一種低能耗低損失的氯乙烯精餾工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種低能耗低損失的氯乙烯精餾工藝，特別是電石法生產(chǎn)氯乙烯過(guò)程 中降低能耗、減少氯乙烯和乙炔損失的精餾工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 氯乙烯（簡(jiǎn)稱(chēng)VCM)是生產(chǎn)聚氯乙烯（簡(jiǎn)稱(chēng)PVC)的原料，由于PVC材料的廣泛應(yīng)用而 被大量生產(chǎn)。生產(chǎn)氯乙烯的方法主要有兩種，乙烯氧氯化法和乙炔法，乙炔法也稱(chēng)為電石 法，國(guó)內(nèi)的PVC生產(chǎn)企業(yè)一般均采用電石法生產(chǎn)氯乙烯。由電石法得到的粗氯乙烯氣體中往 往含有乙炔、乙醛、氮?dú)狻⒀鯕?、二氯乙烯、二氯乙烷、三氯乙烯等輕重組分雜質(zhì)，需要經(jīng)過(guò)精 餾過(guò)程除去雜質(zhì)才能得到純度非常高的氯乙烯產(chǎn)品供PVC聚合用。
[0003] 氯乙烯的精餾過(guò)程通常由氣體液化脫水、脫除輕組分、脫除重組分等過(guò)程組成，如 附圖1所示。壓縮過(guò)程過(guò)來(lái)的粗氯乙烯氣體先進(jìn)入全凝器將絕大部分氯乙烯氣體液化，液體 進(jìn)入水分離器脫除部分水分后經(jīng)栗輸送到低沸塔;在低沸塔脫除粗氯乙烯中的輕組分如乙 炔、乙醛、氮?dú)?、氧氣等，塔頂?shù)玫降暮新纫蚁┑妮p組分氣體同全凝器的未凝氣一同進(jìn)入 尾氣冷凝器進(jìn)一步冷凝回收氯乙烯;尾氣冷凝器的冷凝液進(jìn)入水分離器再進(jìn)入低沸塔，不 凝的尾氣去變壓吸附或其它回收裝置回收其中的乙炔和氯乙烯;低沸塔塔底的不含輕組分 的氯乙烯液體依靠壓差自流或者用栗輸送的方式進(jìn)入到高沸塔，在高沸塔脫除重組分如二 氯乙烯、二氯乙烷、三氯乙烯等，塔頂?shù)玫礁呒兌鹊穆纫蚁怏w即為最終產(chǎn)品可供PVC聚合 使用，塔底的尚沸物進(jìn)一步精饋回收氣乙稀及^氣乙燒等廣品。
[0004] 雖然此精餾工藝在國(guó)內(nèi)PVC生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用最廣，但存在一些不合理的地方導(dǎo)致能 源消耗多、氯乙烯及乙炔損失多等問(wèn)題： (1) 全凝器完全采用5°C冷凍水進(jìn)行冷凝，消耗大量冷凍水，不利于節(jié)能，同時(shí)，全凝器 冷凝溫度偏高(25~30°C)，由于水在氯乙烯中的溶解度隨溫度升高而增大，故水分離器分 離出的水較少，進(jìn)入精餾塔的水較多，從而加劇了塔內(nèi)氯乙烯自聚的程度； (2) 在一個(gè)設(shè)備內(nèi)將絕大部分的氯乙烯冷凝成液體，將會(huì)使液體中夾帶的乙炔、惰氣等 氣體較多，參與低沸塔-尾氣冷凝器-水分離器-低沸塔循環(huán)的氯乙烯及其它組分的量也隨 之增大，增加了生產(chǎn)負(fù)荷影響產(chǎn)品質(zhì)量； (3) 由于尾氣冷凝器的冷凝液與粗氯乙烯液體的組成及溫度均不同，混合后再進(jìn)入低 沸塔，降低了低沸塔的精餾效率，增加了能源消耗； (4) 尾氣冷凝器排放的尾氣中含有乙炔和大量的氯乙烯，雖然一些企業(yè)采用了變壓吸 附或其它方法進(jìn)行回收，但受多方面條件的限制回收的效率較低，白白消耗了許多能源，還 使得大量乙炔和氯乙烯排放到大氣中，不僅對(duì)企業(yè)造成很大經(jīng)濟(jì)上的損失，還污染了環(huán)境。
[0005] 中國(guó)專(zhuān)利CN102516023B公開(kāi)了一種氯乙烯的精餾工藝，將低沸塔的塔頂冷凝器外 置，冷凝液進(jìn)入一個(gè)緩沖罐，經(jīng)栗把冷凝液打入到低沸塔頂部，可以調(diào)節(jié)低沸塔的回流比進(jìn) 而控制氯乙烯中乙炔的含量。中國(guó)專(zhuān)利CN102675034B公開(kāi)了一種氯乙烯單體提純的方法， 先用物理吸附的方式除去氯乙烯氣體中的無(wú)機(jī)雜質(zhì)和水，然后再在低溫、真空環(huán)境下精餾 分離不同沸點(diǎn)的物質(zhì)，得到氯乙烯氣體。上述第一個(gè)專(zhuān)利只是從調(diào)節(jié)回流比的角度對(duì)低沸 塔進(jìn)行了改進(jìn)，沒(méi)能從整體上對(duì)現(xiàn)有的精餾工藝加以?xún)?yōu)化;第二個(gè)專(zhuān)利采用完全不同的方 式提純氯乙烯單體，但是操作過(guò)程中條件要求苛刻、能耗高、停留時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備利用率低，不 適用于工業(yè)化連續(xù)大生產(chǎn)。
[0006] 本發(fā)明的目的在于解決傳統(tǒng)氯乙烯精餾工藝中普遍存在的問(wèn)題，提供一種低能耗 低損失的氯乙烯精餾工藝，從整體上對(duì)現(xiàn)有精餾工藝進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，從而降低能耗、減少氯 乙烯和乙炔的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有精餾工藝進(jìn)行改進(jìn)，主要體現(xiàn)在分兩級(jí)冷凝粗 氯乙烯氣體、尾氣冷凝器冷凝液?jiǎn)为?dú)脫水進(jìn)低沸塔以及低沸塔頂氣體直接回用去轉(zhuǎn)化單 元，其具體工藝流程如下:粗氯乙烯氣體的冷凝液化分為兩級(jí)，分別用循環(huán)水和冷凍水將絕 大部分氣體冷凝成液體，粗氯乙烯液體進(jìn)入水分離器，未冷凝的氣體進(jìn)入尾氣冷凝器;在水 分離器內(nèi)脫水后的粗氯乙烯液體經(jīng)栗輸送至低沸塔，尾氣冷凝器的冷凝液同樣經(jīng)水分離器 脫水后進(jìn)入低沸塔，在低沸塔內(nèi)脫除輕組分;低沸塔塔頂含乙炔和氯乙烯的氣體經(jīng)深冷后 冷凝液回流至塔內(nèi)，氣體則返回到轉(zhuǎn)化單元利用其中的乙炔進(jìn)行轉(zhuǎn)化;低沸塔塔底的粗氯 乙烯液體進(jìn)入高沸塔，脫除高沸物后塔頂?shù)玫胶虾跻蟮穆纫蚁怏w產(chǎn)品；水分離器脫除 的廢水和高沸塔塔底的高沸物分別收集儲(chǔ)存，回收其中的氯乙烯和二氯乙烷等。
[0008] 本發(fā)明所述的粗氯乙烯液化過(guò)程需要三個(gè)全凝器，全凝器I用循環(huán)水把粗氯乙烯 氣體冷凝至30~40°C，冷凝的液體進(jìn)入全凝器II用冷凍水冷卻至15~25°C后進(jìn)入水分離器 I;全凝器I未冷凝的氣體進(jìn)入全凝器III用冷凍水冷凝至15~25°C，其冷凝液也進(jìn)入水分離 器I，未冷凝的氣體去尾氣冷凝器;從高到低安排全凝器I、全凝器II、水分離器I的位置，以 及全凝器III與水分離器I的位置，設(shè)備間具有一定的高度差保證液體能夠從前一設(shè)備自流 進(jìn)入下一設(shè)備。
[0009] 本發(fā)明所述的尾氣冷凝器用-35°C的冷凍鹽水冷凝，氣相出口溫度為-10~_20°C， 尾氣去變壓吸附或其它回收裝置回收乙炔和氯乙烯，冷凝液在水分離器II脫水后流入低沸 塔;從高到低安排尾氣冷凝器、水分離器II、低沸塔的位置，設(shè)備間具有一定的高度差保證 液體能夠從前一設(shè)備自流進(jìn)入下一設(shè)備;水分離器I、II排放廢水的頻率均為次/2h，將廢水 統(tǒng)一排放至廢水罐中回收其中的氯乙烯。
[0010] 本發(fā)明所述的各設(shè)備的壓力控制分別為尾氣冷凝器的氣相出口的壓力為0.45~ 0 · 55MPa(表壓）；低沸塔塔頂壓力為0 · 45~0 · 55MPa(表壓），塔釜壓力為0 · 48~0 · 58MPa(表 壓）；高沸塔塔頂壓力為〇 · 25~0 · 35MPa(表壓），塔釜壓力為0 · 3~0 · 4MPa(表壓）。
[0011] 本發(fā)明所述的低沸塔和高沸塔均是帶有內(nèi)回流冷凝器和再沸器的篩板塔，塔板數(shù) 為30~50塊;低沸塔的進(jìn)料位置在塔的上部，水分離器II中液體進(jìn)料位置比水分離器I的進(jìn) 料位置高2~4塊塔板，塔頂深冷器的冷凝液同水分離器II中的液體在同一進(jìn)料口進(jìn)入低沸 塔;低沸塔回流比為1~10,塔頂冷凝器的溫度為25~35°C，塔頂深冷器的溫度為10~20°C， 塔釜溫度為38~42°C;高沸塔的進(jìn)料位置在塔的中下部，回流比為0.01~1，塔頂冷凝器的 溫度為20~30°C，塔釜溫度為30~40°C，塔底高沸物排入儲(chǔ)罐回收VCM和二氯乙烷等。
[0012] 與傳統(tǒng)的氯乙烯精餾工藝相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是粗氯乙烯氣體冷凝液 化階段使用循環(huán)水代替部分冷凍水，節(jié)約冷凍水用量50%以上，且用冷凍水深度冷卻氯乙烯 液體可以將進(jìn)入水分離器的液體冷卻到較低溫度，從而增加了水分離器的分水效果，降低 進(jìn)入低沸塔的氯乙烯中的水含量;二是分級(jí)冷凝粗氯乙烯氣體，大幅度減少了進(jìn)入低沸塔 的液體中惰氣的量，減輕了低沸塔的生產(chǎn)負(fù)荷，提高了精餾收率，節(jié)約了能源;三是去掉了 低沸塔-尾氣冷凝器-水分離器-低沸塔的循環(huán)過(guò)程，在很大程度上降低了能源消耗，提高了 精餾效率；四是低沸塔塔頂氣體經(jīng)過(guò)一級(jí)深冷后返回到轉(zhuǎn)化單元，減輕了低沸塔塔頂壓力 的波動(dòng)，直接把大量未轉(zhuǎn)化的乙炔應(yīng)用于轉(zhuǎn)化，不僅縮短了乙炔回用的過(guò)程，節(jié)約了能源， 而且降低了乙炔的損失;五是低沸塔塔頂?shù)臍怏w不再進(jìn)入尾氣冷凝器，大幅度減少了尾氣 的量，減輕了變壓吸附或其它回收裝置的負(fù)擔(dān)，從而減少了能源的消耗，且降低了氯乙烯和 乙炔的損失。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為傳統(tǒng)的氯乙烯精餾工藝流程示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明提供的氯乙烯精餾工藝流程示意圖。
[0015] 其中，1是全凝器1，2是全凝器II，3是全凝器III，4是水分離器1，5是尾氣冷凝器，6 是低沸塔進(jìn)料栗，7是低沸塔，8是高沸塔，9是水分離器II，10是低沸塔塔頂深冷器，S1是粗 氯乙烯氣體，S2是廢水，S3是尾氣，S4是氯乙烯產(chǎn)品，S5是高沸物，S6是回轉(zhuǎn)化的氣體。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明提供了一種低能耗低損失的氯乙烯精餾工藝，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例以及 與傳統(tǒng)精餾工藝對(duì)比的對(duì)比例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。
[0017] 實(shí)施例1、2的工藝流程如圖2所示，粗氯乙烯氣體S1進(jìn)入全凝器I 1，用循環(huán)水冷卻 粗氯乙烯氣體，冷凝液進(jìn)入全凝器II 2,不凝氣進(jìn)入全凝器III 3;在全凝器II 2、全凝器 III 3內(nèi)用冷凍水冷卻粗氯乙烯液體、氣體，冷凝液進(jìn)入水分離器I 4,不凝氣體進(jìn)入尾氣冷 凝器5;水分離器I 4內(nèi)的液體脫水后經(jīng)低沸塔進(jìn)料栗6輸送到低沸塔7的上部，尾氣冷凝器5 用冷凍鹽水冷卻氣體，其冷凝液在水分離器II 9內(nèi)脫水后也進(jìn)入低沸塔7的上部，不凝的尾 氣S3則去變壓吸附或其它回收裝置回收氯乙烯和乙炔，兩個(gè)水分離器排放廢水的頻率均為 2h/次，廢水S2進(jìn)入廢水罐以回收氯乙烯;在低沸塔7內(nèi)脫除輕組分，塔底得到不含輕組分的 粗氯乙烯液體，塔頂含有氯乙烯的氣體進(jìn)入塔頂深冷器10用冷凍水冷卻，液體回流至塔內(nèi)， 不凝氣體S6則返回到轉(zhuǎn)化單元;低沸塔7塔底的粗氯乙稀液體進(jìn)入高沸塔8的中下部，控制 高沸塔8的操作條件，塔頂?shù)玫铰纫蚁怏w產(chǎn)品S4,塔底的高沸物S5進(jìn)入儲(chǔ)罐以回收氯乙烯 和二氯乙烷等。
[0018] 對(duì)比例的精餾工藝流程如圖1所示，粗氯乙烯氣