CN105669360B - 氯乙烯单体回收工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了氯乙烯单体回收工艺，氯乙烯原料经过聚合反应生成聚氯乙烯后，未参加反应的氯乙烯气态单体经过碱洗工艺处理后，再将除杂的氯乙烯单体进行冷凝、精馏工艺处理，最终完成氯乙烯单体的回收；该回收工艺所回收的氯乙烯单体纯度很高，以回收的氯乙烯单体作为原料再次进行聚合反应可以大幅提高聚合产品的品质，降低部分助剂的使用量。

Description

氯乙烯单体回收工艺

技术领域

本发明涉及聚氯乙烯生产领域，尤其是氯乙烯单体回收工艺。

背景技术

现阶段，聚氯乙烯生产过程中，各氯乙烯生产厂家在回收工段的一般工艺流程为：氯乙烯原料经过聚合反应生成聚氯乙烯后，未参加反应的氯乙烯气态单体经过压缩、冷凝后再作为聚合原料投入到聚合生产中去。

这种氯乙烯单体的回收工艺在实际生产中存在以下缺点：

(1)聚合过程中使用了大量的引发剂、分散剂、阻聚剂、消泡剂、防粘釜剂等助剂，如：过氧化二碳酸二乙基己脂、过氧化新癸酸异丙苯脂、过氧化新癸酸叔丁脂、过氧化(双)3，5，5-三甲基己酰；终止剂：α-甲基苯乙烯、双酚A、丙酮缩氨基硫脲、酸锌等。这些助剂在聚合后的压缩和冷凝工艺过程中随气相单体回到聚合原料中，干扰再次进行聚合反应。并且在系统中不断累积。恶化聚合反应的进行。目前大部分工厂只能加大引发剂等助剂的投入量，以保证聚合反应的正常进行。但是会带来成本上升、聚合产物品质降低的后果，并且也无法解决助剂在系统中积累的问题。

(2)聚合过程之前和聚合过程中会出现大量的氯甲烷和氯乙烷。这些杂质会严重影响聚合产物的品质。因为氯甲烷和氯乙烷和形成聚氯乙烯的鱼眼(鱼眼是衡量聚氯乙烯品质的重要参数)有很大关系，而氯甲烷和氯乙烷在系统中会积累和恶化聚合反应。

(3)在聚合回收的气体中也存在大量的其他物质如乙炔、乙醛、二氯乙烷、三氯乙烷等。这些低沸物和高沸物也会影响聚合物的品质。

可见，现阶段，氯乙烯生产中未参加聚合反应气体的除杂提纯等技术问题仍很难得到有效解决，这部分气相单体由于携带大量未名助剂并且含有氯甲烷、氯乙烷、乙醛等不好去除的杂质，在聚合后的压缩和冷凝工艺过程中随气相单体回到聚合原料中，干扰再次进行聚合反应，在系统中不断累积，恶化聚合反应的进行，并且，这部分气量大小很不稳定(瞬时气量的大小波动很大)，也是造成去除困难的一个方面。目前大部分工厂只能加大引发剂等助剂的投入量，以保证聚合反应的正常进行，但该方法不仅会带来成本上升、聚合产物品质降低的后果，并且也无法解决助剂在系统中积累的问题。

因此，对现有工艺进行改进，提高回收的氯乙烯单体的纯度，进而提高聚合产物品质，具有非常重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种氯乙烯单体回收工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种氯乙烯单体回收工艺，氯乙烯原料经过聚合反应生成聚氯乙烯后，未参加反应的氯乙烯气态单体经过碱洗工艺处理后，再将除杂的氯乙烯单体进行冷凝、精馏工艺处理，最终完成氯乙烯单体的回收，其中，

所述碱洗工艺为：氯乙烯单体以气体形态经过碱洗塔，在40℃-60℃，0.18-0.30MPa的条件下进行碱洗，碱洗液为10-20％NaOH溶液；

所述精馏工艺为：经过碱洗从碱洗塔气相出口出来的气体进入精馏系统，所述精馏系统为低沸塔和/或高沸塔，其中，精馏系统中低沸塔的操作压力为表压0.5-0.55MPa，温度为15-30℃，高沸塔的操作压力为表压0.25-0.35MPa，温度为30-40℃。

优选的，上述氯乙烯单体回收工艺，所述氯乙烯单体以气体形态经过碱洗塔时的压强为0.2-0.3MPa。

优选的，上述氯乙烯单体回收工艺，所述氯乙烯单体以气体形态从碱洗塔下部进入碱洗塔，碱洗液从碱洗塔上部进入碱洗塔，在塔内气液两相逆流操作。

优选的，上述氯乙烯单体回收工艺，所述碱洗塔为板式塔，有20-40层ctst立体传质塔板。

优选的，上述氯乙烯单体回收工艺，碱洗液从碱洗塔上部进入碱洗塔，具体碱洗工段包括：

配碱罐，用于配置NaOH溶液，将配置好的NaOH溶液通过循环泵沿管线输送进入到换热器；

换热器，用于对NaOH溶液进行加温处理，升温后的NaOH溶液沿管线从碱洗塔上部进入碱洗塔；

碱洗塔，用于去除杂质，包括：塔体、塔板、降液板、溢流堰、喷射罩和液封槽，其中，

塔体，为圆筒状结构，用于为其内部的气体和液体创造接触空间；

塔板，为水平塔板，分为很多层，固定于所述塔体内部，每层塔板上开有规则的升气孔，所述升气孔是供塔板下部的气体向上上升的通道；

降液板，与塔板垂直设置，安放在相邻两层塔板之间，是为上层液体提供下降的通道，每层塔板上面会形成一定的液层，这些液体在正常工作的条件下，由于塔内压力的关系，不会从塔板上的升气孔处落下，而会从塔板一侧缓慢流向另一侧的降液板；

溢流堰，是降液板高出塔板的部分，固定在塔板上液体出口一侧，作用是在塔板上维持一定的液层；

喷射罩，均匀分布在塔板的升气孔上(固定方式一般是通过螺栓与塔板连接)，用以提供气体和液体接触的空间，在喷射罩内会有气体液体反应的发生及杂质从气相到液相的传递，所述喷射罩由喷射板和气液分离板搭接组成，该气液分离板与塔板平行设置，所述喷射板上设有喷射孔；

液封槽，设置于最下一层塔板的下面，和最后一层的降液板配合起到液封作用，使得由下方进气口进入的气体只通过塔板上的开孔上升，而不窜入降液板内。

优选的，上述氯乙烯单体回收工艺，所述碱洗液为15-20％NaOH溶液。

优选的，上述氯乙烯单体回收工艺，所述精馏工艺中经过碱洗的气体经过压缩冷凝从低沸塔的中上部进入，低沸物以气相从塔顶出塔；而氯乙烯及高沸物从塔底经自压或泵进入高沸塔中部，氯乙烯单体以气相从高沸塔塔顶出塔，高沸物从塔底出塔。

优选的，上述氯乙烯单体回收工艺，氯乙烯单体以气相从高沸塔塔顶出塔，出塔后的氯乙烯单体进行压缩后经分凝器、全凝器冷凝成为聚合原料等待聚合。

优选的，上述氯乙烯单体回收工艺，所述精馏系统包括低沸塔和高沸塔，氯乙烯单体首先进入低沸塔，低沸塔包括35-45层ctst立体传质塔板，压力为表压0.5-0.55MPa，温度为15-30℃，低沸点的物质(如氧气、氮气、残余二氧化碳、乙炔等)从塔顶排出，氯乙烯单体从塔底利用压力进入到高沸点塔内，高沸点塔包括35-50层ctst立体传质塔板，压力为表压0.25-0.35MPa，温度为30-40℃。

优选的，上述氯乙烯单体回收工艺，每个低沸塔至少配备1台再沸器和1台冷凝器，每个高沸塔至少配备1台再沸器、1台冷凝器和1台全凝器，所述再沸器用来给低沸塔或高沸塔加热，冷凝器和全凝器用来使低沸塔或高沸塔塔顶上的蒸汽冷凝，其中，在低沸塔前方设置泵，经过碱洗后的需处理的氯乙烯单体原料经过泵加压后送入低沸塔中，塔顶出来的气体进入位于低沸塔旁边的冷凝器，冷凝后的液体一部分回流进入低沸塔，另一部分做为废料排出系统，再沸器在低组分塔底部一侧，用于加热塔底部的液体；在高沸塔底部一侧同样设有用于加热高沸塔中物料的再沸器，高沸塔塔顶旁边安置着分凝器和全凝器，高沸塔塔顶的蒸汽首先进入分凝器，被冷凝出来的液体流入回流罐，回流罐被安放在分凝器下方位置,从分凝器出来、未被冷凝的蒸汽进入全凝器，被冷凝后的液体即为合格产品，可直接再次使用。

本发明的有益效果是：

上述氯乙烯单体回收工艺，对未参加聚合反应的气体应用碱洗和精馏两个工艺手段。去除这部分气体中的杂质，在碱洗过程中可以完全去除乙醛、部分去除氯乙烷、氯甲烷和助剂，尤其是应用由高效立体传质塔盘构成的碱洗塔，使得在一定气量的波动下都能得到很好的去除效果；而精馏系统的主要目的是去除气体中的乙炔、氯甲烷等低沸物和氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷等高沸物，得到较纯净的氯乙烯单体；之后再进行压缩、冷凝的处理工艺，所回收的氯乙烯单体纯度很高，以回收的氯乙烯单体作为原料再次进行聚合反应可以大幅提高聚合产品的品质，降低部分助剂的使用量。

附图说明

图1是碱洗塔结构示意图。

图中，1-进液口 2-进气口 3-出气口 4-出液口 5-塔板

6-降液板 7-受液盘 8-溢流堰 9-喷射罩 10-液封槽

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。

实施例1

一种氯乙烯单体回收工艺，原料氯乙烯经过聚合釜聚合后未参加聚合反应的原料和残留助剂，在38-42℃、压力在约0.23MPa的条件下(0.2-0.3MPa条件下均可实现)，以气体形态经过碱洗塔，在39℃-44℃、约0.2MPa的条件下(0.18-0.3MPa条件下均可实现)进行碱洗，碱洗液为10-20％NaOH溶液，在碱洗过程中可以完全去除乙醛、部分去除氯乙烷、氯甲烷和助剂。碱洗塔为20-40层ctst立体传质塔板，回收气体以气相从碱洗塔下部进入碱洗塔，碱洗液从塔上部进入碱洗塔，在塔内气液两相逆流操作，碱洗液落到塔底后进入循环泵，当浓度不低于8％的情况下，继续通过泵进入到塔顶进行循环使用，如果浓度低于8％，则由塔底逐渐排出系统，塔顶逐渐加入15-20％的新鲜NaOH溶液，使系统内碱液保持在特定的浓度范围内。具体碱洗工段包括：

配碱罐配置NaOH溶液，将配置好的NaOH溶液通过循环泵沿管线输送进入到换热器，换热器用以调整碱洗塔操作温度，循环泵保证碱液循环，换热器对NaOH溶液进行升温处理后，NaOH溶液沿管线从碱洗塔上部进入碱洗塔进行除杂。

碱洗塔如图1所示，内部包含塔体、进液口1、进气口2、出气口3、出液口4，塔板5、降液板6、受液盘7、溢流堰8、喷射罩9和液封槽10，塔体为圆筒状结构，配置好的碱液从塔上部的进液口进入到塔内最上一层塔板的受液盘内，从受液盘经过塔板向降液板流动，受液盘及降液板一般焊接在塔体内表面上，液体逐层从上一层的降液板流到下一层受液盘内；溢流堰在降液板上方以焊接或螺栓形式连接在降液板上，溢流堰高出塔板，液体在塔板上流动的过程中，由于有溢流堰的作用，可以使塔板上液体维持一定的高度，塔板一般用螺栓连接在受液盘及降液板上，塔板上均匀开着若干个长方形升气孔，每个升气孔上都对应固定着一个喷射罩，氯乙烯单体及杂质从这些升气孔进入喷射罩，所述喷射罩由喷射板和气液分离板搭接组成，该气液分离板与塔板平行设置，所述喷射板上设有喷射孔，由于喷射罩的独特结构，这些气体可以把液体从液层吸入喷射罩内，在喷射罩内反应及传质，具体来说，立体传质单元由分离板、喷射板构成。气体由塔板上的升气孔进入喷射罩，在喷射罩的结构作用下气体带动塔板上的液层进入到喷射罩内部，液体通过喷射罩喷射板上的喷射孔回到液层内，气体则由于气液分离板的作用同液体分离开来，气体继续向上上升到上面一层的塔板，在这个过程中气体同液体相接触，达到反应及传质的目的；液封槽是在最下一层塔板的下面和最后一层的降液板配合起到液封作用，一般焊接在塔体内表面上，使得由下面来的气体只通过塔板上的开孔上升，而不窜入降液板内；NaOH溶液从进液口进入塔体，最下方的出液口排出塔，气体从塔体下方的进气口进入塔内，从塔顶上部的出气口出塔，气体在逐层上升的过程中，在喷射罩内依次同NaOH溶液发生反应，将氯乙烯单体中杂质去除。

从碱洗塔出气口出来的气体进入由低沸塔和高沸塔组成的精馏系统(也可以根据碱洗塔出口组份仅设置一个低沸塔或一个高沸塔作为精馏系统)，精馏系统的主要目的是去除气体中的乙炔、氯甲烷等低沸物和氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷等高沸物，得到较纯净的氯乙烯单体。在该精馏工艺中经过碱洗的气体经过压缩冷凝从低沸塔的中上部进入，低沸物以气相从塔顶出塔；而氯乙烯及高沸物从塔底经自压或泵进入高沸塔中部，氯乙烯单体以气相从高沸塔塔顶出塔，高沸物从塔底出塔，具体来说，氯乙烯单体首先进入低沸塔，低沸塔为40层(35-45层均可)ctst立体传质塔板，压力为表压0.5-0.55MPa，温度为15-30℃，低沸点的物质，如氧气、氮气、残余二氧化碳、乙炔等，从塔顶排出，氯乙烯单体从塔底利用压力进入到高沸点塔内，高沸点塔为40层(35-50层均可)ctst立体传质塔板，压力为表压0.25-0.35MPa，温度为30-40℃；每个低沸塔至少配备1台再沸器和1台冷凝器，每个高沸塔至少配备1台再沸器、1台冷凝器和1台全凝器，所述再沸器用来给低沸塔或高沸塔加热，冷凝器和全凝器用来使低沸塔或高沸塔塔顶上的蒸汽冷凝，其中，在低沸塔前方设置泵，经过碱洗后的需处理的氯乙烯单体原料经过泵加压后送入低沸塔中，塔顶出来的气体进入位于低沸塔旁边的冷凝器，冷凝后的液体一部分回流进入低沸塔，另一部分做为废料排出系统，再沸器在低组分塔底部一侧，用于加热塔底部的液体；在高沸塔底部一侧同样设有用于加热高沸塔中物料的再沸器，高沸塔塔顶旁边安置着分凝器和全凝器，高沸塔塔顶的蒸汽首先进入分凝器，被冷凝出来的液体流入回流罐，回流罐被安放在分凝器下方位置,从分凝器出来、未被冷凝的蒸汽进入全凝器，被冷凝后的液体即为合格产品，可直接再次使用。

所述方法进行氯乙烯单体回收，经气相色谱分析，进入碱洗塔的气体中乙醛264ppm，氯乙烷4152ppm，氯甲烷3652ppm，出塔乙醛37ppm，氯乙烷1369ppm，氯甲烷1358ppm，其中，乙醛、氯甲烷、氯乙烷都是会影响聚合的杂质。而对最终回收的氯乙烯单体进行检测时，这些杂质无法被仪器检测到。可见，本发明所述回收工艺可得到高纯度氯乙烯单体，并且使用该回收的氯乙烯单体作为原料再次进行聚合反应时，不仅可以大幅提高聚合产品的品质，同时可以降低助剂的使用量。

另外，本发明所述回收工艺得到的氯乙烯单体可用于全部PVC产品的生产，而现有技术中其他回收工艺得到的氯乙烯单体则无法实现。

上述参照实施例对该氯乙烯单体回收工艺进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氯乙烯单体回收工艺，其特征在于：氯乙烯原料经过聚合反应生成聚氯乙烯后，未参加反应的氯乙烯气态单体经过碱洗工艺处理后，再将除杂的氯乙烯单体进行冷凝、精馏工艺处理，最终完成氯乙烯单体的回收，其中，

所述碱洗工艺为：所述氯乙烯单体以气体形态从碱洗塔下部进入碱洗塔，碱洗液从碱洗塔上部进入碱洗塔，在塔内气液两相逆流操作，在40℃-60℃，0.18-0.30MPa的条件下进行碱洗，碱洗液为10-20％NaOH溶液，具体碱洗工段包括：

配碱罐，用于配置NaOH溶液，将配置好的NaOH溶液通过循环泵沿管线输送进入到换热器；

换热器，用于对NaOH溶液进行加温处理，升温后的NaOH溶液沿管线从碱洗塔上部进入碱洗塔；

碱洗塔，用于去除杂质，包括：塔体、塔板、降液板、溢流堰、喷射罩和液封槽，其中，

塔体，为圆筒状结构，用于为其内部的气体和液体创造接触空间；

塔板，为水平ctst立体传质塔板，分为20-40层，固定于所述塔体内部，每层塔板上开有规则的升气孔，所述升气孔是供塔板下部的气体向上上升的通道；

降液板，与塔板垂直设置，安放在相邻两层塔板之间，是为上层液体提供下降的通道，每层塔板上面会形成一定的液层，这些液体在正常工作的条件下，由于塔内压力的关系，不会从塔板上的升气孔处落下，而会从塔板一侧缓慢流向另一侧的降液板；

溢流堰，是降液板高出塔板的部分，固定在塔板上液体出口一侧，作用是在塔板上维持一定的液层；

喷射罩，均匀分布在塔板的升气孔上，用以提供气体和液体接触的空间，在喷射罩内会有气体液体反应的发生及杂质从气相到液相的传递，所述喷射罩由喷射板和气液分离板搭接组成，该气液分离板与塔板平行设置，所述喷射板上设有喷射孔；

液封槽，设置于最下一层塔板的下面，和最后一层的降液板配合起到液封作用，使得由下方进气口进入的气体只通过塔板上的开孔上升，而不窜入降液板内；

所述精馏工艺为：经过碱洗从碱洗塔气相出口出来的气体进入精馏系统，所述精馏系统包括低沸塔和高沸塔，氯乙烯单体首先进入低沸塔，低沸塔包括35-45层ctst立体传质塔板，压力为表压0.5-0.55MPa，温度为15-30℃，低沸点的物质从塔顶排出，氯乙烯单体从塔底利用压力进入到高沸点塔内，高沸点塔包括35-50层ctst立体传质塔板，压力为表压0.25-0.35MPa，温度为30-40℃，其中，经过碱洗的气体经过压缩冷凝从低沸塔的中上部进入，低沸物以气相从塔顶出塔；而氯乙烯及高沸物从塔底经自压或泵进入高沸塔中部，氯乙烯单体以气相从高沸塔塔顶出塔，高沸物从塔底出塔。

2.根据权利要求1所述的氯乙烯单体回收工艺，其特征在于：所述氯乙烯单体以气体形态经过碱洗塔时的压强为0.2-0.3MPa。

3.根据权利要求1所述的氯乙烯单体回收工艺，其特征在于：所述碱洗液为15-20％NaOH溶液。

4.根据权利要求1所述的氯乙烯单体回收工艺，其特征在于：每个低沸塔至少配备1台再沸器和1台冷凝器，每个高沸塔至少配备1台再沸器、1台冷凝器和1台全凝器，所述再沸器用来给低沸塔或高沸塔加热，冷凝器和全凝器用来使低沸塔或高沸塔塔顶上的蒸汽冷凝，其中，在低沸塔前方设置泵，经过碱洗后的需处理的氯乙烯单体原料经过泵加压后送入低沸塔中，塔顶出来的气体进入位于低沸塔旁边的冷凝器，冷凝后的液体一部分回流进入低沸塔，另一部分做为废料排出系统，再沸器在低组分塔底部一侧，用于加热塔底部的液体；在高沸塔底部一侧同样设有用于加热高沸塔中物料的再沸器，高沸塔塔顶旁边安置着分凝器和全凝器，高沸塔塔顶的蒸汽首先进入分凝器，被冷凝出来的液体流入回流罐，回流罐被安放在分凝器下方位置,从分凝器出来、未被冷凝的蒸汽进入全凝器，被冷凝后的液体即为合格产品，可直接再次使用。