CN102675034B - 一种氯乙烯单体的提纯系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种氯乙烯单体的提纯系统，包括以下组成部分：1）装有NaOH溶液的装置；2）与1）相连的填充有石灰和分子筛的第一耐压不锈钢装置；3）与2）相连的填充有分子筛的第二耐压不锈钢装置；4）与3）相连的控温瓶，其作为储气瓶；5）若干个并联连接的-78℃低温收集瓶；6）与4）和5）相连的真空泵；7）与5）相连的U型压力计；8）用于连接的气路系统。本发明还提供了一种氯乙烯单体的提纯方法。本发明具有如下技术效果：在特定温度的小环境下，进行可控低温全封闭精馏；低能耗、无毒、废物排空，环境友好，成本低，产品纯度高废物排空，避免实验人员受到身体伤害和环境污染。

Description

一种氯乙烯单体的提纯系统及其方法

技术领域

本发明提供一种氯乙烯单体的提纯系统及其方法，涉及有毒有害气体提纯技术领域。

技术背景

氯乙烯（CH₂=CHCl）， 分子量 62.50，在室温下是无色有毒的气体，有醚样的气味。液体的密度0.912lg／cm³。沸点-13.9℃。凝固点-160℃。自燃点472℃。临界温度142℃。临界压力55.2Pa。微溶于水，溶于甲醇、乙醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。

目前，氯乙烯的生产方法主要有以下三种：1）乙炔法；2）乙烯氧氯化法 ；3）混合烯炔法。

我国于1958年开始采用乙炔法生产氯乙烯，至今仍是生产氯乙烯的主要生产方法之一。乙炔法氯乙烯工艺在生产能力和产量上超过氯乙烯生产总量的一半以上，特别是近几年,随着国际油价的不断上涨，乙烯法氯乙烯的成本居高不下，显示出乙炔法氯乙烯生产成本的优越性。

乙炔法（俗称“电石法”）生产氯乙烯单体的原理如下：在氯化汞催化剂存在下，乙炔与氯化氢加成直接合成氯乙烯。其过程可分为乙炔的制取和精制，氯乙烯的合成以及产物精制三部分。在乙炔发生器中，电石与水反应产生乙炔，经精制并与氯化氢混合、干燥后进入列管式反应器。管内装有以活性炭为载体的氯化汞（含量一般为载体质量的10%）催化剂。反应在常压下进行，管外用加压循环热水（97～105℃）冷却，以除去反应热,并使床层温度控制在180～200℃。乙炔转化率达99%，氯乙烯收率在95%以上。

目前我国所使用的氯乙烯单体的主要来源即为乙炔法所生产的，在工业生产中常用精馏塔对其进行提纯精馏流程为：水分离器中的粗氯乙烯溢流进入低沸塔, 与塔内上升气流在塔盘上进行传质、传热, 低沸点物质经塔顶冷凝器冷凝后,液相作为塔内回流, 气相进入尾气冷凝器进行深度冷凝。除去低沸物的粗氯乙烯进入高沸物塔, 在塔内蒸出的氯乙烯气体被塔顶冷凝器部分冷凝后作为塔内回流, 剩余气相进入成品冷凝器作为成品单体进行收集，塔底高沸点物质排放至高沸物贮槽。成品冷凝器中的氯乙烯单体纯度一般在96%~98%之间，杂质以水为主，其次为1,1-二氯乙烷，乙炔等，同时还含有极少量的乙烯基乙炔、二氯乙烯、三氯乙烷等杂质。 

然而在一些特殊行业中对氯乙烯单体纯度要求较高，例如国家标准物质的研制，需要使用纯度高于99%的氯乙烯单体，

因此，由上述精馏过程得到的氯乙烯单体无法满足对纯度要求较高的行业需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种氯乙烯单体的提纯方法。

本发明的氯乙烯单体的提纯系统，包括以下组成部分：

1）装有NaOH溶液的装置；

2）与1）相连的填充有石灰和分子筛的第一耐压不锈钢装置；

3）与2）相连的填充有分子筛的第二耐压不锈钢装置；

4）与3）相连的控温瓶，其作为储气瓶；

5）若干个并联连接的-78℃低温收集瓶；

6）与4）和5）相连的真空泵；

7）与5）相连的U型压力计；

    8）用于连接的气路系统。

所述的控温瓶有两个。

所述的-78℃低温收集瓶有五个，为并联连接。

    本发明的氯乙烯单体的提纯方法，包括以下步骤：

    1）氯乙烯原料气在常温下依次通过NaOH溶液，石灰，双重分子筛，去除原料气中多余的无机杂质和水分，进入控温瓶中；

    2）使用真空泵将系统内部抽真空，U型压力计作真空度指示，将收集瓶置于低温环境中；

    3）低温精馏：

    A、将控温瓶的保存温度控制至-16℃，恒温8h，使氯乙烯原料气中沸点低于-16℃的杂质充分汽化，打开第一个-78℃低温收集瓶，收集杂质，待系统平衡后关闭相应阀门，该收集瓶中杂质气体弃去不用；

B、将控温瓶的保存温度控制至-10℃，恒温8h，使氯乙烯原料气中剩余组份沸点低于-10℃的杂质充分汽化，打开第二个-78℃低温收集瓶，收集目标组份氯乙烯，待系统平衡后关闭相应阀门，即为精馏后的氯乙烯产品；再打开第三个-78℃低温的收集瓶，收集目标组份氯乙烯，待系统平衡后关闭相应阀门，以此类推循环，直至将控温瓶中的氯乙烯气体收集完毕。

4）对-78℃低温收集瓶中提纯后的氯乙烯进行成分分析，确保氯乙烯纯度满足预期要求。

本发明的氯乙烯单体的提纯方法的主要工作原理是利用混合气体中各组分沸点差异，通过低温压缩液化分离各组分，实现提纯目的。

利用氯乙烯的沸点与其杂质（异构体和无机气体）之间较大差异的物理化学特性，采用低温精馏的方式，首先低温分离无机气体杂质，然后升温馏出氯乙烯，通过控制馏出温度，分离高沸点异构体杂质。

考虑到氯乙烯的毒性，其精馏过程为全封闭体系，低沸点和高沸点成组分分别储存于压力容器中，进行无害化处理。

本发明具有如下技术效果：在特定温度的小环境下，进行可控低温全封闭精馏；低能耗、无毒、废物排空，环境友好，成本低，产品纯度高废物排空，避免实验人员受到身体伤害和环境污染。与现有技术相比，本发明具有操作简单，产品纯度高（大于99.95%），精馏体系封闭，低能耗、无毒、废物排空，环境友好，成本低，产品纯度高废物排空等优点。

附图说明

图1是发明的氯乙烯单体的提纯系统结构图和提纯工艺流程图。

其中，1为装有NaOH溶液的装置；2为第一耐压不锈钢装置；3为第二耐压不锈钢装置；4-1、4-2为控温瓶；5-1、5-2、5-3、5-4、5-5为-78℃低温收集瓶；6为真空泵；7为U型压力计，8为流量仪。

具体实施方式

如图1所示，本发明的氯乙烯单体的提纯系统，包括下列组成部分：

1）装有NaOH溶液的装置；

2）与1）相连的填充有石灰和分子筛的第一耐压不锈钢装置；

3）与2）相连的填充有分子筛的第二耐压不锈钢装置；

4）与3）相连的控温瓶，其作为储气瓶；

5）若干个并联连接的-78℃低温收集瓶；

6）与4）和5）相连的真空泵；

7）与5）相连的U型压力计；

    8）用于连接的气路系统。

所述的控温瓶有两个。

所述的-78℃低温收集瓶有五个，为并联连接。

本发明的氯乙烯单体的提纯方法，包括以下步骤：

    1）氯乙烯原料气在常温下依次通过NaOH溶液，石灰，双重分子筛，去除原料气中多余的无机杂质和水分，进入控温瓶中；

    2）使用真空泵将系统内部抽真空，U型压力计作真空度指示，将收集瓶置于低温环境中，可用干冰作为冷却剂，使其温度降至-78℃；

    3）低温精馏：

    A、将控温瓶的保存温度控制至-16℃，恒温8h，使氯乙烯原料气中沸点低于-16℃的杂质充分汽化，打开第一个-78℃低温收集瓶，收集杂质，待系统平衡后关闭相应阀门，该收集瓶中杂质气体弃去不用；

B、将控温瓶的保存温度控制至-10℃，恒温8h，使氯乙烯原料气中剩余组份沸点低于-10℃的杂质充分汽化，打开第二个-78℃低温收集瓶，收集目标组份氯乙烯，待系统平衡后关闭相应阀门，即为精馏后的氯乙烯产品。再打开第三个-78℃低温的收集瓶，收集目标组份氯乙烯，待系统平衡后关闭相应阀门，以此类推循环，直至将控温瓶中的氯乙烯气体收集完毕。控温瓶中剩余液体为氯乙烯原料气中剩余组份沸点高于于-10℃的杂质，弃去不用。

4）对收集瓶中提纯后的氯乙烯进行成分分析，确保氯乙烯纯度满足预期要求。

根据氯乙烯原料气的来源以及氯乙烯原料气的质谱分析可以得知，氯乙烯原料气中杂质成分的组成，确定沸点在-10℃至-16℃的温度区间内的组份只有氯乙烯目标组份，以此方法提纯可以保证氯乙烯提纯后产品的纯度优于99.95%。

Claims (4)

1.一种氯乙烯单体的提纯系统，其特征在于，包括以下组成部分：

1）装有NaOH溶液的装置；

2）与1）相连的填充有石灰和分子筛的第一耐压不锈钢装置；

3）与2）相连的填充有分子筛的第二耐压不锈钢装置；

4）与3）相连的控温瓶，其作为储气瓶；

5）若干个并联连接的-78℃低温收集瓶；

6）与4）和5）相连的真空泵；

7）与5）相连的U型压力计；

    8）用于连接的气路系统。

2.根据权利要求1所述的氯乙烯单体的提纯系统，其特征在于，所述的控温瓶有两个。

3.根据权利要求1所述的氯乙烯单体的提纯系统，其特征在于，所述的-78℃低温收集瓶有五个，为并联连接。

4.使用如权利要求1-3中任意一种所述的氯乙烯单体提纯系统的提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：

    1）氯乙烯原料气在常温下依次通过NaOH溶液，石灰，双重分子筛，去除原料气中多余的无机杂质和水分，进入控温瓶中；

    2）使用真空泵将纯化系统和精馏系统内部抽真空，U型压力计作真空度指示，将收集瓶置于低温环境中；

    3）低温精馏：

    A、将控温瓶的保存温度控制至-16℃，恒温8h，使氯乙烯原料气中沸点低于-16℃的杂质充分汽化，打开第一个-78℃低温收集瓶，收集杂质，待系统平衡后关闭相应阀门，该收集瓶中杂质气体弃去不用；

B、将控温瓶的保存温度控制至-10℃，恒温8h，使氯乙烯原料气中剩余组份沸点低于-10℃的杂质充分汽化，打开第二个-78℃低温收集瓶，收集目标组份氯乙烯，待系统平衡后关闭相应阀门，即为精馏后的氯乙烯产品；再打开第三个-78℃低温的收集瓶，收集目标组份氯乙烯，待系统平衡后关闭相应阀门，以此类推循环，直至将控温瓶中的氯乙烯气体收集完毕；

4）对-78℃低温收集瓶中提纯后的氯乙烯进行成分分析，确保氯乙烯纯度满足预期要求。

Images