CN112299943B - 一种醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净装置及方法，清洁装置包括包括文丘里反应器、次氯酸钠储槽、补加泵、氧化塔循环泵、氧化塔、综合洗涤塔、中和段循环泵、循环水中间槽、低温段循环泵、冷冻水板式冷却器；清洁方法是通过设置文丘里反应器与次氯酸钠储槽配制与储存次氯酸钠溶液，设置氧化塔完成粗乙炔气中杂质硫化氢与磷化氢的氧化反应，设置综合洗涤塔去除氧化反应生成的酸性物质并通过低温冷却降低水分含量，将电石法制得的乙炔气中的杂质硫化氢与磷化氢氧化去除，并降低乙炔气中的水分。本发明能够将电石法制得的粗乙炔气体中的杂质磷化氢、硫化氢进行氧化去除，并降低乙炔气中的水分，从而获得浓度≥98％的乙炔气体。
Description
技术领域
本发明涉及一种醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净装置及方法。
背景技术
醋酸乙烯是世界上产量较大的有机化工原料之一，广泛用于生产聚醋酸乙烯(PVAc)、聚乙烯醇、涂料、浆料、粘合剂、维纶、薄膜、乙烯基共聚树脂、缩醛树脂等一系列化工和化纤产品，其应用涉及各行各业。
我国醋酸乙烯生产开始于20世纪60年代。1965年，北京有机化工厂从日本引进乙炔法流化床技术，之后在国内建成多套同类装置。近年来随着聚乙烯醇的发展，中国醋酸乙烯市场不断扩大。据统计，目前中国醋酸乙烯总生产能力220万吨/年，且呈继续增长趋势。
醋酸乙烯生产工艺路线有乙烯法和乙炔法两种，我国以乙炔法为主。在乙炔法生产醋酸乙烯的生产过程中，原料乙炔气体中含有H2S、PH3、H2O等杂质，有H2S、PH3易使合成触媒中毒，它们与触媒中的活性组分Zn(AC)2起化学反应，使活性减少或者完全丧失，研制合适的清净装置，实现乙炔气体的净化，减少乙炔气体的杂质，能够降低醋酸乙烯生产成本，提高产品的市场竞争力。
发明内容
本发明提出一种醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净装置及方法，目的在于将电石法制得的粗乙炔气体中的杂质磷化氢、硫化氢进行氧化去除，并降低乙炔气中的水分，从而获得浓度≥98％的乙炔气体。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净装置，其结构特点是：
包括文丘里反应器、次氯酸钠储槽、补加泵、氧化塔循环泵、氧化塔、综合洗涤塔、中和段循环泵、循环水中间槽、低温段循环泵、冷冻水板式冷却器；
所述文丘里反应器是以气室两旁的两路支管分别用于接收氢氧化钠溶液与氯气，以喉管接收水，出液口与所述次氯酸钠储槽顶端的入口相连，用于生成次氯酸钠溶液并送入次氯酸钠储槽中；
所述次氯酸钠储槽内的次氯酸钠溶液由所述补加泵泵送至所述氧化塔循环泵的入口，所述氧化塔循环泵是经氧化塔顶端部的入口一将次氯酸钠溶液泵入氧化塔内，所述氧化塔顶端设出口一，底端设出口二，底端部设用于通入粗乙炔气的入口二，在所述入口二的下方、出口二的上方位置处设有溢流口，所述氧化塔底端的出口二与氧化塔循环泵的入口之间经管道相连通；
所述综合洗涤塔内腔分为相通的上下两段，上段为低温段，下段为中和段；所述综合洗涤塔顶端设有洗涤塔顶部出口，底端设用于排出底部釜液的洗涤塔底部出口，在低温段所在区域的上端设洗涤塔上部入口、下端设洗涤塔中部出口，在中和段所在区域的上端设洗涤塔中部入口、下端设洗涤塔底部入口，所述洗涤塔底部入口与氧化塔顶端的出口一通过管道相连通，所述洗涤塔底部出口排出的底部釜液是经所述中和段循环泵自洗涤塔中部入口泵入中和段；
所述循环水中间槽自底部出液并经低温段循环泵泵入冷冻水板式冷却器，由所述冷冻水板式冷却器冷却后经洗涤塔上部入口进入低温段，并经洗涤塔中部出口回流至循环水中间槽内。
进一步的，所述补加泵出口分流为两路管道，一路管道连通至所述氧化塔循环泵的入口，另一路管道作为回流管道，连通至所述次氯酸钠储槽上端部的回流口。
本发明同时提出了一种醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净方法，利用上述醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净装置进行，包括氧化剂次氯酸钠溶液的配制、杂质硫化氢与磷化氢的氧化反应、去除氧化反应生成的酸性物质及低温冷却降低水分含量三个单元，是按照如下步骤进行：
步骤1、氧化剂次氯酸钠溶液的配制
自文丘里反应器的喉管通入水，水流在喉管呈渐缩的口径作用下流速增加，使气室内产生真空，将氯气与氢氧化钠溶液自气室两旁的两路支管吸入，与水混合后发生反应，生成次氯酸钠溶液并送入次氯酸钠储槽中；
步骤2、杂质硫化氢与磷化氢的氧化反应
利用补加泵将次氯酸钠储槽内接收到的新配制的次氯酸钠溶液泵送至氧化塔循环泵的入口，由氧化塔循环泵自氧化塔顶端部的入口一将次氯酸钠溶液泵入氧化塔内，自氧化塔底端部的入口二通入粗乙炔气，氧化塔内的粗乙炔气与次氯酸钠溶液逆流接触，将粗乙炔气中的杂质硫化氢与磷化氢氧化成不挥发性的酸性物质，酸性物质的一部分随同釜液经溢流口排出，另一部分以酸雾形式夹带在乙炔气中自氧化塔顶端的出口一排出；
步骤3、去除氧化反应生成的酸性物质及低温冷却降低水分含量
氧化塔顶端出口一排出的乙炔气自洗涤塔底部入口进入中和段的下部，由中和段循环泵将氢氧化钠溶液自洗涤塔中部入口泵送至中和段的上部，与乙炔气逆流接触发生酸碱中和反应，将乙炔气中夹带的酸雾除去，除去酸雾后的乙炔气上升到低温段；
由低温段循环泵将循环水中间槽中的补加水泵入冷冻水板式冷却器冷却得到冷凝液，冷凝液自洗涤塔上部入口进入低温段，与自中和段上升到低温段的乙炔气逆流接触，将乙炔气中夹带的水分除去，除去水分后的乙炔气自洗涤塔顶部出口排出后进入后续工艺，低温段内的冷凝液则经洗涤塔中部出口排出，流入循环水中间槽。
步骤1所配制的次氯酸钠溶液中，有效氯浓度为1.2-2g/l，PH值为7-8；
步骤2中，氧化塔内次氯酸钠溶液中的有效氯浓度为0.25-0.35g/l，PH值为4-5；通入氧化塔的粗乙炔气与次氯酸钠溶液逆流接触，二者的气液流量比为70-80；经氧化塔溢流口排出的釜液中有效氯含量为0；
步骤3中，综合洗涤塔的中和段内有效氯浓度<1g/l，Na2CO3浓度<100g/l，夹带酸雾的乙炔气与中和段内循环的氢氧化钠溶液逆流接触，二者的气液流量比为70-80；综合洗涤塔的低温段水温为3±1℃。
所述有效氯为次氯酸钠溶液中的氯离子。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明通过设置文丘里反应器与次氯酸钠储槽配制与储存次氯酸钠溶液，设置氧化塔完成粗乙炔气中杂质硫化氢与磷化氢的氧化反应，设置综合洗涤塔去除氧化反应生成的酸性物质并通过低温冷却降低水分含量，将电石法制得的乙炔气中的杂质硫化氢与磷化氢氧化去除，并降低乙炔气中的水分，能够获得浓度≥98％的乙炔气体；
本发明通过对醋酸乙烯生产过程中乙炔气体的清净，提高了原材料的利用率，降低了原材料和能源的单耗，可极大地降低成本，并提高了产品醋酸乙烯的产、质量，极大增加了企业的经济效益。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，1文丘里反应器；1a支管一；1b支管二；1c喉管；2次氯酸钠储槽；3补加泵；3a回流管道；4氧化塔循环泵；5氧化塔；5a入口一；5b入口二；5c出口一；5d出口二；5e溢流口；6综合洗涤塔；6a低温段；6b中和段；6c洗涤塔顶部出口；6d洗涤塔底部出口；6e洗涤塔中部入口；6f洗涤塔底部入口；；6g洗涤塔上部入口；6h洗涤塔中部出口；7中和段循环泵；8循环水中间槽；8a主出液管路；8b支出液管路；9低温段循环泵；10冷冻水板式冷却器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，本实施例的醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净装置包括文丘里反应器1、次氯酸钠储槽4、补加泵3、氧化塔循环泵4、氧化塔5、综合洗涤塔6、中和段6b循环泵、循环水中间槽8、低温段6a循环泵、冷冻水板式冷却器10；
文丘里反应器1是以气室两旁的两路支管(支管一1a与支管一1b)分别用于接收氢氧化钠溶液与氯气，以喉管1c接收水，出液口与次氯酸钠储槽4顶端的入口相连，用于生成次氯酸钠溶液并送入次氯酸钠储槽4中；
次氯酸钠储槽4内的次氯酸钠溶液由补加泵3泵送至氧化塔循环泵4的入口，氧化塔循环泵4是经氧化塔5顶端部的入口一5a将次氯酸钠溶液泵入氧化塔5内，氧化塔5顶端设出口一5c，底端设出口二5d，底端部设用于通入粗乙炔气的入口二5b，在入口二5b的下方、出口二5d的上方位置处设有溢流口5e，氧化塔5底端的出口二5d与氧化塔循环泵4的入口之间经管道相连通；
综合洗涤塔6内腔分为相通的上下两段，上段为低温段6a，下段为中和段6b；综合洗涤塔6顶端设有洗涤塔顶部出口6c，底端设用于排出底部釜液的洗涤塔底部出口6d，在低温段6a所在区域的上端设洗涤塔上部入口6g、下端设洗涤塔中部出口6h，在中和段6b所在区域的上端设洗涤塔中部入口6e、下端设洗涤塔底部入口6f，洗涤塔底部入口6f与氧化塔5顶端的出口一5c通过管道相连通，洗涤塔底部出口6d排出的底部釜液是经中和段6b循环泵自洗涤塔中部入口6e泵入中和段6b；
循环水中间槽8自底部出液并经低温段6a循环泵泵入冷冻水板式冷却器10，由冷冻水板式冷却器10冷却后经洗涤塔上部入口6g进入低温段6a，并经洗涤塔中部出口6h回流至循环水中间槽8内。
具体实施中，相应的结构设置也包括：
补加泵3出口分流为两路管道，一路管道连通至氧化塔循环泵4的入口，另一路管道作为回流管道3a，连通至次氯酸钠储槽4上端部的回流口。
氧化塔5溢出口排出的釜液可进行再回收，将回收得到的乙炔气再次经入口二5b通入氧化塔5内，回收得到的水可供文丘里反应器1使用。
综合洗涤塔6的洗涤塔底部出口6d排出的碱液一部分回流至中和段6b循环泵入口，在中和段6b内形成循环，另一部分流向下道精馏工艺。
循环水中间槽8顶部设有进水口，底部出液并设有两路分支，其中一路为主出液管路8a，连接至冷冻水板式冷却器10，另一路为支出液管路8b，连接至现场的废液槽。循环水中间槽8自顶部的加水口持续加水，槽内的补加水大部分流向冷冻水板式冷却器10，一小部分经支出液管路8b流入废液槽，使得槽内的补加水为持续流动、更新的状态，从而保障循环水中间槽8内补加水的水质。
本发明实施例同时提出了一种醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净方法，利用上述醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净装置进行，包括氧化剂次氯酸钠溶液的配制、杂质硫化氢与磷化氢的氧化反应、去除氧化反应生成的酸性物质及低温冷却降低水分含量三个单元，是按照如下步骤进行：
步骤1、氧化剂次氯酸钠溶液的配制
自文丘里反应器1的喉管1c通入水，水流在喉管1c呈渐缩的口径作用下流速增加，使气室内产生真空，将氯气与氢氧化钠溶液自气室两旁的两路支管吸入，与水混合后发生反应，生成次氯酸钠溶液并送入次氯酸钠储槽4中；
步骤2、杂质硫化氢与磷化氢的氧化反应
利用补加泵3将次氯酸钠储槽4内接收到的新配制的次氯酸钠溶液泵送至氧化塔循环泵4的入口，由氧化塔循环泵4自氧化塔5顶端部的入口一5a将次氯酸钠溶液泵入氧化塔5内，自氧化塔5底端部的入口二5b通入粗乙炔气，氧化塔5内的粗乙炔气与次氯酸钠溶液逆流接触，将粗乙炔气中的杂质硫化氢与磷化氢氧化成不挥发性的酸性物质，酸性物质的一部分随同釜液经溢流口5e排出，另一部分以酸雾形式夹带在乙炔气中自氧化塔5顶端的出口一5c排出；
步骤3、去除氧化反应生成的酸性物质及低温冷却降低水分含量
氧化塔5顶端出口一5c排出的乙炔气自洗涤塔底部入口6f进入中和段6b的下部，由中和段6b循环泵将氢氧化钠溶液自洗涤塔中部入口6e泵送至中和段6b的上部，与乙炔气逆流接触发生酸碱中和反应，将乙炔气中夹带的酸雾除去，除去酸雾后的乙炔气上升到低温段6a；
由低温段6a循环泵将循环水中间槽8中的补加水泵入冷冻水板式冷却器10冷却得到冷凝液，冷凝液自洗涤塔上部入口6g进入低温段6a，与自中和段6b上升到低温段6a的乙炔气逆流接触，将乙炔气中夹带的水分除去，除去水分后的乙炔气自洗涤塔顶部出口6c排出后进入后续工艺，低温段6a内的冷凝液则经洗涤塔中部出口6h排出，流入循环水中间槽8。
步骤1所配制的次氯酸钠溶液中，有效氯浓度为1.2-2g/l，PH值为7-8；
步骤2中，氧化塔5内次氯酸钠溶液中的有效氯浓度为0.25-0.35g/l，PH值为4-5；通入氧化塔5的粗乙炔气与次氯酸钠溶液逆流接触，二者的气液流量比为70-80；经氧化塔5溢流口5e排出的釜液中有效氯含量为0；
步骤3中，综合洗涤塔6的中和段6b内有效氯浓度<1g/l，Na2CO3浓度<100g/l，夹带酸雾的乙炔气与中和段6b内循环的氢氧化钠溶液逆流接触，二者的气液流量比为70-80；综合洗涤塔6的低温段6a水温为3±1℃。
其中，有效氯为次氯酸钠溶液中的氯离子。
经重复测定，在进入一塔前乙炔气中H2S、PH3浓度≤0.05％，而经本发明清净方法的处理，在综合洗涤塔6出来的乙炔气体中含有的H2S、PH3浓度≤0.0037％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净方法，其特征是：利用醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净装置进行，所述醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净装置包括文丘里反应器、次氯酸钠储槽、补加泵、氧化塔循环泵、氧化塔、综合洗涤塔、中和段循环泵、循环水中间槽、低温段循环泵、冷冻水板式冷却器；
所述文丘里反应器是以气室两旁的两路支管分别用于接收氢氧化钠溶液与氯气，以喉管接收水，出液口与所述次氯酸钠储槽顶端的入口相连，用于生成次氯酸钠溶液并送入次氯酸钠储槽中；
所述次氯酸钠储槽内的次氯酸钠溶液由所述补加泵泵送至所述氧化塔循环泵的入口，所述氧化塔循环泵是经氧化塔顶端部的入口一将次氯酸钠溶液泵入氧化塔内，所述氧化塔顶端设出口一，底端设出口二，底端部设用于通入粗乙炔气的入口二，在所述入口二的下方、出口二的上方位置处设有溢流口，所述氧化塔底端的出口二与氧化塔循环泵的入口之间经管道相连通；
所述综合洗涤塔内腔分为相通的上下两段，上段为低温段，下段为中和段；所述综合洗涤塔顶端设有洗涤塔顶部出口，底端设用于排出底部釜液的洗涤塔底部出口，在低温段所在区域的上端设洗涤塔上部入口、下端设洗涤塔中部出口，在中和段所在区域的上端设洗涤塔中部入口、下端设洗涤塔底部入口，所述洗涤塔底部入口与氧化塔顶端的出口一通过管道相连通，所述洗涤塔底部出口排出的底部釜液是经所述中和段循环泵自洗涤塔中部入口泵入中和段；
所述循环水中间槽自底部出液并经低温段循环泵泵入冷冻水板式冷却器，由所述冷冻水板式冷却器冷却后经洗涤塔上部入口进入低温段，并经洗涤塔中部出口回流至循环水中间槽内；
所述醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净方法包括氧化剂次氯酸钠溶液的配制、杂质硫化氢与磷化氢的氧化反应、去除氧化反应生成的酸性物质及低温冷却降低水分含量三个单元，是按照如下步骤进行：
步骤1、氧化剂次氯酸钠溶液的配制
自文丘里反应器的喉管通入水，水流在喉管呈渐缩的口径作用下流速增加，使气室内产生真空，将氯气与氢氧化钠溶液自气室两旁的两路支管吸入，与水混合后发生反应，生成次氯酸钠溶液并送入次氯酸钠储槽中；所配制的次氯酸钠溶液中，有效氯浓度为1.2-2g/l，PH值为7-8；
步骤2、杂质硫化氢与磷化氢的氧化反应
利用补加泵将次氯酸钠储槽内接收到的新配制的次氯酸钠溶液泵送至氧化塔循环泵的入口，由氧化塔循环泵自氧化塔顶端部的入口一将次氯酸钠溶液泵入氧化塔内，自氧化塔底端部的入口二通入粗乙炔气，氧化塔内的粗乙炔气与次氯酸钠溶液逆流接触，将粗乙炔气中的杂质硫化氢与磷化氢氧化成不挥发性的酸性物质，酸性物质的一部分随同釜液经溢流口排出，另一部分以酸雾形式夹带在乙炔气中自氧化塔顶端的出口一排出；所述氧化塔内次氯酸钠溶液中的有效氯浓度为0.25-0.35g/l，PH值为4-5；通入氧化塔的粗乙炔气与次氯酸钠溶液逆流接触，二者的气液流量比为70-80；经氧化塔溢流口排出的釜液中有效氯含量为0；
步骤3、去除氧化反应生成的酸性物质及低温冷却降低水分含量
氧化塔顶端出口一排出的乙炔气自洗涤塔底部入口进入中和段的下部，由中和段循环泵将氢氧化钠溶液自洗涤塔中部入口泵送至中和段的上部，与乙炔气逆流接触发生酸碱中和反应，将乙炔气中夹带的酸雾除去，除去酸雾后的乙炔气上升到低温段；
由低温段循环泵将循环水中间槽中的补加水泵入冷冻水板式冷却器冷却得到冷凝液，冷凝液自洗涤塔上部入口进入低温段，与自中和段上升到低温段的乙炔气逆流接触，将乙炔气中夹带的水分除去，除去水分后的乙炔气自洗涤塔顶部出口排出后进入后续工艺，低温段内的冷凝液则经洗涤塔中部出口排出，流入循环水中间槽；
所述综合洗涤塔的中和段内有效氯浓度<1g/l，Na2CO3浓度<100g/l，夹带酸雾的乙炔气与中和段内循环的氢氧化钠溶液逆流接触，二者的气液流量比为70-80；综合洗涤塔的低温段水温为3±1℃。
2.根据权利要求1所述的醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净方法，其特征是：所述有效氯为次氯酸钠溶液中的氯离子。
3.根据权利要求1所述的醋酸乙烯生产过程中乙炔的清净方法，其特征是：所述补加泵出口分流为两路管道，一路管道连通至所述氧化塔循环泵的入口，另一路管道作为回流管道，连通至所述次氯酸钠储槽上端部的回流口。
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