的剪切效應。據(jù)認為這在填充材料(22)的負載區(qū)中導致顯著更高的液泛能力和降低的壓降。此夕卜，蒸氣-液體界面處的垂直區(qū)域傾向于增大蒸氣流的回轉半徑(turning radius)且傾向于降低與多個塔盤(20)之間的旋轉有關的壓降。所述多個塔盤(20)之間的平滑過渡提高了蒸餾塔(14)的蒸氣處理能力。在一個實施方案中，通過使用具有降低的卷曲尺寸(其具有更低的HETP和更高的NTSM)的填充材料(22)可實現(xiàn)塔效率的提高而不損失其能力。現(xiàn)在參照回流冷凝器(24)，該冷凝器置于蒸餾塔(14)上方且通常與蒸餾塔(14)法蘭連接?；亓骼淠?24)通常與蒸餾塔(14)具有共同的垂直軸線(')?；亓骼淠?br> (24)也可置干與蒸餾塔(14)接觸的方向上或者可與蒸餾塔(14)分開設置。在一個實施方案中，回流冷凝器(24)可置于中心體的第一對臺肩(34)之上且與其接觸的方向上?；亓骼淠?24)的高度通常為O. 3-3米(1-10英尺)、或O. 9-3米(3_10英尺)或I. 8-3米(6-10英尺)?；亓骼淠?24)通常還具有等于或稍大于蒸餾塔(14)上端(16)的直徑。在各實施方案中，回流冷凝器(24)的直徑為O. 2-2. 5米(10-100英寸)、0. 5_2米(20-80英寸)或O. 6-1米(25-40英寸)。在一個實施方案中，回流冷凝器(24)的直徑為約O. 6-0. 9米(25-35英寸)。也可設想上述高度和直徑可在上述值的基礎上變動±60%、±50%、±40%、±30%、±25%、±20%、±10%、±5%或者為其間的任意范圍。上文首次介紹的回流冷凝器(24)通常與蒸餾塔(14)的上端(16)流體連接，以將蒸氣冷凝并形成如上所述的冷凝物。冷凝物通常流入(分配至)蒸餾塔(14)的上端(16)中?；亓骼淠?24)通常置干與蒸餾塔(14)接觸的方向上，從而使得冷凝物直接流回至蒸餾塔(14)的上端(16)中。這能使所用管和管道最少，從而提高安全、效率和成本效率。回流冷凝器(24)通常進ー步定義為緊湊的且可進一歩定義為整體式塔頂回流冷凝器(24)或者塔頂內部反沖冷凝器(knockback condenser)。所述反沖冷凝器可為本領域所已知的任意冷凝器，且可為上流式或下流式反沖冷凝器。正如本領域所已知的那樣，反沖冷凝器通常利用上升蒸氣將蒸氣流引入熱交換器上方的頂空，由此形成冷凝物流。在本發(fā)明中，如上所述，冷凝物流通常直接分配至蒸餾塔(14)的上端(16)中，其中一部分作為餾出物取出，這將在下文更詳細地加以描述。在一個實施方案中，使用可為本領域所已知的任意種類的液體冷卻劑將回流冷凝器(24)冷卻。正如本領域所已知的那樣，不作為冷凝物回流的一部分蒸氣可作為經提純的氯氣取出。經提純的氯氣可在等于或高于塔操作壓カ下的氯沸點的任意溫度下從蒸餾系統(tǒng)(10)中取出。現(xiàn)在再參照上文所述的再沸器(26)，再沸器(26)通常置于蒸餾塔(14)下方且與蒸餾塔(14)的下端(18)流體連接。再沸器(26)可用于加熱冷凝物并使三氯化氮分解，但本發(fā)明不需要該步驟。在一個實施方案中，再沸器(26)的溫度低于三氯化氮的分解溫度。正如本領域所公知的那樣，再沸器(26)為熱交換器且通常用于為蒸餾塔(14)的底部提供熱量。在一個實施方案中，再沸器(26)為蒸餾塔(14)提供熱量，從而使得蒸餾塔(14)的上端(16)保持為約90-110° C的溫度，而下端(18)保持為約70-90° C的溫度。在另ー實施方案中，上端(16)和下端(18)保持相差約1° C、3° C、5° C、10° C、15° C、20° C或25°的溫度。換言之，再沸器(26)利用能量驅動蒸氣在蒸餾塔(14)中上升。因此，蒸餾塔(14)中的蒸氣總量為經由蒸氣輸入裝置從蒸發(fā)器進入的蒸氣和由再沸器(26)形成的蒸氣的函數(shù)。在一個實施方案中，蒸餾塔的底部在稍高于頂部的溫度下操作，這是由于高沸點組分的含量升高以及由于在飽和溫度下采用過熱蒸汽。在各實施方案中，本發(fā)明的再沸器(26)與回流冷凝器(24)和用于控制進入蒸餾塔(14)中的蒸氣量的蒸氣輸入裝置連接(例如電連接)。再沸器(26)通常為包含加熱流體的熱交換器類型(例如殼管式或板框式)。所述加熱流體通過或與蒸餾塔(14)中的液體(如冷凝物)相鄰，并與所述液體在不進行液體/流體接觸下發(fā)生能量交換或熱交換。本發(fā)明的再沸器(26)通常使所述冷凝物蒸發(fā)或沸騰，同時可使三氯化氮分解并同時在蒸餾塔(14)中形成并加熱蒸氣。然而，也可通過本領域所已知的任意方式將所述蒸氣在蒸餾塔(14)中加熱。所述蒸氣可通過其他方式加熱，包括通過除再沸器(26)之外的與蒸餾塔(14)接觸設置的加熱裝置加熱。在一個實施方案中，通過進入蒸餾系統(tǒng)(10)中 的其他氯蒸氣加熱蒸餾系統(tǒng)(10)中的蒸氣。在一個實施方案中，再沸器(26)的熱量使三氯化氮安全且以任一時間降低蒸餾系統(tǒng)(10)中所存在的三氯化氮總量的方式分解。不希望受任何特定理論的束縛，據(jù)信三氯化氮按照下述方程分解，從而形成惰性氮氣并形成再進入蒸餾塔(14)且可摻入經提純的氯氣中的氯氣NCl3 — · NC12+C1 ·(引發(fā))Cl2 — 2C1 ·(引發(fā))Cl · +NCl3 — · NC12+C12 (增長)· NC12+NC13 — N2+2C12+ · Cl (增長)再沸器(26)可為本領域所已知的任意類型且可通過熱傳導、對流或熱輻射操作。在一個實施方案中，再沸器(26)以蒸汽方式操作。在另ー實施方案中，再沸器(26)使用熱 油或合成有機傳熱流體如商購自Dow Chemical Company的！>0'vtherm 。在又一實施方案中，使用低壓蒸汽(例如壓カ為I. 2-10巴的蒸汽)，其能使冷凝物達到高于120° C的溫度的可能性降至最低。低壓蒸汽通常從更高壓カ的蒸汽冷凝物中回收，然后再分配?；蛘呖稍诓媪魇綋Q熱器中使用具有高于I. 2巴壓カ的蒸汽。再沸器(26)通常進ー步定義為殼管式換熱器。然而，本發(fā)明不限于這類再沸器(26)。可設想再沸器(26)可進ー步定義為釜式再沸器(26)、熱虹吸式再沸器(26)、再沸爐(26)或強制循環(huán)再沸爐(26)。在一個實施方案中，用1-3巴的蒸汽對再沸爐(26)進行加熱，對該蒸汽進行控制或節(jié)流以在蒸餾塔(14)中獲得各組分的所需平衡。在各實施方案中，在再沸器(26)中保持特定量的各沸騰液體。這些液體可能需要進ー步提純或可作為廢物處理。通常通過液位控制閥保持再沸器(26)中的液位，所述液位控制閥可控制再沸器(26)至其他蒸餾系統(tǒng)或雜質破壞設備中的流出。在另ー實施方案中，回流冷凝器(24)、再沸器(26)和蒸氣輸入裝置與流量控制設備(圖中未示出)連接，以控制蒸氣至蒸餾系統(tǒng)(10)中的引入速率，如上文所述。所述流量控制設備可為本領域已知的任何設備。在一個實施方案中，所述流量控制設備為自動化的且允許蒸氣進料速率按照需要改變的流量控制閥。所述流量控制設備可與計算機相連。在另ー實施方案中，所述流量控制設備為孔板，其為具有孔的金屬扁平件?？椎某叽鐩Q定了進料速率，這取決于流過孔板的壓カ差。在又一實施方案中，所述流量控制設備為手動截止閥。當使用流量控制閥時，所述方法通常進ー步包括作為由回流冷凝器(24)分配至蒸餾塔(14)上端(16)中的冷凝物量的函數(shù)以及作為由再沸器(26)形成的蒸氣量的函數(shù)控制將蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)(10)中的速率的步驟。所述蒸餾系統(tǒng)(10)也可包括與蒸餾塔(14)流體連接的中和塔(28)?？蓪⒃谡麴s塔(14)中形成的餾出物引入中和塔(28)中，或者可將其用于其它目的而不使用中和塔
(28)，例如通過在“氯氣燃燒器”中使用氫氣以形成氯化氫，在其中升高的溴水平不顯著影響最終產物品質的エ藝中形成光氣，或者在其中溴水平不顯著影響最終產物品質或總產率的其它エ藝中直接氯化。所述中和塔(28)可具有本領域已知的任意尺寸和形狀。中和塔(28)通常具有圖5和6所示的形狀，但不限于這些形狀。中和塔(28)通常為具有第一端(30)和第二端(32)的塔。第一端(30)和第二端(32)通常具有不同寬度，例如直徑(D3，D4)，如圖5和6所示。換言之，中和塔(28)通常在不同點處具有不同寬度。所述不同寬度或直徑(D3，D4)通常為 6英寸至5英尺。中和塔(28)通常具有1-100米的高度。在一個實施方案中，第一端(30)為圓柱狀且具有約10英寸的直徑。在另ー實施方案中，第二端(32)也為圓柱狀的且具有約3英尺的直徑。在各實施方案中，中和塔(28)的寬度和/或高度可在上述值的基礎上變動 ±60%、±50%、±40%、±30%、±25%、±20%、±10%、±5%、或者為其間的任意范圍。中和塔(28)的第一端(30)相對于地球重力置于第二端(32)的上方。中和塔(28)通常具有延伸通過第一和第二端(30，32)的垂直軸線(V2),如圖5和6所示。第一和第二端(30，32)通常延伸通過垂直軸線(V2)。在一個實施方案中，中和塔(28)具有由垂直軸線(V2)徑向延伸且與垂直軸線(V2)成鈍角的第三對臺肩(38)。中和塔(28)也可具有水平軸線(H2)，其可與或不可與第一和第二端(30，32)分離。中和塔(28)可與蒸餾塔(14)相同或可不同。中和塔(28)可具有與上文對蒸餾塔(14)所述相同的尺寸或者可具有不同尺寸。蒸餾塔(28)通常用于中和液態(tài)氯和溴組分，例如分子溴和ー氯化溴。在一個實施方案中，中和塔(28)包含還原劑和還原催化劑。所述還原劑通常選自金屬氫氧化物、金屬亞硫酸鹽及其組合。在一個實施方案中，所述還原劑選自堿金屬氫氧化物、堿土金屬氫氧化物及其組合。在另ー實施方案中，所述還原劑選自堿金屬亞硫酸鹽、堿土金屬亞硫酸鹽及其組合。在又一實施方案中，所述還原劑選自氫氧化鈉(NaOH)、亞硫酸氫鈉(NaHSO3)及其組合。所述還原催化劑可為本領域所已知的任意催化劑且通常進ー步定義為金屬還原催化齊U。典型的金屬還原催化劑包括但不限于鈀、鉬、鎳及其組合。僅僅是出于描述目的，液態(tài)氯、分子溴和ー氯化溴的典型還原反應(以及其他副反應)如下所示
權利要求
1.一種在蒸餾系統(tǒng)中提純包含氯組分、溴組分和三氯化氮的氯進料以形成具有基于每百萬重量份經提純的氯氣為小于20重量份溴組分的經提純的氯氣并形成包含液態(tài)氯和溴組分的餾出物的方法，其中所述蒸餾系統(tǒng)與蒸發(fā)器流體連接且包括具有上端和下端、延伸通過所述上端和下端的垂直軸線以及用于在蒸氣和冷凝物之間提供蒸氣-液體界面的蒸氣-液體接觸設備的蒸餾塔，與所述蒸餾塔上端流體連接、置于該蒸餾塔上方且與該蒸餾塔具有共同垂直軸線的回流冷凝器；其中所述蒸餾系統(tǒng)還包括置于所述蒸餾塔下方且與該蒸餾塔下端流體連接的再沸器；所述方法包括如下步驟 A.將所述氯進料引入所述蒸發(fā)器中； B.在所述蒸發(fā)器中加熱該氯進料以形成蒸氣； C.將所述蒸氣引入所述蒸餾系統(tǒng)中以提供經提純的氯氣、包含液態(tài)氯和溴組分的餾出物和包含三氯化氮的底部組分； D.在所述回流冷凝器中冷凝所述蒸氣以形成冷凝物，所述冷凝物從所述回流冷凝器流入蒸餾塔的上端，從而使得所述冷凝物與所述蒸氣在蒸氣-液體接觸設備處相互作用，由此形成經提純的氯氣和餾出物； E.在所述再沸器中加熱所述冷凝物； F.從所述蒸餾系統(tǒng)中取出經提純的氯氣；和 G.從所述蒸餾系統(tǒng)中取出餾出物。
2.如權利要求I的方法，其中所述氯進料進ー步包含水和四氯化碳。
3.如權利要求2的方法，其中所述氯組分包含液態(tài)分子氯和氣態(tài)分子氯。
4.如權利要求I的方法，其中所述溴組分包含分子溴和ー氯化溴。
5.如權利要求I的方法，其中所述氯進料基本上由氯組分、溴組分、三氯化氮、水和四氯化碳組成，其中所述氯組分包含液態(tài)分子氯和氣態(tài)分子氯，且其中所述溴組分包含分子溴和ー氯化溴。
6.如權利要求I的方法，其中所述回流冷凝器進ー步定義為反沖冷凝器。
7.如權利要求I的方法，其中所述蒸餾塔的上端限定了用于取出經提純的氯氣的第一孔ロ且所述蒸餾塔的下端限定了用于取出餾出物的第二孔ロ，其中取出經提純的氯氣的步驟進ー步定義為經由所述第一孔ロ從蒸餾塔的上端取出經提純的氯氣，且其中所述取出餾出物的步驟進ー步定義為經由所述第二孔ロ從蒸餾塔的下端取出餾出物。
8.如權利要求7的方法，進ー步包括中和液態(tài)氯和溴組分的步驟。
9.如權利要求8的方法，其中中和步驟進一歩定義為使所述液態(tài)氯和溴組分與還原劑在還原催化劑存在下反應以生成鹽。
10.如權利要求9的方法，其中所述還原劑選自金屬氫氧化物、金屬亞硫酸鹽及其組合，且所述還原催化劑為金屬。
11.如權利要求10的方法，其中所述還原劑包括氫氧化鈉和亞硫酸氫鈉。
12.如權利要求I的方法，其中所述取出經提純的氯氣的步驟和取出餾出物的步驟同時進行。
13.如權利要求I的方法，其中所述蒸氣-液體接觸設備進一步定義為多個水平塔盤。
14.如權利要求I的方法，其中所述蒸氣-液體接觸設備進一步定義為結構化填充物。
15.如權利要求I的方法，其中所述蒸餾塔為圓柱狀，且所述蒸餾塔的上端具有比該蒸餾塔下端直徑更大的直徑以使存在于該蒸餾塔底部的液態(tài)氯和三氯化氮的量最低。
16.如權利要求15的方法，其中所述蒸餾塔的上端與下端的直徑之比為2 1-8 I。
17.如權利要求I的方法，其中在再沸器中加熱冷凝物的步驟進一步定義為加熱至90-110° C的溫度。
18.如權利要求I的方法，其中所述回流冷凝器、再沸器和蒸餾塔的蒸氣輸入裝置與流量控制設備電連接以控制蒸氣弓I入蒸餾系統(tǒng)中的速率，且所述方法進ー步包括作為由回流冷凝器流入蒸餾塔上端的冷凝物量的函數(shù)且作為由再沸器形成的蒸氣量的函數(shù)通過蒸氣輸入裝置控制蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)中的速率的步驟。
19.ー種形成光氣的方法，包括使一氧化碳與由權利要求I的方法所獲得的經提純的氯氣反應的步驟。
20.ー種形成異氰酸酯的方法，其中所述異氰酸酯包含胺與由權利要求19的方法所形成的光氣的反應產物。
21.一種在蒸餾系統(tǒng)中提純基本上由包含分子氯的氯組分、包含分子溴和ー氯化溴的溴組分、三氯化氮、水和四氯化碳組成的氯進料從而形成具有基于每百萬重量份經提純的氯氣為小于20重量份溴組分的經提純的氯氣且形成包含液態(tài)氯和溴組分的餾出物的方法，其中所述蒸餾系統(tǒng)與蒸發(fā)器流體連接且包括具有上端、下端和延伸通過所述上端和下端的垂直軸線的蒸餾塔，其中所述上端具有比下端直徑更大的直徑，且其中所述蒸餾塔包括多個用于在蒸氣與冷凝物之間提供蒸氣-液體界面的水平塔盤，置于所述蒸餾塔上方、與該蒸餾塔上端流體連接且與該蒸餾塔具有共同垂直軸線的反沖冷凝器，以及置于所述蒸餾塔下方且與所述蒸餾塔下端流體連接的再沸器；其中所述回流冷凝器、再沸器和所述蒸餾塔的蒸氣輸入裝置與流量控制設備電連接以控制蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)中的速率；所述方法進ー步包括作為由反沖冷凝器流入蒸餾塔上端的冷凝物量的函數(shù)且作為由再沸器形成的蒸氣量的函數(shù)通過蒸氣輸入裝置控制蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)中的速率的步驟，所述方法包括如下步驟 A.將所述氯進料引入所述蒸發(fā)器中； B.在所述蒸發(fā)器中加熱該氯進料以形成蒸氣； C.將所述蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)中以提供經提純的氯氣、包含液態(tài)氯和溴組分的餾出物以及包含三氯化氮的底部組分，從而使得作為由所述反沖冷凝器形成的冷凝物量的函數(shù)且作為由所述再沸器形成的蒸氣量的函數(shù)控制蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)中的速率； D.在回流冷凝器中冷凝所述蒸氣以形成冷凝物，所述冷凝物由回流冷凝器流入蒸餾塔的上端，從而使得所述冷凝物與蒸氣在蒸氣-液體接觸設備處相互作用，由此形成經提純的氯氣和餾出物； E.在再沸器中將所述冷凝物加熱至90-110°C的溫度；和 F.從所述蒸餾系統(tǒng)中同時取出經提純的氯氣和餾出物。
22.如權利要求21的方法，進ー步包括使所述餾出物與還原劑反應以形成鹽的步驟。
23.如權利要求21的方法，其中所述使餾出物與還原劑反應的步驟進一歩定義為使所述餾出物與還原劑在還原催化劑存在下反應，且其中所述還原劑選自金屬氫氧化物、金屬亞硫酸鹽及其組合，所述還原催化劑為金屬。
24.ー種形成光氣的方法，包括使一氧化碳與由權利要求22的方法所獲得的經提純的氯氣反應的步驟。
25.ー種用于提純包含氯組分、溴組分和三氯化氮的氯進料的蒸餾系統(tǒng)，其中所述蒸餾系統(tǒng)形成具有基于每百萬重量份經提純的氯氣為小于20重量份所述溴組分的所述經提純的氯氣且形成包含液態(tài)氯和所述溴組分的餾出物，所述系統(tǒng)包括 A.具有上端、下端、延伸通過所述上端和下端的垂直軸線的蒸餾塔，其中所述上端具有比所述下端直徑更大的直徑，且其中所述蒸餾塔包括多個用于在蒸氣與冷凝物之間提供蒸氣-液體界面的水平塔盤； B.置于所述蒸餾塔上方、與所述蒸餾塔的所述上端流體連接且與所述蒸餾塔具有共同軸線的回流冷凝器；和 C.置于所述蒸餾塔下方且與該蒸餾塔的所述下端流體連接的再沸器，其中所述回流冷凝器、所述再沸器和所述蒸餾塔的蒸氣輸入裝置與流量控制設備電連接以控制蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)中的速率；且所述方法進ー步包括作為從所述回流冷凝器流入所述蒸餾塔的所述上端的冷凝物量的函數(shù)以及作為由所述再沸器形成的蒸氣量的函數(shù)通過蒸汽輸入裝置控制蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)中的速率的步驟。
26.如權利要求25的蒸餾塔，其中所述回流冷凝器進ー步定義為反沖冷凝器。
27.如權利要求25的蒸餾系統(tǒng)，其中所述蒸餾塔的所述上端與下端的直徑之比為2 :ト8 : I。
28.如權利要求25的蒸餾系統(tǒng)，其中所述氯組分包含液態(tài)分子氯和氣態(tài)分子氯，且所述溴組分包含分子溴和ー氯化溴。
29.如權利要求28的蒸餾系統(tǒng)，其中所述氯進料進ー步包含水和四氯化碳。
30.如權利要求29的蒸餾系統(tǒng)，其中氯進料基本上由所述氯組分、所述分子溴、所述ー氯化溴、所述三氯化氮、所述水和所述四氯化碳組成。
31.如權利要求25的蒸餾系統(tǒng)，進一歩包括與所述蒸餾塔流體連接的中和塔以中和所述餾出物。
32.如權利要求31的蒸餾系統(tǒng)，其中所述中和塔包含選自金屬氫氧化物、金屬亞硫酸鹽及其組合的還原劑以及金屬還原催化劑以中和所述液態(tài)氯、所述分子溴和所述ー氯化溴。
33.如權利要求25的蒸餾系統(tǒng)，其與用于使所述經提純的氯氣與ー氧化碳反應以生成光氣的光氣反應器流體連接。
34.一種控制蒸氣從蒸發(fā)器至蒸餾系統(tǒng)的流動的方法，其中所述蒸餾系統(tǒng)包括具有上端、下端和蒸氣-液體接觸設備的蒸餾塔，置于所述蒸餾塔上方且與該蒸餾塔上端流體連接以將所述蒸氣冷凝成冷凝物從而使得所述冷凝物流入蒸餾塔上端的回流冷凝器，以及置于所述蒸餾塔下方且與該蒸餾塔下端流體連接以加熱所述冷凝物的再沸器；其中所述回流冷凝器、再沸器和蒸餾塔的蒸氣輸入裝置與流量控制設備電連接以控制蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)中的速率；所述方法包括如下步驟 A.將所述蒸氣引入所述蒸餾塔中； B.將所述蒸氣在回流冷凝器中冷凝以形成冷凝物； C.在所述再沸器中加熱該冷凝物；和 D.作為由所述回流冷凝器流入所述蒸餾塔上端的冷凝物量的函數(shù)且作為由所述再沸器形成的蒸氣量的函數(shù)用流量控制設備控制蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)中的速率，從而使所述冷凝物在蒸餾塔中的積聚降至最低。
35.如權利要求34的方法，其中所述蒸餾塔具有延伸通過所述上端和下端的垂直軸線以及在所述上端與下端之間延伸的水平軸線，其中所述上端具有比下端直徑更大的直徑，且其中所述蒸氣-液體接觸設備進一歩定義為多個用于在蒸氣和冷凝物之間提供蒸氣-液體界面的水平塔盤。
36.如權利要求34的方法，其中所述蒸餾塔的上端具有大于或等于0.5米的直徑，且所述蒸餾塔的下端具有小于0. 5米的直徑。
37.如權利要求34的方法，其中所述回流冷凝器進ー步定義為反沖冷凝器。
38.如權利要求34的方法，其中所述蒸餾系統(tǒng)進一歩包括與所述蒸餾塔流體連接的中和塔。
39.如權利要求34的方法，其中所述蒸氣包含氯組分、溴組分和三氯化氮，且所述方法進ー步包括形成具有基于每百萬重量份經提純的氯氣為小于20重量份溴組分的經提純的氯氣以及形成包含液態(tài)氯和溴組分的餾出物的步驟。
40.如權利要求39的方法，其中所述溴組分包含分子溴和ー氯化溴。
41.如權利要求40的方法，其中所述蒸氣進ー步包含水和四氯化碳。
42.如權利要求41的方法，其中所述蒸氣基本上由氯組分、分子溴、一氯化溴、三氯化氮、水和四氯化碳組成。
43.如權利要求40的方法，其中所述蒸餾系統(tǒng)進一歩包括與所述蒸餾塔流體連接且包含選自金屬氫氧化物、金屬亞硫酸鹽及其組合的還原劑以及還原催化劑以中和所述液態(tài)氯、分子溴和ー氯化溴的中和塔。
44.如權利要求39的方法，進ー步包括同時進行的取出經提純的氯氣的步驟和取出餾出物的步驟。
45.如權利要求39的方法，其中所述蒸餾系統(tǒng)與用于使ー氧化碳與經提純的氯氣反應的光氣反應器流體連接，且其中所述方法進ー步包括使一氧化碳與經提純的氯氣反應以生成光氣的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提純包含氯組分、溴組分和三氯化氮的氯進料的方法。所述方法包括如下步驟將所述氯進料引入蒸發(fā)器中，在所述蒸發(fā)器中加熱該氯進料以形成蒸氣，將所述蒸氣引入蒸餾系統(tǒng)以提供經提純的氯氣、包含液態(tài)氯和溴組分的餾出物以及包含三氯化氮底部組分。所述方法還包括如下步驟在回流冷凝器中冷凝所述蒸氣，在再沸器中加熱冷凝物，從所述蒸餾系統(tǒng)中取出經提純的氯氣以及從所述蒸餾系統(tǒng)中取出餾出物。
文檔編號C01B7/07GK102666371SQ201080051493
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權日2009年11月13日
發(fā)明者J·雅各布斯, S·D·加格農 申請人:巴斯夫歐洲公司