一种电石法生产氯乙烯中精馏高沸残液的处理系统及处理
方法
技术领域
本发明属于化工产品废弃物的资源综合利用领域,特别是涉及一种电石法生产氯乙烯中精馏高沸残液的处理系统及处理方法。
背景技术
氯乙烯(VCM)的制备是聚氯乙烯(PVC)生产过程中的重要环节,在电石法生产氯乙烯的过程中,来自氯化氢装置的干燥氯化氢和来自乙炔装置的乙炔气体反应生成粗氯乙烯,该粗氯乙烯经过脱水、净化、精馏工序后,得到聚合级氯乙烯。然而,在精馏工序中的精馏高沸残液污染环境并且难以处理。
因此,需要一种能够有效处理电石法生产氯乙烯中精馏高沸残液的处理系统及处理方法,以实现资源再利用,并达到节能环保的效果。
发明内容
为此,本发明提出了一种可以解决上述问题的电石法生产氯乙烯中精馏高沸残液的处理系统及处理方法。
根据本发明的一个方面,提供了一种电石法生产氯乙烯中精馏高沸残液的处理系统,其中,该处理系统包括:第一工段,该第一工段包括依次连接的乙炔发生器11、乙炔清净塔12、混合器13、氯乙烯转化器14、氯乙烯低沸塔15和氯乙烯高沸塔16;第二工段,该第二工段包括乙烯低温氯化生产二氯乙烷工段和乙烯高温氯化生产二氯乙烷工段,乙烯低温氯化生产二氯乙烷工段包括依次连接的低温氯化反应器21、湿粗二氯乙烷储罐22和干燥塔23,所述乙烯高温氯化生产二氯乙烷工段包括依次连接的高温氯化反应器24、二氯乙烷高沸塔25、真空塔26、二氯乙烷储罐27和二氯乙烷汽化器28;第三工段,该第三工段包括依次连接的裂解炉31、副产蒸汽换热器32、急冷塔33、氯化氢塔34和氯乙烯塔35,氯乙烯高沸塔16与湿粗二氯乙烷储罐22相连接,混合器13与所述氯化氢塔34相连接,低温氯化反应器21与高温氯化反应器24连接。
根据本发明的一个优选实施方式,干燥塔23与二氯乙烷高沸塔25相连接。
根据本发明的一个优选实施方式,二氯乙烷汽化器28与副产蒸汽换热器32相连接。
根据本发明的一个优选实施方式,氯乙烯塔35与二氯乙烷高沸塔25相连接。
根据本发明的一个方面,提供了一种电石法生产氯乙烯中精馏高沸残液的处理方法,其中,该处理方法包括以下步骤:S110,电石与水进行反应得到粗乙炔气,粗乙炔气经过精制之后得到精乙炔气;S120,精乙炔气与步骤S210中的氯化氢气体在混合器中反应得到粗氯乙烯;S130,粗氯乙烯经过VCM低沸塔VCM高沸塔的精馏得到聚合级氯乙烯和副产物精馏高沸残液的混合物;S140,聚合级氯乙烯作为产品输出,副产物精馏高沸残液输送至湿粗EDC储罐;S150,乙烯与氯气进行反应得到粗二氯乙烷;S160,步骤S150中的粗二氯乙烷与步骤S140中的精馏高沸残液混合,得到第一混合物;S170,步骤S160中的第一混合物在干燥塔中干燥并在EDC高沸塔中精制,得到精二氯乙烷,将该精二氯乙烷汽化得到精二氯乙烷气体;S180,步骤S170中的精二氯乙烷气体输送至裂解炉中进行裂解,得到氯乙烯、副产物氯化氢气体、少量二氯乙烷和其他轻组分的混合物;S190,步骤S180中的混合物输送至副产蒸汽热换器中,回收混合物中的热量,得到低温混合物;S200,步骤S190中的低温混合物输送至急冷塔,除去低温混合物中的其他轻组分,得到氯乙烯、副产物氯化氢气体和少量二氯乙烷的混合物;S210,步骤S200中的氯化氢气体输送至步骤S120中的混合器中;S220,步骤S200中的氯乙烯与少量二氯乙烷的混合物输送至VCM塔中,得到聚合级氯乙烯和副产物少量二氯乙烷;并且副产物少量二氯乙烷输送至EDC高沸塔中进行循环利用。
根据本发明的一个优选实施方式,步骤S130中的精馏高沸残液包括氯乙烯、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、反式1,2-二氯乙烷、顺式1,2-二氯乙烷、偏二氯乙烷、三氯乙烯、1,1,2-三氯乙烷和水,并且该精馏高沸残液中的二氯乙烷中的重量百分比为28%~35%。
根据本发明的一个优选实施方式,步骤S150中乙烯与氯气的反应包括高温反应和低温反应,并且步骤S160中的粗二氯乙烷与精馏高沸残液的混合比例为1:24-27。
根据本发明的一个优选实施方式,步骤S170中的精二氯乙烷气体的纯度为99.94%-99.99%。
根据本发明的一个优选实施方式,步骤S180中的裂解温度为460℃-550℃。
由权利要求1可知,本发明具有如下有益效果:
(1)VCM高沸塔与湿粗EDC储罐相连接,在不增加任何设备、成本的情况下处理了精馏高沸残液并回收了精馏高沸残液中的二氯乙烷作为生产氯乙烯的原料,不仅解决了精馏高沸残液污染环境和难以处理的问题,而且实现了资源再利用。
(2)由二氯乙烷裂解生产氯乙烯的第三工段副产的氯化氢气体用于与第一工段的乙炔反应生产氯乙烯工段,由于与乙炔反应的氯化氢中不允许有游离氯以防止爆炸,第三工段生产的氯化氢气体不含游离氯,因此,省去了用于去除氯化氢气体中游离氯的防爆装置,并且由于第三工段生产的氯化氢气体不含水分,大大减少了对氯乙烯转化器的腐蚀性和氯化汞触媒结块的可能性,增加了相关设备和氯化汞触媒的使用寿命,同时,减少了传统乙烯氧氯化法生产氯乙烯的氧氯化单元部分,减少了相应的投资、原料和催化剂的使用以及操作人员的劳动强度。
(3)低温氯化反应器与高温氯化反应器连接,低温氯化反应器产生的湿粗EDC直接进入高温氯化反应器,利用高温氯化反应器中的反应热使来自低温氯化反应器的湿粗EDC汽化,省去酸洗、碱洗工序,节约了处理废水所需的蒸汽、以及干燥塔运行时的蒸汽,降低能耗,实现节能的效果。
附图说明
图1为氯乙烯生产系统图。
图2为图1的氯乙烯生产流程图。
具体实施方式
本发明提供了许多可应用的创造性概念,该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明,而不构成对本发明范围的限制。
图1为氯乙烯生产系统,该生产系统包括电石法生产氯乙烯的第一工段、乙烯氯化生产二氯乙烷的第二工段和第二工段的二氯乙烷裂解生产氯乙烯的第三工段,第一工段生产的副产高沸残液经过第二工段和第三工段进行处理,其中,第一工段(电石法生产氯乙烯),其包括依次连接的乙炔发生器11、乙炔清净塔12、混合器13、VCM转化器14、VCM低沸塔15和VCM高沸塔16;第二工段(乙烯氯化生产二氯乙烷),其包括乙烯低温氯化生产二氯乙烷工段和乙烯高温氯化生产二氯乙烷工段,乙烯低温氯化生产二氯乙烷工段包括依次连接的低温氯化反应器21、湿粗EDC储罐22和干燥塔23,乙烯高温氯化生产二氯乙烷工段包括依次连接的高温氯化反应器24、EDC高沸塔25、真空塔26、EDC储罐27和EDC汽化器28;第三工段(二氯乙烷裂解生产氯乙烯),其包括依次连接的裂解炉31、副产蒸汽换热器32、急冷塔33、HCl塔34和VCM塔35。
在图1中,从第一工段的VCM高沸塔16中得到氯乙烯和副产精馏高沸残液,该副产精馏高沸残液输送至第二工段的湿粗EDC储罐22中,使得精馏高沸残液与湿粗二氯乙烷混合,由于精馏高沸残液中的二氯乙烷的重量百分比为28%~35%,并且该二氯乙烷可以用于裂解反应以生产氯乙烯,因此,能够回收精馏高沸残液中的二氯乙烷以生产氯乙烯,因此,在本发明的电石法生产氯乙烯中精馏高沸残液的处理系统中,在不增加任何设备、成本的情况下处理了精馏高沸残液并回收了精馏高沸残液中的二氯乙烷作为生产氯乙烯的原料,不仅解决了精馏高沸残液污染环境和难以处理的问题,而且实现了资源再利用。
急冷塔33的塔底设置有汽提塔,其对氯化氢气体和氯乙烯进行回收和脱焦。
混合器13与HCl塔34相连接,使得第三工段生产的氯化氢气体用于与第一工段的乙炔反应生产氯乙烯工段,由于与乙炔反应的氯化氢中不允许有游离氯以防止爆炸,第三工段生产的氯化氢气体不含游离氯,因此,省去了用于去除氯化氢气体中游离氯的防爆装置,并且由于第三工段生产的氯化氢气体不含水分,大大减少了对氯乙烯转化器的腐蚀性和氯化汞触媒结块的可能性,增加了相关设备和氯化汞触媒的使用寿命,同时,减少了传统乙烯氧氯化法生产氯乙烯的氧氯化单元部分,减少了相应的投资、原料和催化剂的使用以及操作人员的劳动强度。
低温氯化反应器21与高温氯化反应器24连接。高温氯化反应是乙烯与氯气在128℃附近的温度反应,在该反应中由于高温氯化反应器的温度控制在128℃附近(EDC的沸点是83.5℃,因此在EDC沸点之上),反应生成的气态EDC进入EDC高沸塔进行精制。低温氯化反应是氯气与乙烯在温度控制在48℃的低温氯化反应器中反应生成液态的EDC,而液态的EDC需要酸洗、碱洗后送入干燥塔进行干燥后才能到高沸塔进行精制。将低温氯化反应器与高温氯化反应器连接,使得低温氯化反应器产生的液态EDC直接送入高温氯化反应器中进行汽化,可以不经酸洗、碱洗的过程,直接进行精制。另外,低温氯化反应器与高温氯化反应器连接,低温氯化反应器与高温氯化反应器连接,低温氯化反应器中产生的湿粗EDC在正常生产情况下全部进入高温氯化反应器,低温氯化反应器产生的湿粗EDC直接进入高温氯化反应器,利用高温氯化反应器中的反应热使来自低温氯化反应器的湿粗EDC汽化,进而低温氯化产生的湿粗EDC不用进行酸洗、碱洗,这样将不会产生大量的废水,减少对废水的处理工作,同时也减少了湿粗EDC的产量,进而减少了湿粗EDC进行干燥的工作,节约了处理废水所需的蒸汽、以及干燥塔运行时的蒸汽,降低能耗,实现节能的效果;当精馏残液的产量达到精馏残液储罐的80%时,低温氯化反应器中产生的湿粗EDC输送至湿粗EDC储罐,同时确保低温氯化反应器中的粗EDC经过酸洗、碱洗后进入湿粗EDC储罐,以控制高沸残液和湿粗EDC在湿粗EDC储罐中进入的比例为1:24~27。从干燥塔23得到低水分的湿粗二氯乙烷与精馏高沸残液的混合物,该混合物传输至EDC高沸塔25并与来自高温氯化反应器24中的气态EDC混合,使得该混合物汽化,不仅去除了混合物中的高沸物,而且有效利用气态EDC的余热。其中,低温氯化反应器中产生的湿粗EDC输送至高温氯化反应器中的量以确保高温氯化反应器中产生的气态EDC保持在128℃附近为前提。当然,高温氯化反应的反应温度不限于128℃附近,可以根据实际工艺调整。
EDC汽化器28与副产蒸汽换热器32相连接。在副产蒸汽换热器中,通过从裂解炉31的产出物进行有效的热回收而生产蒸汽,每吨氯乙烯回收200000千卡热量用作副产2.8Mpa高压蒸汽,因此,将EDC汽化器28与副产蒸汽换热器32连接,使得将2.8Mpa高压蒸汽送至EDC汽化器28中,用于将液态二氯乙烷气化为气态二氯乙烷。
VCM塔35与EDC高沸塔25相连接,以将VCM塔35中的二氯乙烷输送至EDC高沸塔25中。
图2为根据本发明的电石法生产氯乙烯中精馏高沸残液的处理方法的流程图。如图2所示,本发明的电石法生产氯乙烯中精馏高沸残液的处理方法,其中,该处理方法包括以下步骤:S110,电石与水进行反应得到粗乙炔气,粗乙炔气经过精制之后得到精乙炔气;S120,精乙炔气与步骤S210中的氯化氢气体在混合器中反应得到粗氯乙烯;S130,粗氯乙烯经过VCM低沸塔VCM高沸塔的精馏得到聚合级氯乙烯和副产物精馏高沸残液的混合物;S140,聚合级氯乙烯作为产品输出,副产物精馏高沸残液输送至湿粗EDC储罐;S150,乙烯与氯气进行反应得到粗二氯乙烷;S160,步骤S150中的粗二氯乙烷与步骤S140中的精馏高沸残液混合,得到第一混合物;S170,步骤S160中的第一混合物在干燥塔中干燥并在EDC高沸塔中精制,得到精二氯乙烷,将该精二氯乙烷汽化得到精二氯乙烷气体;S180,步骤S170中的精二氯乙烷气体输送至裂解炉中进行裂解,得到氯乙烯、副产物氯化氢气体、少量二氯乙烷和其他轻组分的混合物;S190,步骤S180中的混合物输送至副产蒸汽热换器中,回收混合物中的热量,得到低温混合物;S200,步骤S190中的低温混合物输送至急冷塔,除去低温混合物中的其他轻组分,得到氯乙烯、副产物氯化氢气体和少量二氯乙烷的混合物;S210,步骤S200中的氯化氢气体输送至步骤S120中的混合器中;S220,步骤S200中的氯乙烯与少量二氯乙烷的混合物输送至VCM塔中,得到聚合级氯乙烯和副产物少量二氯乙烷;并且副产物少量二氯乙烷输送至EDC高沸塔中进行循环利用。
步骤S130中的精馏高沸残液包括氯乙烯、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、反式1,2-二氯乙烷、顺式1,2-二氯乙烷、偏二氯乙烷、三氯乙烯、1,1,2-三氯乙烷和水,并且该精馏高沸残液中的二氯乙烷中的重量百分比为28%~35%。因此,可以回收精馏高沸残液中的二氯乙烷用于生产氯乙烯,不仅处理了精馏高沸残液,而且增加了氯乙烯的产量。步骤S170中的精二氯乙烷气体的纯度为99.94%-99.99%。步骤S180中的裂解温度为460℃-550℃。
步骤S150中乙烯与氯气的反应包括高温反应和低温反应,并且步骤S160中的粗二氯乙烷与精馏高沸残液的混合比例为1:24-27,这是因为:一方面,当混合比例大于1:24时,第一混合物中的精馏高沸残液过多,导致从EDC高沸塔得到的EDC中杂质多,影响后续EDC的裂解,第一混合物在EDC高沸塔中的精馏时间长,从EDC高沸塔得到的EDC产量低;另一方面,当混合比例小于1:27时,第一混合物中的精馏高沸残液过少,导致本发明的处理系统对精馏高沸残液的处理量太小,使得该系统的效率太低。
具体地,电石法生产氯乙烯中精馏高沸残液的处理方法如下:将电石与水输送至乙炔发生器11中进行反应产生粗乙炔气,该粗乙炔气被输送至乙炔清净塔12中得到精乙炔气,精乙炔气与氯化氢气体在混合器13中混合并在VCM转化器14中反应,得到粗氯乙烯,将粗氯乙烯依次输送至VCM低沸塔15和VCM高沸塔16以对粗氯乙烯进行精制,得到聚合级氯乙烯和精馏高沸残液。将乙烯与氯气输送至高温氯化反应器24中进行反应产生第一粗二氯乙烷。将乙烯与氯气输送至低温氯化反应器21中进行反应产生湿粗二氯乙烷,该湿粗二氯乙烷被输送至湿粗EDC储罐22中与来自VCM高沸塔16的精馏高沸残液按照质量比24-27:1混合得到第一混合物,将第一混合物输送至干燥塔23进行干燥后得到第二混合物,该第二混合物被输送至EDC高沸塔25中与来自高温氯化反应器24的第一粗二氯乙烷混合得到第三混合物,并在EDC高沸塔25中将高沸物去除得到第二粗二氯乙烷,将第二粗二氯乙烷输送至真空塔(-65KPa左右)26进一步对第二粗二氯乙烷进行回收得到精二氯乙烷,该精二氯乙烷被输送至EDC储罐27中进行储存(也可以将从EDC高沸塔25侧线提馏出来的EDC直接输送至EDC储罐27中),将EDC储罐27中的精二氯乙烷输送至EDC汽化器28中进行汽化得到精二氯乙烷气体。将精二氯乙烷气体输送至裂解炉31中进行裂解得到第四混合物,该第四混合物包括氯化氢气体、氯乙烯、少量二氯乙烷和其他轻组分气体,将第四混合物输送至副产蒸汽换热器32中对第四混合物中的热量进行回收,得到2.8MPa蒸汽和冷却后的第四混合物,其中,2.8MPa蒸汽被输送至EDC汽化器28中用于二氯乙烷的汽化,并将冷却后的第四混合物输送至急冷塔33进行进一步的冷却和精制得到第五混合物,该第五混合物包括氯化氢气体、氯乙烯和少量二氯乙烷,将第五混合物输送至HCl塔34中对氯化氢气体进行回收得到氯化氢气体和第六混合物,该第六混合物包括氯乙烯和少量二氯乙烷,其中,将氯化氢气体输送至混合器13中与乙炔进行反应,并将第六混合物输送至VCM塔35中对氯乙烯进行回收并将少量二氯乙烷输送至EDC高沸塔25中。
由本发明的第一工段的电石法生产氯乙烯、第二工段的乙烯氯化生产二氯乙烷和第三工段的二氯乙烷裂解生产氯乙烯形成的循环产业,不仅处理了精馏高沸残液,而且将电石法生产氯乙烯和乙烯氯化生产氯乙烯进行结合,实现了产业链的综合循环利用,降低成本,提高效益。
应该注意的是,上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。