CN103214343B - 一种脱除电石法液态氯乙烯单体中微水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脱除电石法液态氯乙烯单体中微水的方法，利用物理换热技术初步脱除氯乙烯单体微水，再利用化学吸附剂，将氯乙烯单体中的微水脱除至50ppm以下，通过热传递技术实现其再生利用。该技术属于电石生产PVC工艺节能技术领域。所述方法包括：将含水量在1000ppm左右的氯乙烯单体经过物理热交换技术，实现微水脱除到200ppm以下，在利用化学吸附剂将氯乙烯单体中微水降至50ppm以下。本发明工艺简便，操作条件可控等优点，换热设备与吸附剂均可实现再生，成本低廉。

Description

一种脱除电石法液态氯乙烯单体中微水的方法

技术领域

本发明属于电石法生产PVC技术领域，特别是涉及一种脱除电石法液体氯乙烯单体中微水的方法。

背景技术

在电石法氯乙烯单体的生产过程中，水不可避免地被带入到系统中。水的存在会导致氯乙烯过氧化物发生水解反应，生成氯化氢(遇水变为盐酸)、甲酸、甲醛等酸性物质，腐蚀钢质设备，生成的铁离子进一步影响PVC树脂的质量。铁离子的存在还促使系统中的氧与氯乙烯单体反应生成过氧化物。后者既能重复水解，又能引发氯乙烯单体聚合，生成低聚合度的PVC，使精馏系统发生自聚阻塞，严重影响正常生产。

常见的氯乙烯单体脱水的通用方法有两种：一种是固碱干燥器脱水，另一种是近几年出现的变温吸附脱水新工艺。固碱脱水装置的前期投资相对较少，并能够适应含水量较高的氯乙烯单体脱水，但是后期运行成本较高；变温吸附脱水装置的虽然比固体碱脱水效果好，但是前期投资较高。表1和表2分别列出了两种脱水方法的脱水效果（参见宋晓玲，氯乙烯单体脱水工艺的比较，聚氯乙烯，2010，38（7）：12-17）。由表中看出虽然两种都具有一定除水效果，然后处理后氯乙烯单体中的水分仍然大于50ppm。

表l固碱脱水装置前后氯乙烯单体中含量水

表2变温吸附塔前后氯乙烯单体中含水量

目前，大部分氯乙烯单体生产企业采用以上两种脱水方法。以下专利也公开了几种效果较好的脱水方法。

【200810044702.4】发明了一种氯乙烯脱水方法及实施该方法的装置，是采用重力沉降脱水和液－液旋流分离相结合的方法实现氯乙烯单体的脱水处理，该发明使含水液态氯乙烯的脱水效果更加理想，同时还可有效去除单体中的固体杂质，进而可提高聚氯乙烯产品的质量。

【201120075416.1】公开了一种对氯乙烯单体气相进行脱水的过滤装置，包括进料口、上下部罐槽、聚结滤芯、气体排出口等，聚结滤芯分为一级滤芯和二级滤芯。滤芯采用具有憎水性的金属过滤网、玻纤和腈纶混纺布构成的过滤材料、玻纤编织布、玻纤网以及无纺布等材料，可实现连续地、高效地对氯乙烯中的水分进行分离。

【201120513247.5】发明了一种氯乙烯脱水装置，装置中设有液滴倍增纤维填料组件和分离特殊板组式分离组件，分离罐内还设有用于稳定两相界面、防止水相夹带的物料分散相排放的小筒。分离罐内设有稳定的分离罐内流场、减少出料夹带、增强分离效果的涡流挡板。

然而以上专利所涉及的设备略为复杂，一次性成本较大，且脱水后氯乙烯单体含水量大于50ppm，考虑到水含量越低，危害越小。与其他类似脱水工艺相比，本发明的特点在于，氯乙烯单体脱水时的状态为液态，结合液态氯乙烯单体中微水的存在形式，经过简单的物理换热方式，实现氯乙烯单体中的大部分水结冰，通过固液分离，考虑到延长化学吸附剂的再生周期，物理换热尽量实现水脱除至200ppm以下，再通过精细化学吸附法将剩余的微水脱除至50ppm以下。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种脱除电石法液态氯乙烯单体中微水的方法，即将含有1500-700ppm左右微水的氯乙烯单体，经过低温冷冻与化学吸附串联脱水处理后，含水量小于50ppm。

本发明技术解决方案：一种脱除电石法液态氯乙烯单体中微水的方法，步骤为：将含水量在500～1500ppm的液态氯乙烯单体经过物理换热器，再经液固分离获得含水量在200ppm以下的氯乙烯单体，然后经过吸附剂脱水，获得液态氯乙烯单体中的微水含量小于50ppm；所述液态氯乙烯单体经过物理换热器的进口温度为0～50℃，经过物理换热器的出口温度为-30-0℃。

所述液态氯乙烯单体在经过物理换热器前的含水量为500～1000ppm，进一步优选为600～700ppm。这里主要考虑到气态氯乙烯碱液洗涤后，进入储罐前，加压变成液态含水量。

所述吸附剂包括：分子筛类吸附剂或无机物化学吸附剂。其中分子筛类吸附剂包括：3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛或13X分子筛；无机物化学吸附剂包括无水氯化钙、无水硫酸镁、无水硫酸钠、固体碱、浓硫酸、氧化钙或五氧化二磷。吸水能力强，便于再生，且再生条件容易控制。

所述物理换热器采用冷冻换热方式。

所述液态氯乙烯单体经过物理换热器的进口温度为50～10℃，进一步优选为30～20℃；经过物理换热器出口温度为-30～0℃，进一步优选为-20～-10℃。选择这样的温度范围，既满足了冷冻脱水要求，又起到换热节能效果。

本发明的工艺包括两个阶段，第一个阶段液态氯乙烯单体经低温冷冻，将含水量1500-700ppm的氯乙烯单体降至含水量200ppm以下。第二个阶段为低温冷冻后的液体单体，经过化学吸附脱水，水含量降至50ppm以下。

液态氯乙烯单体冷冻装置采用化工领域常用物理热交换装置，如列管式换热器，使得20℃的液态氯乙烯单体，在较短时间内降低至-20℃左右，实现液态氯乙烯单体中游离微水形成小冰晶或冰粒，再经过固液分离装置，将其分离。

物理换热后的液态氯乙烯单体，再经过吸附塔的脱水吸附剂的作用，将剩余微水脱除至50ppm以下，吸附脱水剂包括各类分子筛、沸石吸附剂、无水氯化钙、无水硫酸镁、无水硫酸钠等。

工业生产中，冷冻塔和吸附塔均可按照生产能力进行定周期再生，再生气利用200℃左右的氮气即可。整个流程如图1所示。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明涉及一种脱除液态氯乙烯单体中微水方法，利用物理换热技术初步脱除液态氯乙烯单体微水，再利用化学吸附剂，将液态氯乙烯单体中的微水脱除至50ppm以下，通过热传递技术实现其再生利用。该技术属于电石生产PVC工艺节能技术领域。所述方法包括：将含水量在1000ppm左右的液态氯乙烯单体经过物理热交换技术，实现微水脱除到200ppm以下，在利用化学吸附剂将液态氯乙烯单体中微水降至50ppm以下。本发明工艺简便，操作条件可控等优点，换热设备与吸附剂均可实现再生，成本低廉。

物理换热、过滤分离、化学吸附微水，热风再生等步骤，获得微水含量小于50ppm的高纯液态氯乙烯单体，实现PVC行业的节能与产品高值化。

本发明的原理：本利用物理换热技术初步脱除液态氯乙烯单体微水，再利用吸附剂，将液态氯乙烯单体中的微水脱除至50ppm以下，通过热传递技术实现其再生利用，本发明属于电石生产PVC工艺节能技术领域，本发明工艺简便，操作条件可控等优点，换热设备与吸附剂均可实现再生，成本低廉。

附图说明

图1为本发明的液体氯乙烯单体脱水流程图；

图2为经物理换热后不同温度下液态氯乙烯单体含水量；

图3为10g吸附剂处理15ml液态氯乙烯单体后含水量。

其中：1流量计，2冷冻塔，3温度计，4吸附塔，5冷介质入口，6冷介质出口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。

如图1所示，一定流量的氯乙烯单体经流量计1进入冷冻塔2后，主要的游离水以冰晶的形式被固定在冷冻塔2内，剩余200-100ppm的微水在氯乙烯单体中，再经过吸附塔4实现微水的吸附脱除。冷冻塔2脱水的目的是为了降低大部分游离水缓解吸附塔4的压力，延长吸附周期。

如图2所示，为经换热后氯乙烯单体温度对其含水量的影响。如果温度选择的好，即可节能又可以提高脱水效果。

如图3所示，为-10℃15ml氯乙烯单体经过10g吸附剂脱水后含水量。低温快速吸附脱水是选择吸附剂重要条件。

本发明将一定流量的液体氯乙烯单体通过冷冻塔，实现由0～50℃，降至-30～0℃，在经过冷冻塔中的固液分离装置，实现冰与液态氯乙烯的分离，分离后液态氯乙烯再经过吸附塔实现，微水的脱除，最终降至50ppm以下，具体实施例如下：

1．20℃含水量为823ppm液态氯乙烯，经过物理换热器（冷冻介质温度-27℃）后温度为-15℃，经过换热器内置的液固分离装置，其含水量为195ppm，再进入装有无水氯化钙作为吸附剂的吸附塔，水分含量下降至43ppm。

2．22℃含水量为747ppm液态氯乙烯，经过物理换热器（冷冻介质温度-30℃）后温度为-10℃，经过换热器内置的液固分离装置，其含水量为215ppm，再进入装有无水硫酸镁作为吸附剂的吸附塔，水分含量下降至47ppm。

3．23℃含水量为800ppm液态氯乙烯，经过物理换热器（冷冻介质温度-35℃）后温度为-17℃，经过换热器内置的液固分离装置，其含水量为185ppm，再进入装有4A分子筛作为吸附剂的吸附塔，水分含量下降至39ppm。

4．27℃含水量为1135ppm液态氯乙烯，经过物理换热器（冷冻介质温度-35℃）后温度为-20℃，经过换热器内置的液固分离装置，其含水量为203ppm，再进入装有3A分子筛作为吸附剂的吸附塔，水分含量下降至48ppm。

5．21℃含水量为915ppm液态氯乙烯，经过物理换热器（冷冻介质温度-30℃）后温度为-10℃，经过换热器内置的液固分离装置，其含水量为187ppm，再进入装有无水硫酸钠作为吸附剂的吸附塔，水分含量下降至46ppm。

6．17℃含水量为769ppm液态氯乙烯，经过物理换热器（冷冻介质温度-28℃）后温度为-13℃，经过换热器内置的液固分离装置，其含水量为175ppm，再进入装有5A分子筛作为吸附剂的吸附塔，水分含量下降至41ppm。

7．15℃含水量为749ppm液态氯乙烯，经过物理换热器（冷冻介质温度-29℃）后温度为-15℃，经过换热器内置的液固分离装置，其含水量为155ppm，再进入装有13X分子筛作为吸附剂的吸附塔，水分含量下降至39ppm。

8．19℃含水量为856ppm液态氯乙烯，经过物理换热器（冷冻介质温度-25℃）后温度为-8℃，经过换热器内置的液固分离装置，其含水量为225ppm，再进入装有无水浓硫酸作为吸附剂的吸附塔，水分含量下降至43ppm。

需要说明的是，按照本发明上述各实施例，本领域技术人员是完全可以实现本发明独立权利要求及从属权利的全部范围的，实现过程及方法同上述各实施例；且本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种脱除电石法液态氯乙烯单体中微水的方法，其特征在于步骤为：将含水量在500～1500ppm的液态氯乙烯单体经过物理换热器，再经液固分离获得含水量在200ppm以下的氯乙烯单体，然后经过吸附剂脱水，获得液态氯乙烯单体中的微水含量小于50ppm；所述液态氯乙烯单体经过物理换热器的进口温度为10～50℃，经过物理换热器的出口温度为-20-0℃；所述吸附剂包括：分子筛类吸附剂或无机物化学吸附剂；所述无机物化学吸附剂包括无水氯化钙、无水硫酸镁、无水硫酸钠、固体碱、浓硫酸、氧化钙或五氧化二磷；所述分子筛类吸附剂包括：3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛或13X分子筛。

2.根据权利要求1所述的脱除电石法液态氯乙烯单体中微水的方法，其特征在于：所述液态氯乙烯单体在经过物理换热器前的含水量为500～1000ppm。

3.根据权利要求1所述的脱除电石法液态氯乙烯单体中微水的方法，其特征在于：所述液态氯乙烯单体在经过物理换热器前的含水量为600～700ppm。

4.根据权利要求1-3任意之一所述的脱除电石法液态氯乙烯单体中微水的方法，其特征在于：所述物理换热器采用冷冻换热方式。

5.根据权利要求1-3任意之一所述的脱除电石法液态氯乙烯单体中微水的方法，其特征在于：所述液态氯乙烯单体经过物理换热器的进口温度为20～30℃，经过物理换热器出口温度为-20～-10℃。