CN107090056A - 氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实现了氯醋共聚树脂聚合未反应的醋酸乙烯和氯乙烯单体分别回收和分离再利用，解决了氯醋共聚树脂聚合未反应单体中醋酸乙烯在压缩过程中自聚，影响回收装置正常运行的问题。本发明有利于生产中的单体和树脂的回收，降低了生产成本的单体耗、树脂耗，加压冷凝过程中冷量消耗低，有效降低了生产综合能耗，解决了醋酸乙烯单体自聚现象，有效保障了设备的稳定安全运行，具有良好的推广与应用前景。

Description

氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备及方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及一种悬浮聚合未反应单体的回收和分离设备及方法，特别应用于氯醋共聚树脂聚合未反应的两种组分醋酸乙烯单体和氯乙烯单体进行回收分离的设备及方法。

背景技术

在生产悬浮法通用型聚氯乙烯树脂时，聚合釜出料回收一般采用直接进氯乙烯气柜，即：聚合釜出料至回收槽，回收气经过扑集器扑集回收气中夹带的树脂后，气相直接进入氯乙烯气柜，气柜中氯乙烯经过压缩机送入合成精馏系统，并精馏液化供聚合使用。随着我国氯碱技术的飞速发展，回收工艺也发生了相应的改变。回收工艺改进后采用压缩冷凝工艺处理未反应的氯乙烯单体。即：聚合釜出料至回收槽，回收气经过扑集器扑集回收气中夹带的树脂后，气相进入压缩机进行加压，再经过两级冷凝将氯乙烯进行液化回用聚合。

悬浮法生产氯醋共聚树脂时，聚合反应后未反应单体包括氯乙烯和醋酸乙烯两种单体，两种单体在聚合出料时共同回收进入后续压缩系统，短时间无异常现象，但是超过15天左右合成精馏系统就会出现严重的管道和精馏塔塔盘堵塞，且氯乙烯气柜腐蚀严重，这也是氯醋共聚树脂与通用型聚氯乙烯树脂未反应单体回收的主要区别。主要原因在于醋酸乙烯微溶于水，容易自聚，与氯乙烯单体共同进入压缩系统进行加压回收，醋酸乙烯单体、回收气相中残留的助剂和循环水在压缩机压缩时产生的热量催动下更容易发生醋酸乙烯自聚反应，自聚物堵塞压缩设备及管道，对压缩系统影响很大，但通用型聚氯乙烯树脂未反应单体回收，未反应单体气中不含醋酸乙烯，不会在压缩冷凝系统发生单体自聚现象。

一些厂家为了解决醋酸乙烯进入氯乙烯气柜，采用碱洗塔处理醋酸乙烯，即：聚合釜出料至回收槽，回收气经过扑集器扑集回收气中夹带的树脂后，回收气（氯乙烯和醋酸乙烯气体）通过碱洗塔进行气相洗涤，碱破坏气相中的醋酸乙烯形成棕红色沉淀物，碱洗后的回收气进入氯乙烯气柜，再经过压缩机将气柜里的氯乙烯送入合成精馏系统，精馏液化供聚合使用；或经过碱洗塔后的回收气经过压缩冷凝进行回收氯乙烯单体，此碱洗回收单体的方法可以解决合成精馏系统和压缩冷凝系统自聚现象，但是容易产生醋酸乙烯的沉淀物，醋酸乙烯的沉淀物会影响回收氯乙烯单体质量和二次利用效果，同时增加氯醋共聚树脂生产的醋酸乙烯消耗，造成生产成本增加。

通过相关专利检索：三菱丽阳株式会社，西原良浩、大野雅史，专利名称：丙烯腈系单体的聚合时未反应单体的回收方法与聚合系统，申请号： CN03121561，其公布的是一种单体回收方法，在单体回收工序回收的未反应单体成分中，防止混入凝结后之聚合所生成的聚合体，而能够仅回收丙烯腈系聚合体的纯粹单体成分；天津普莱化工技术有限公司，王福宽，专利名称：氯乙烯单体回收工艺，申请号： CN201511029841，其公布的是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处理再进行冷凝、精馏处理，最终完成氯乙烯单体的回收。以上相关单体回收和分离方法与本发明涉及的氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备及方法从工艺流程、产品种类、相关设备、指标上都不相同。

目前PVC行业中，聚合反应后的单体回收大部分仍采用压缩冷凝工艺进行回收处理，冷凝液化时通常采用零度水和-35℃水将单体进行液化回收，液化后的单体可以按照比例投入聚合釜进行回用；此压缩冷凝工艺在悬浮法通用聚氯乙烯树脂生产中是一种降低单体消耗的有效方法，但是在生产氯醋共聚树脂时常规压缩冷凝工艺已经不能满足氯醋共聚树脂生产需要，因此开发一种新的回收和分离不同组分单体的方法将醋酸乙烯与氯乙烯单体进行分离并回收再利用，降低生产能耗和单体消耗，实现工艺的优化。

发明内容

本发明目的是解决氯醋共聚树脂聚合未反应单体中醋酸乙烯气相与氯乙烯气相单独分离回收再利用的问题，进而提供一种实用性强、实现醋酸乙烯单体与氯乙烯单体分别回收再利用的设备及方法，有效解决了醋酸乙烯在压缩过程中容易产生自聚影响回收装置正常运行的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备及方法，它包括聚合釜、回收槽、一级冷凝器、气液分离器、醋酸乙烯储槽、扑集器、循环喷淋泵、压缩机、二级冷凝器、氯乙烯储槽，方法其特征在于：单体的回收和分离工艺流程的顺序，即：氯醋共聚树脂在聚合釜中反应结束后浆料由聚合釜1底部出料管2与回收槽3上部相连，回收槽3顶部回收管4与一级冷凝器5顶部相连；一级冷凝器5下部冷凝管6与气液分离器7上部相连；气液分离器7底部醋酸乙烯下料管8与醋酸乙烯储槽9顶部相连，气液分离器7顶部氯乙烯回收管10与扑集器11中部1/2处相连；扑集器11设有循环喷淋泵13，扑集器11底部循环管12与循环喷淋泵13进口相连，出口与扑集器11上部喷淋管15相连，循环喷淋泵13出口设有物料回收管14与聚合釜出料管2相连；扑集器11顶部排气管16与压缩机17进口相连，压缩机17出口压缩管18与二级冷凝器19顶部相连；二级冷凝器19底部氯乙烯下料管20与氯乙烯储槽21顶部相连；该连接方式有利于实现聚合未反应单体的回收分离过程，分离后的醋酸乙烯单体和氯乙烯单体再回用聚合釜投料中，实现降低氯醋共聚树脂生产的单体消耗。

所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备，其采用的工艺管道、设备均为不锈钢材料。氯醋共聚树脂聚合未反应单体分离和回收中，醋酸乙烯单体是微溶于水偏酸性的，在长期运行过程中对工艺管道和设备有腐蚀性，不锈钢材料有利于防腐蚀。

所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备，其聚合釜出料管物料输送沿切线方向进入回收槽，有利于浆料进入回收槽时减少浆料起泡沫，并减少气体回收时夹带树脂颗粒。

所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备，其氯乙烯回收管物料输送沿切线方向进入扑集器，有利于回收气与液体及固体的分离，提高扑集器扑集回收气中的泡沫夹带树脂的效果。

所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备，其二级冷凝器和氯乙烯储槽外表面均设有6mm的橡塑保温层，有利于冷量回收，降低冷量流失。

所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离方法，其醋酸乙烯单体先于氯乙烯单体进行分离回收。醋酸乙烯单体的沸点在72-73℃，而氯乙烯单体的沸点在-13.9℃，醋酸乙烯单体先于氯乙烯单体分离回收，有利于两种单体的彻底分离。

所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离方法，其氯醋共聚树脂聚合未反应的气相中醋酸乙烯含量为1-10%，回收和分离温度为40-60℃，有利于实现醋酸乙烯的分离回收。

所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离方法，其一级冷凝器采用循环水冷却，运行压力为0.05-0.25Mpa，有利于醋酸乙烯的冷凝，并降低生产能耗。

所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离方法，其二级冷凝器采用5℃水冷却，运行压力为0.55-0.65Mpa，有利于氯乙烯的冷凝，并降低生产能耗。

本发明是在氯醋共聚树脂聚合反应出料过程中对浆料中夹带的未反应的醋酸乙烯气相和氯乙烯气相进行分别回收和分离再利用的方法，有效解决了氯醋共聚树脂聚合未反应单体中醋酸乙烯在压缩过程中容易产生自聚，影响回收装置正常运行的问题。本发明实现了回收单体的循环利用，能降低氯醋共聚树脂生产过程单体消耗，回收了部分树脂颗粒，降低了生产中的树脂耗，降低了加压冷凝过程中冷量消耗，解决了醋酸乙烯与氯乙烯单体分别冷凝回收利用问题，保障了设备的有效运行。

附图说明：

图1为氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备连接示意图。

图1中，1为聚合釜、2为出料管、3为回收槽、4为回收管、5为一级冷凝器、6为冷凝管、7为气液分离器、8为醋酸乙烯下料管、9为醋酸乙烯储槽、10为氯乙烯回收管、11为扑集器、12为循环管、13为循环喷淋泵、14为物料回收管、15为喷淋管、16为排气管、17为压缩机、18为压缩管、19为二级冷凝器、20为氯乙烯下料管、21为氯乙烯储槽。

具体实施方案如下：

实施例：来自于氯醋共聚树脂生产时聚合釜反应结束后浆料由聚合釜底部出料管出料至回收槽，浆料主要成分为水、氯醋树脂、未反应的单体氯乙烯气相和醋酸乙烯气相，浆料温度在45-65℃左右，含固量20-30%。浆料含有残留的分散剂，浆料由回收槽上部切线方向进入，有利于防止由于浆料冲击浆料液面产生泡沫和树脂飞溅，回收未反应单体时回收气相就会将泡沫带走，泡沫中夹带树脂颗粒与回收气相进入下一工序；浆料中的水和氯醋树脂暂停留在回收槽内，待出料泵输送至下一工序。大量未反应氯乙烯单体和醋酸乙烯单体进入回收槽，未反应完的醋酸乙烯和氯乙烯以气态形式由回收槽顶部回收管排出，气相温度在40-60℃左右，进入一级冷凝器，主要是对气相初步降温和冷凝气相中的醋酸乙烯。（氯醋共聚树脂聚合未反应的气相中醋酸乙烯含量为1-10%，一级冷凝压力为0.05-0.25Mpa，若一级冷凝器压力过高就会将氯乙烯液化到醋酸乙烯储槽内影响分离效果。）一级冷凝器采用循环水冷却，回收气由顶部进入冷凝器，一级冷凝器的循环水由壳程下部进入经壳程上部排出；下部冷凝液和冷凝气排至气液分离器（初步冷凝后的气相温度在30±5℃以内），液化后的醋酸乙烯进入醋酸乙烯储槽定量按比例返回聚合投料中，醋酸乙烯储槽进料管伸入储槽底部20±5mm，可以有效防止储槽液面波动；经过初次冷却的回收气继续以切线方向进入扑集器中部1/2处，扑集器设循环喷淋泵，喷淋水是由去离子水在聚合釜出料前打到扑集器的2/5处，喷淋水由底部经循环循环泵打至扑集器上部4/5处的喷淋管进行洗涤回收气。通过喷淋水将气相夹带的树脂颗粒洗涤收集在水中，并定期通过扑集器物料回收管线返回回收槽，洗涤后的气相由扑集器顶部被压缩机吸气口抽出，经过加压至0.6±0.05Mpa由压缩机排气口进入二级冷凝器进行冷凝，主要是冷凝气相中氯乙烯，二级冷凝器采用5℃水进行冷却，二级冷凝器壳程下部是5℃水进口，上部是5℃水出口；冷凝回收气中的氯乙烯单体，冷凝液进入氯乙烯储槽定量按比例返回聚合投料中，氯乙烯储槽进料管伸入储槽底部20±5mm，可以有效防止储槽液面波动。

本发明主要针对氯醋共聚树脂聚合后未反应单体氯乙烯气相和醋酸乙烯气相分别进行冷凝回收，回收后的单体可循环再利用，有效降低氯醋共聚树脂在生产中的单体消耗；采用喷淋水洗的方法回收未反应气体中夹带的树脂颗粒，降低了树脂损耗，也避免了树脂颗粒进入压缩机造成设备的损坏，有效保证了设备的稳定运行；采用两级冷凝，冷凝时冷凝压力不同、冷凝时采用不同的冷却水，对未反应单体中醋酸乙烯气相和氯乙烯气相进行分离回收，有效降低了回收系统的冷量消耗，同时防止了在压缩时醋酸乙烯自聚物对设备的影响，保证了设备的正常运行，具有良好的推广与应用前景。

Claims (9)

1.氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备及方法，它包括聚合釜、回收槽、一级冷凝器、气液分离器、醋酸乙烯储槽、扑集器、循环喷淋泵、压缩机、二级冷凝器、氯乙烯储槽，其特征在于，所述聚合釜1下部设有聚合釜出料管2，聚合釜出料管2连接于回收槽3上部；所述回收槽3顶部设有回收管4，回收管4连接于一级冷凝器5顶部；所述一级冷凝器5下部设有冷凝管6，冷凝管6连接于气液分离器7顶部；所述气液分离器7顶部设有氯乙烯回收管10，氯乙烯回收管10连接于扑集器11中部1/2处，底部设有醋酸乙烯下料管8连接醋酸乙烯储槽9；所述扑集器11顶部设有排气管16和喷淋管15，中部设有氯乙烯回收管10，底部设有循环管12，循环管12连接循环喷淋泵13进口；所述循环喷淋泵13出口设有喷淋管15和物料回收管14；所述物料回收管14与聚合釜出料管2连接；所述排气管16与压缩机17进口连接，压缩机17出口压缩管18与二级冷凝器19顶部连接；所述二级冷凝器19底部设有氯乙烯下料管20与氯乙烯储槽21顶部相连。

2.根据权利要求1所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备，其特征在于：采用的工艺管道、设备均为不锈钢材料。

3.根据权利要求1所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备，其特征在于：聚合釜出料管2中的物料进入回收槽3是沿切线方向进入。

4.根据权利要求1所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备，其特征在于：氯乙烯回收管10中的物料进入扑集器11是沿切线方向进入。

5.根据权利要求1所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离设备，其特征在于：二级冷凝器19和氯乙烯储槽21，其设备外表面均设有6mm的橡塑保温层。

6.根据权利要求1所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离方法，其特征在于：醋酸乙烯单体先于氯乙烯单体进行分离回收。

7.根据权利要求1所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离方法，其特征在于：氯醋共聚树脂聚合未反应的气相中醋酸乙烯含量为1-10%，回收和分离温度为40-60℃。

8.根据权利要求1所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离方法，其特征在于：一级冷凝器采用循环水冷却，运行压力为0.05-0.25Mpa。

9.根据权利要求1所述氯醋共聚树脂聚合未反应单体的回收和分离方法，其特征在于：二级冷凝器采用5℃水冷却，运行压力为0.55-0.65Mpa。