CN109232171A - 一种完全脱除粗氯乙烯气体中酸性物质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种完全脱除粗氯乙烯气体中酸性物质的方法。所用的装置包括氯化氢吸收和双塔碱洗两部分，工艺流程为：粗氯乙烯气体进入氯化氢组合吸收塔，分别经稀盐酸和浓盐酸两级吸收后进入稀盐酸塔，在稀盐酸塔内完成对氯化氢的全部吸收；稀盐酸塔顶出来的粗氯乙烯气体进入到碱洗塔I，在碱洗塔I利用碱液对粗氯乙烯气体进行洗涤，然后进入碱洗塔II，再用高浓度碱液洗涤粗氯乙烯气体，以保证其中的酸性物质被完全脱除；本发明方法能将来自转化器的粗氯乙烯气体中的酸性物质完全吸收，形成浓度为29％～31％wt的盐酸，减少了氯乙烯的损失，降低了对后续处理设备的危害；两级碱洗既能够降低碱和新鲜水的消耗，又能减少排放废水的量，极大减轻了对环境的污染。
Description
技术领域：
本发明涉及一种脱除电石法乙炔氢氯化反应制得的混合气中酸性物质的方法，特别是涉及一种完全脱除粗氯乙烯气体中酸性物质的方法，属于气体净化技术领域。
背景技术：
聚氯乙烯(PVC)具有优良的综合性能，是五大通用合成树脂之一，广泛应用于国民经济的各个领域。近10年来我国的PVC产能迅速增加，至2012年底产能已达到2400万吨，约占世界总产能的一半。鉴于我国富煤贫油的资源特征，国内多数PVC生产企业均采用的是电石法生产氯乙烯，其主要反应是乙炔与氯化氢在汞触媒的催化作用下生成氯乙烯，此反应中乙炔与氯化氢的理论体积比是1:1，由于乙炔过量会造成汞触媒的失活，因此一般均要求氯化氢过量5～10％。多余的氯化氢以及原料气含有的二氧化碳等酸性物质会在后续的处理过程中腐蚀设备和管路，严重影响产品的品质。
目前，国内PVC生产企业采用的脱除氯化氢、二氧化碳等酸性物质方法为用水吸收氯化氢形成盐酸、用碱液洗涤除去二氧化碳，其工艺流程为粗氯乙烯气体依次经过脱酸塔、水洗塔、碱洗塔等装置，在脱酸塔、水洗塔内吸收氯化氢形成浓盐酸，脱酸塔的循环浓酸的温度控制在15℃左右，水洗塔的循环稀盐酸的温度控制在10℃左右；在碱洗塔内用循环碱液中和反应除去剩余的氯化氢和二氧化碳等酸性物质。但此过程存在诸多问题：
(1)氯化氢配比的波动影响水吸收氯化氢形成盐酸的稳定运行，导致不能在此阶段完全吸收氯化氢。
(2)出于氯化氢吸收过程放热温度升高不能完全吸收氯化氢的考虑，控制循环浓盐酸的温度较低，这样的操作不仅增加了能源消耗还增加了溶解在浓盐酸中的氯乙烯，不仅造成更多的经济损失还污染环境构成安全隐患。
(3)用一个塔完成碱洗过程会出现碱液更换及冲洗塔时的“空白”，使得大量的酸性物质不能够从粗氯乙烯气体中除去，从而造成对后续设备和管道的腐蚀，严重影响产品的质量，危害企业的正常生产。
(4)一个塔碱洗时排放废碱液的浓度高，要求其中的氢氧化钠浓度≥6％wt，同时冲洗塔需要大量的新鲜水，造成很大的资源浪费且增加了处理这些废水而产生的环保压力。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种完全脱除粗氯乙烯气体中酸性物质的方法，以完全脱除转化器出来的粗氯乙烯中剩余的氯化氢及二氧化碳等酸性物质，解决氯乙烯VCM损失多、碱液浪费、设备腐蚀等PVC生产企业普遍存在的问题。
为了实现上述发明目的，本发明一种完全脱除粗氯乙烯气体中酸性物质的方法，所用的装置包括氯化氢吸收和碱洗两部分，氯化氢吸收部分包括氯化氢组合吸收塔、浓盐酸罐、浓盐酸泵、浓盐酸冷却器、稀盐酸塔、稀盐酸罐、稀盐酸泵、稀盐酸冷却器，氯化氢组合吸收塔是由上部的泡罩塔板和下部的规整填料组合而成，稀盐酸进料位置在泡罩塔板上面，浓盐酸进料位置在泡罩塔板和规整填料之间，在氯化氢组合吸收塔内形成两级吸收；碱洗部分由两级双塔碱洗组成，包括碱洗塔I、稀碱液泵、稀碱液冷却器、碱洗塔II、浓碱液罐、浓碱液泵及浓碱液冷却器；稀盐酸塔、碱洗塔I、碱洗塔II均为填料塔，填料为散装填料或规整填料，其工艺流程为：
包括氯化氢吸收过程和双塔碱洗过程，转化器出来的粗氯乙烯气体从底部进入氯化氢组合吸收塔，在氯化氢组合吸收塔内分别经稀盐酸塔来的稀盐酸和通过浓盐酸罐、浓盐酸泵以及浓盐酸冷却器循环的浓盐酸两级吸收后，粗氯乙烯气体从氯化氢组合吸收塔顶出去后进入稀盐酸塔的底部，在稀盐酸塔内利用经稀盐酸罐、稀盐酸泵、稀盐酸冷却器循环的稀盐酸和补充的新鲜水完成对氯化氢的全部吸收；稀盐酸塔顶出来的粗氯乙烯气体从底部进入到碱洗塔I，在碱洗塔I利用经稀碱液泵、稀碱液冷却器循环的碱液对粗氯乙烯气体进行洗涤，中和反应其中剩余的氯化氢及二氧化碳等酸性物质，然后从碱洗塔I塔顶出去进入到碱洗塔II的底部，再用经浓碱液罐、浓碱液泵、浓碱液冷却器循环的高浓度碱液洗涤粗氯乙烯气体以保证其中的酸性物质被完全中和，不含酸性物质的氯乙烯气体从碱洗塔II的塔顶流出；
所述的氯化氢吸收过程中，浓盐酸冷却器、稀盐酸冷却器的冷却温度分别为25～35℃、10～20℃，浓盐酸泵、稀盐酸泵的流量分别为90～110m3/h、80～100m3/h，浓盐酸罐内的盐酸浓度达到29％～31％wt时即能够将浓盐酸装车外售，通过加入新鲜水保持稀盐酸罐内盐酸浓度≤5％wt且液位恒定；
所述的双塔碱洗过程中，碱洗塔I的循环碱液中的氢氧化钠浓度低于2％wt或碳酸钠浓度高于8％wt即排放废碱液，同时由浓碱液罐经浓碱液泵补充新的碱液，浓碱液罐内的碱液则由外界新鲜碱液即30％-50％wt的氢氧化钠溶液补充，维持其碱液浓度为12％～18％wt且液位恒定；
所述的碱洗塔II的高浓度碱液为12％～18％wt的氢氧化钠溶液，由浓碱液罐经浓碱液泵提供；
所述的双塔碱洗过程中，稀碱液冷却器、浓碱液冷却器的冷却温度分别为30～40℃、10～20℃，稀碱液泵、浓碱液泵的流量分别为40～50m3/h、80～100m3/h。
一套年产10万吨PVC的装置，当乙炔与氯化氢的体积比为1:1.05，使用本发明方法所采用的装置，需加入的新鲜水的量约为1050kg/h，稀盐酸塔往氯化氢组合吸收塔输送的稀盐酸的量约为1200kg/h，其浓度为2.5％wt左右，产生的浓盐酸的量约为1500kg/h，其浓度为30.5％wt左右；浓碱液罐补充加入氢氧化钠浓度为35％wt的新鲜碱液的量约为750kg/h，使浓碱液罐内氢氧化钠溶液浓度为15％wt；与原生产工艺相比，每小时减少VCM的损失约7kg，新鲜碱液的消耗节省约30％。
本发明与现有技术相比，具有以下显著的优点及有益效果：
(1)氯化氢吸收过程由于有大量浓盐酸、稀盐酸循环以及对浓盐酸、稀盐酸浓度的及时监测，消除了氯化氢配比波动造成的影响；
(2)升高循环浓盐酸的温度，降低溶解在浓盐酸中的VCM的量，不仅减少了VCM的损失节约了能耗，还减轻了对环境的污染；
(3)双塔碱洗的方法保证了粗氯乙烯中不含酸性物质，提高了产品品质，延长了设备及管道的使用寿命；
(4)控制循环碱液的温度，既能够保证碱液中和酸性物质的效率又不损坏塔及填料，还使得进入后续工序的氯乙烯气体中的水含量较少，减轻后续工作负担；
(5)降低排放废碱液中氢氧化钠的浓度，免除冲洗塔的过程，降低了碱以及新鲜水的消耗，减少排放废水的量，减轻了对环境的污染。
附图说明:
图1为本发明的完全脱除粗氯乙烯气体中酸性物质的装置及工艺流程示意图。
具体实施方式:
下面结合具体实施例及附图对本发明方法作进一步阐述。
实施例1、
如图1所示，一种完全脱除粗氯乙烯气体中酸性物质的方法，所用的装置包括氯化氢吸收和碱洗两部分，氯化氢吸收部分包括氯化氢组合吸收塔1、浓盐酸罐2、浓盐酸泵3、浓盐酸冷却器4、稀盐酸塔5、稀盐酸罐6、稀盐酸泵7、稀盐酸冷却器8，氯化氢组合吸收塔1是由上部的泡罩塔板16和下部的规整填料17组合而成，稀盐酸进料位置在泡罩塔板16上面，浓盐酸进料位置在泡罩塔板16和规整填料17之间，在氯化氢组合吸收塔1内形成两级吸收；碱洗部分由两级双塔碱洗组成，包括碱洗塔I 9、稀碱液泵10、稀碱液冷却器11、碱洗塔II12、浓碱液罐13、浓碱液泵14及浓碱液冷却器15；稀盐酸塔5、碱洗塔I 9、碱洗塔II 12均为填料塔，填料为散装填料或规整填料18。
其工艺流程如图1所示：包括氯化氢吸收过程和双塔碱洗过程，从转化器出来的粗氯乙烯气体从底部进入氯化氢组合吸收塔1，在氯化氢组合吸收塔1内依次与通过浓盐酸罐2、浓盐酸泵3以及浓盐酸冷却器4循环的浓盐酸和稀盐酸塔5过来的稀盐酸逆流接触进行氯化氢气体的吸收，循环浓盐酸经冷却后其温度为30℃，循环流量为100m3/h；氯化氢组合吸收塔1塔顶出来的粗氯乙烯气体进入稀盐酸塔5的底部，经稀盐酸罐6、稀盐酸泵7、稀盐酸冷却器8循环的稀盐酸以及补充加入的新鲜水的混合液自稀盐酸塔5的塔顶流下，在塔内完成对氯化氢气体的完全吸收，循环稀盐酸的温度为15℃，循环流量为90m3/h。
稀盐酸塔顶出来的粗氯乙烯气体从底部进入碱洗塔I 9，经稀碱液泵10、稀碱液冷却器11循环的稀碱液自碱洗塔I 9的塔顶流下对粗氯乙烯气体进行洗涤，中和粗氯乙烯气体中的氯化氢和二氧化碳等酸性物质，稀碱液的温度为40℃，循环流量为40m3/h；然后从碱洗塔I 9塔顶出来的氯乙烯气体进入碱洗塔II 12的底部，经浓碱液罐13、浓碱液泵14、浓碱液冷却器15循环的氢氧化钠浓度为18％wt的高浓度碱液自碱洗塔II 12塔顶流下，以确保氯乙烯气体中的氯化氢和二氧化碳等酸性物质被完全中和，浓碱液的循环温度为20℃，循环流量为90m3/h，完全脱除酸性物质的氯乙烯气体从碱洗塔II 12塔顶流出。
在氯化氢吸收过程中，浓盐酸罐内2的盐酸浓度达到29％～31％wt时即能够将浓盐酸装车外售，通过加入新鲜水保持稀盐酸罐6内盐酸浓度≤5％wt且液位恒定；在双塔碱洗过程中，碱洗塔I 9的循环碱液中的氢氧化钠浓度低于2％wt或碳酸钠浓度高于8％wt即排放废碱液，同时由浓碱液泵14补充新鲜碱液，浓碱液罐13内的碱液则由外界新鲜碱液(氢氧化钠浓度为35％wt的)补充，维持其液位稳定。
实施例2、
如图1所示，一种完全脱除粗氯乙烯气体中酸性物质的方法，所用的装置同实施例1。
其工艺流程为：包括氯化氢吸收过程和双塔碱洗过程，从转化器出来的粗氯乙烯气体从底部进入氯化氢组合吸收塔1，在氯化氢组合吸收塔1内依次与通过浓盐酸罐2、浓盐酸泵3以及浓盐酸冷却器4循环的浓盐酸和稀盐酸塔5过来的稀盐酸逆流接触进行氯化氢气体的吸收，循环浓盐酸经冷却后其温度为25℃，循环流量为90m3/h；氯化氢组合吸收塔1塔顶出来的粗氯乙烯气体进入稀盐酸塔5的底部，经稀盐酸罐6、稀盐酸泵7、稀盐酸冷却器8循环的稀盐酸以及补充加入的新鲜水的混合液自稀盐酸塔5的塔顶流下，在塔内完成对氯化氢气体的完全吸收，循环稀盐酸的温度为20℃，循环流量为80m3/h。
稀盐酸塔顶出来的粗氯乙烯气体从底部进入碱洗塔I 9，经稀碱液泵10、稀碱液冷却器11循环的稀碱液自碱洗塔I 9的塔顶流下对粗氯乙烯气体进行洗涤，中和粗氯乙烯气体中的氯化氢和二氧化碳等酸性物质，稀碱液的温度为30℃，循环流量为50m3/h；然后从碱洗塔I 9塔顶出来的氯乙烯气体进入碱洗塔II 12的底部，经浓碱液罐13、浓碱液泵14、浓碱液冷却器15循环的氢氧化钠浓度为15％wt的高浓度碱液自碱洗塔II 12塔顶流下，以确保氯乙烯气体中的氯化氢和二氧化碳等酸性物质被完全中和，浓碱液的循环温度为15℃，循环流量为100m3/h，完全脱除酸性物质的氯乙烯气体从碱洗塔II 12塔顶流出。
在氯化氢吸收过程中，浓盐酸罐内2的盐酸浓度达到29％～31％wt时即能够将浓盐酸装车外售，通过加入新鲜水保持稀盐酸罐6内盐酸浓度≤5％wt且液位恒定；在双塔碱洗过程中，碱洗塔I 9的循环碱液中的氢氧化钠浓度低于2％wt或碳酸钠浓度高于8％wt即排放废碱液，同时由浓碱液泵14补充新鲜碱液，浓碱液罐13内的碱液则由外界新鲜碱液(氢氧化钠浓度为30.5％wt的)补充，维持其液位稳定。
实施例3、
如图1所示，一种完全脱除粗氯乙烯气体中酸性物质的方法，所用的装置同实施例1。
其工艺流程为：包括氯化氢吸收过程和双塔碱洗过程，从转化器出来的粗氯乙烯气体从底部进入氯化氢组合吸收塔1，在氯化氢组合吸收塔1内依次与通过浓盐酸罐2、浓盐酸泵3以及浓盐酸冷却器4循环的浓盐酸和稀盐酸塔5过来的稀盐酸逆流接触进行氯化氢气体的吸收，循环浓盐酸经冷却后其温度为35℃，循环流量为110m3/h；氯化氢组合吸收塔1塔顶出来的粗氯乙烯气体进入稀盐酸塔5的底部，经稀盐酸罐6、稀盐酸泵7、稀盐酸冷却器8循环的稀盐酸以及补充加入的新鲜水的混合液自稀盐酸塔5的塔顶流下，在塔内完成对氯化氢气体的完全吸收，循环稀盐酸的温度为10℃，循环流量为100m3/h。
稀盐酸塔顶出来的粗氯乙烯气体从底部进入碱洗塔I 9，经稀碱液泵10、稀碱液冷却器11循环的稀碱液自碱洗塔I 9的塔顶流下对粗氯乙烯气体进行洗涤，中和粗氯乙烯气体中的氯化氢和二氧化碳等酸性物质，稀碱液的温度为35℃，循环流量为48m3/h；然后从碱洗塔I 9塔顶出来的氯乙烯气体进入碱洗塔II 12的底部，经浓碱液罐13、浓碱液泵14、浓碱液冷却器15循环的氢氧化钠浓度为12％wt的高浓度碱液自碱洗塔II 12塔顶流下，以确保氯乙烯气体中的氯化氢和二氧化碳等酸性物质被完全中和，浓碱液的循环温度为10℃，循环流量为100m3/h，完全脱除酸性物质的氯乙烯气体从碱洗塔II 12塔顶流出。
在氯化氢吸收过程中，浓盐酸罐内2的盐酸浓度达到29％～31％wt时即能够将浓盐酸装车外售，通过加入新鲜水保持稀盐酸罐6内盐酸浓度≤5％wt且液位恒定；在双塔碱洗过程中，碱洗塔I 9的循环碱液中的氢氧化钠浓度低于2％wt或碳酸钠浓度高于8％wt即排放废碱液，同时由浓碱液泵14补充新鲜碱液，浓碱液罐13内的碱液则由外界新鲜碱液(氢氧化钠浓度为50％wt的)补充，维持其液位稳定。
Claims (2)
1.一种完全脱除粗氯乙烯气体中酸性物质的方法，其特征在于所用的装置包括氯化氢吸收和碱洗两部分，氯化氢吸收部分包括氯化氢组合吸收塔、浓盐酸罐、浓盐酸泵、浓盐酸冷却器、稀盐酸塔、稀盐酸罐、稀盐酸泵、稀盐酸冷却器，氯化氢组合吸收塔是由上部的泡罩塔板和下部的规整填料组合而成，稀盐酸进料位置在泡罩塔板上面，浓盐酸进料位置在泡罩塔板和规整填料之间，在氯化氢组合吸收塔内形成两级吸收；碱洗部分由两级双塔碱洗组成，包括碱洗塔I、稀碱液泵、稀碱液冷却器、碱洗塔II、浓碱液罐、浓碱液泵及浓碱液冷却器；稀盐酸塔、碱洗塔I、碱洗塔II均为填料塔，填料为散装填料或规整填料，其工艺流程为：包括氯化氢吸收过程和双塔碱洗过程，转化器出来的粗氯乙烯气体从底部进入氯化氢组合吸收塔，在氯化氢组合吸收塔内分别经稀盐酸塔来的稀盐酸和通过浓盐酸罐、浓盐酸泵以及浓盐酸冷却器循环的浓盐酸两级吸收后，粗氯乙烯气体从氯化氢组合吸收塔顶出去后进入稀盐酸塔的底部，在稀盐酸塔内利用经稀盐酸罐、稀盐酸泵、稀盐酸冷却器循环的稀盐酸和补充的新鲜水完成对氯化氢的全部吸收；稀盐酸塔顶出来的粗氯乙烯气体从底部进入到碱洗塔I，在碱洗塔I利用经稀碱液泵、稀碱液冷却器循环的碱液对粗氯乙烯气体进行洗涤，中和反应其中剩余的氯化氢及二氧化碳，然后从碱洗塔I塔顶出去进入到碱洗塔II的底部，再用经浓碱液罐、浓碱液泵、浓碱液冷却器循环的高浓度碱液洗涤粗氯乙烯气体以保证其中的酸性物质被完全中和，不含酸性物质的氯乙烯气体从碱洗塔II的塔顶流出；所述的氯化氢吸收过程中，浓盐酸冷却器、稀盐酸冷却器的冷却温度分别为25～35℃、10～20℃，浓盐酸泵、稀盐酸泵的流量分别为90～110m3/h、80～100m3/h，浓盐酸罐内的盐酸浓度达到29％～31％wt时即能够将浓盐酸装车外售，通过加入新鲜水保持稀盐酸罐内盐酸浓度≤5％wt且液位恒定；所述的双塔碱洗过程中，碱洗塔I的循环碱液中的氢氧化钠浓度低于2％wt或碳酸钠浓度高于8％wt即排放废碱液，同时由浓碱液罐经浓碱液泵补充新的碱液，浓碱液罐内的碱液则由外界新鲜碱液即30％-50％wt的氢氧化钠溶液补充，维持其碱液浓度为12％～18％wt且液位恒定；所述的碱洗塔II的高浓度碱液为12％～18％wt的氢氧化钠溶液，由浓碱液罐经浓碱液泵提供；所述的双塔碱洗过程中，稀碱液冷却器、浓碱液冷却器的冷却温度分别为30～40℃、10～20℃，稀碱液泵、浓碱液泵的流量分别为40～50m3/h、80～100m3/h。
2.根据权利要求1所述的一种完全脱除粗氯乙烯气体中酸性物质的方法，其特征在于一套年产10万吨PVC的装置，当乙炔与氯化氢的体积比为1:1.05，使用本发明方法所采用的装置，每小时减少氯乙烯的损失为7kg，新鲜碱液的消耗节省30％。
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