CN112569737A - 一种氯乙烯生产中冷冻脱水的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氯乙烯生产中冷冻脱水的系统及方法，主要包含乙炔气脱水装置、氯化氢气体脱水装置和混合气脱水装置，通过乙炔气脱水装置使乙炔气含尘量≤5mg/m³，温度冷却至＜12℃，乙炔气含水≤500mg/L，通过氯化氢气体脱水装置使氯化氢气体温度冷却至＜12℃，然后将乙炔气和氯化氢气体按一定配比混合通过混合气脱水装置使混合气的温度冷却至‑17℃～‑18℃，含水量≤350ppm，再依次通过换热器（12）和预热器（13）进行升温后通入转化器系统。与现有技术相比，本发明具有投资成本低，产量高，产品质量好，设备维修更换次数少，触媒使用时间增长，消耗低特点。

Description

一种氯乙烯生产中冷冻脱水的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种氯乙烯生产中冷冻脱水的系统及方法，属于化工技术领域。
背景技术
氯乙烯合成生产时，采用深冷冷却脱水技术对氯化氢和乙炔混合气进行冷冻脱水是目前国内氯乙烯生产常用的除水技术之一，即乙炔气与氯化氢气按配比在混合器里充分混合后，混合气经一级石墨冷却器和二级石墨冷却器，同时公用工程供给的-35℃冷冻盐水（氯化钙溶液）并行进入一级石墨冷却器和二级石墨冷却器壳程内，与管程中的氯化氢和乙炔混合气换热，换热后的冷冻盐水回公用工程，然后混合气经过除雾器，进行脱水处理，脱水后的混合气经换热器和预热器加热后，进入转化器系统。
但是，目前深冷冷却脱水技术中氯化氢和乙炔混合气的脱水效果并不理想，脱水后混合气含水仍大于0.25%，远高于指标要求的≤0.06%，含水量高会影响后续工段长周期安全稳定生产，并且乙炔气中含水高还会加剧金属管道电化学腐蚀，原料气中含水量高也会导致精馏单体含水量高，冬季大约800ppm，夏季能达到1300-1500ppm，严重超指标（指标≤100ppm），影响产品的质量。
氯化氢和乙炔混合气脱水效果不理想的原因有以下两个方面：
1、一级、二级石墨冷却器中-35℃冷冻盐水低流量高温差，盐水中的杂质在设备及管道内沉积，导致设备管线堵塞，另外由于盐水进入设备内部后造成设备内部石墨与混合气换热表面的温度低于-18℃，石墨冷却器的换热表面会出现盐酸结冰现象，随着运行时间增长冷却器内部结冰加厚，影响换热效率，设备内混合气温度高于控制指标，石墨冷却器内表面结冰会降低混合气在设备内的流通截面积，形成一定阻力，在全负荷生产的情况下，会造成氯化氢总管和乙炔总管的压力在原来的基础上再升高，影响乙炔的流量从而影响混合气的原料配比；
为了降低混合气冷却器内表面结冰对系统长时间的影响，需对混合气冷却器进行定时化冰，每次化冰操作时长4小时左右，平均每天对其中1条深冷脱水线化冰1次，化冰时需同时将一级、二级石墨冷却器的冷冻盐水关闭，用混合气自身温度来融化设备内表面的结冰。化冰过程中由于混合气达不到工艺控制温度，混合气冷却器出口温度相对较高，二级除雾器出口处混合气含水量也相应增加，这不仅造成混合气预热器后的碳钢设备管线腐蚀，造成泄漏，还使转化器内部触媒结块，增加转化器内部的床层阻力，影响转化器的通气量和产能，降低触媒的利用率。
2、乙炔气含杂质粉尘较多，杂质粉尘为红褐色的湿性粉尘，经质量部检测分析Fe3+含量＞40%。乙炔气中含尘高：①、导致乙炔砂封堵，系统压力升高，乙炔气、氯化氢气流量、配比调节失控，影响转化生产；②、停车清洗砂封次数多，影响单体产量；③、导致乙炔除雾器滤芯堵，乙炔除雾器失效，不能按设计排除一部分水分，乙炔气含水高；④、导致混合气中含尘高，严重影响混合气高效除雾器的正常使用，每年要更换一次过滤器滤芯，增加了生产成本。
因此，一种投资成本低，产量高，产品质量好，运行稳定，能耗低的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统及方法被提出。
发明内容
本发明的目的是提供一种氯乙烯生产中冷冻脱水的系统及方法，尤其是一种电石法氯乙烯生产中原料气即氯化氢气体和乙炔气净化及混合气冷冻脱水的系统及方法，具有投资成本低，产量高，产品质量好，设备维修更换次数少，触媒使用时间增长，消耗低等特点。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，其主要包含乙炔气脱水装置、氯化氢气体脱水装置和混合气脱水装置，其中：
所述乙炔气脱水装置至少包含乙炔除尘器（1）、砂封（2）、水封（3）、乙炔冷却器和乙炔除雾器（6），所述乙炔冷却器至少包含两个相互串联的冷却器，即一级乙炔冷却器（4）和二级乙炔冷却器（5），所述乙炔除尘器（1）是为了防止乙炔气中夹带的颗粒型杂物堵塞后续除雾设备，所述砂封（2）和水封（3）的目的是安全防火，所述一、二级乙炔冷却器通过冷却介质降温使得高温饱和乙炔气形成低温过饱和乙炔气，析出乙炔气中的过饱和水分，所述乙炔除雾器（6）利用浸硅油玻璃丝的憎水性脱除乙炔气中形成的水雾状水，经过乙炔除雾器（6）脱水后的乙炔气再进入混合器（7）与氯化氢气体混合；
所述氯化氢气体脱水装置至少包含氯化氢冷却器（14）和氯化氢除雾器（15），所述氯化氢冷却器（14）通过冷却介质降温使得高温饱和氯化氢气体形成低温过饱和气，析出氯化氢气中的过饱和水分，所述氯化氢除雾器（15）利用浸硅油玻璃丝的憎水性脱除氯化氢气中形成的酸雾状水，脱出氯化氢气体中过饱和水分吸收氯化氢形成的盐酸，经过氯化氢除雾器（15）脱水后的氯化氢气体再进入混合器（7）内与乙炔气混合；
所述混合气脱水装置至少包含混合器（7）、混合气冷却器、混合气除雾器、换热器（12）和预热器（13），所述混合气冷却器至少包含两个相互串联的冷却器，即一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9），所述一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）均为圆块孔式石墨冷却器，所述混合气除雾器至少包含两个相互串联的除雾器，即一级混合气除雾器（10）和二级混合气除雾器（11）；
所述乙炔除雾器（6）和氯化氢除雾器（15）并联后与混合器（7）的进气口连通，经过混合器（7）混合后的乙炔气和氯化氢气体的混合气从混合器（7）的出气口经过管线从一级石墨冷却器（8）顶部的进气口通入，同时冷冻盐水从一级石墨冷却器（8）下部的进水口通入，与混合气进行换热实现混合气的降温，换热后的混合气从一级石墨冷却器（8）底部的出气口通过管路从二级石墨冷却器（9）顶部的进气口通入，混合气在二级石墨冷却器（9）内换热完成后从二级石墨冷却器（9）底部的出气口排出，经过一、二级石墨冷却器冷却后的混合气依次通过相互串联的一级混合气除雾器（10）和二级混合气除雾器（11）连续脱水，将过饱和形成的酸雾捕集形成冷凝酸，即完成混合气的深冷冷冻脱水，经过脱水后的混合气再经过换热器（12）进行初步升温，所述换热器（12）用7℃水作为冷却介质升温，且经过换热器（12）换热后的7℃水回水通过管线直接打到乙炔冷却器和氯化氢冷却器（14）的进水口，作为冷媒对乙炔冷却器内的乙炔气体和氯化氢冷却器（14）内的氯化氢气体进行冷却降温，充分回收利用混合气的冷量，从换热器（12）出来的混合气再经过预热器（13）继续升温后进入转化器内进行转化反应生产氯乙烯。
作为改进，所述砂封（2）与水封（3）之间设有乙炔含尘检测仪（21），用于实时监测经过乙炔除尘器（1）除尘之后的乙炔气中含尘量是否达到工艺要求。
进一步的，所述混合气脱水装置还设有冷冻盐水循环系统，所述冷冻盐水循环系统至少包含循环泵（16），所述循环泵（16）的流量为300~400m3/h，扬程12~15m，出口压力＜0.3MPa，所述循环泵（16）的进口与一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）的出水口之间设有第一管线（17），所述循环泵（16）的出口与一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）的进水口之间设有第二管线（18），.所述第一管线（17）上设有冷冻盐水进水管（19），所述第二管线（18）上设有温度控制元件（22）和压力控制元件（23）；
工作时，氯化氢气体和乙炔气的混合气从一级石墨冷却器（8）顶部的进气口通入，在一级石墨冷却器（8）内换热后，混合气从一级石墨冷却器（8）底部的出气口通过管路从二级石墨冷却器（9）顶部的进气口通入，混合气在二级石墨冷却器（9）内换热完成后从二级石墨冷却器（9）底部的出气口排出，且所述一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）的出气管路上设有温度计和压力表，该温度计和压力表用来监测冷冻换热后的混合气的温度和流量是否符合工艺要求；而同时公用工程供给的-35℃冷冻盐水从冷冻盐水进水管（19）进入，通过循环泵（16）将-35℃冷冻盐水的温度控制在-25℃~-17℃，流量控制在300~400m3/h，然后从冷却器的进水口并行进入一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）并与冷却器管程中的氯化氢和乙炔混合气换热，将混合气依次换热至-4℃～-8℃和-17℃~-18℃，换热后的冷冻盐水从一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）上部的出水口流入第一管线（17），依次通过循环泵（16）以及第二管线（18）后再次进入一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）参与混合气的换热，以此循环反复，实现冷冻盐水的循环使用。
进一步的，所述乙炔除尘器（1）设有反冲洗机构，所述反冲洗机构至少包含上、下喷淋系统，并采用DCS自动控制。
进一步的，所述混合气除雾器中至少有一个为高效除雾器。
进一步的，所述一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）的出水口处还设有冷冻盐水回水管（20），工作时，若循环系统内冷冻盐水量过多时，可以通过冷冻盐水回水管（20）将多余的冷冻盐水回流至公用工程。
一种氯乙烯生产中冷冻脱水的方法，使用如上所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，其主要包括以下步骤：
a、乙炔气脱水处理：将来自乙炔生产车间的乙炔气先通过乙炔除尘器（1）使乙炔气含尘量≤5mg/m³，防止乙炔气中夹带的颗粒型杂物堵塞后续的除雾设备，除尘后的乙炔气依次通过砂封（2）和水封（3），所述砂封（2）和水封（3）均为安全防火装置，然后进入乙炔冷却器将乙炔气温度冷却至＜12℃，最后乙炔气通过乙炔除雾器（6）脱出过饱和的水分，使乙炔气含水≤500mg/L；
b、氯化氢气体脱水处理：将来自氯化氢合成工段的氯化氢气体先通过氯化氢冷却器（14）将氯化氢气体温度冷却至＜12℃，然后经过氯化氢除雾器（15）脱出氯化氢气体中过饱和水分吸收氯化氢形成盐酸；
c、混合气脱水处理：经过除雾脱水后的乙炔气体和氯化氢气体按照1：1.02~1.10的分子比流量进入混合器（7）进行混合，混合器（7）的混合温度≤25℃，混合后的混合气经过混合气冷却器进行冷却脱水，所述混合气冷却器的冷媒为-35℃冷冻盐水，经过一级石墨冷却器（8）后将混合气的温度冷却至-4℃～-8℃，经过二级石墨冷却器（9）后将混合气的温度冷却至-17℃～-18℃，经过深冷冷却脱水后的混合气依次通入一级混合气除雾器（10）和二级混合气除雾器（11）连续脱水，将过饱和形成的酸雾捕集形成冷凝酸，使混合气的含水量≤350ppm，然后将脱水后的混合气通入换热器（12）进行初步升温，换热器（12）的出口温度为5℃～7℃，最后将混合气通入预热器（13）将混合气的温度升高至＞90℃后通入转化器内进行转化反应生产氯乙烯。
进一步的，乙炔除尘器（1）控制要求压差≤5KPa，当乙炔除尘器（1）的压差接近3KPa时，对乙炔除尘器（1）进行反冲洗，反冲洗用水为压力＞0.3MPa的一次水，冲洗时采用DCS自动控制打开上、下喷淋系统阀门，接通一次水进行喷淋，重复喷淋3～5次，每次50～70S，至乙炔除尘器（1）的压差降至稳定状态为止。
进一步的，当混合气进行深冷冷却脱水时，将-35℃冷冻盐水通过冷冻盐水循环系统将一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）的上水温度控制在-25～-17℃之间，最好是在-19～-17℃之间，防止混合气冷却器内的液态冷凝酸结冰堵塞设备换热孔，增加系统阻力，减少换热面积，流量控制在300~400m3/h之间，防止混合气冷却器中盐水流速慢，盐水中杂质（碳酸钙等）容易在流经的设备及管道中沉积，导致设备管线堵塞，影响冷冻脱水效果。
进一步的，所述换热器（12）采用7℃水作为冷却介质升温，且经过换热器（12）换热后的7℃水回水通过管线直接打到乙炔冷却器和氯化氢冷却器（14）的进水口，作为冷媒对乙炔冷却器内的乙炔气和氯化氢冷却器（14）内的氯化氢气体进行冷却降温，充分回收利用混合气的冷量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
一、混合气含水≤350ppm，甚至能够降低至150ppm以下，能够有效减少设备管线腐蚀维修更换，延长触媒使用时间，降低触媒消耗；
二、将氯乙烯单体（气相）中的含水量降低至100ppm以下，提高粗单体产品质量，粗单体含水量的降低，可有效解决精馏塔自聚堵塞现象，PVC产品白度从80提高至83，产品热稳定性能黄度指数控制在5.5以内，可大大提高聚氯乙烯产品质量，同时使生产更稳定连续；
三、乙炔砂封停车清洗频次由每年4～8次/条生产线，降低为0次，能够有效提高单体产量，增产幅度约为0.13%；
四、混合气除雾器的滤芯更换频次由每年1次，降低为5年1次，明显降低生产成本；
五、混合气一、二级石墨冷却器的化冰频次由每4小时1次，降为0次，提高生产效率，提高混合气的冷却脱水效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中所示：1是乙炔除尘器，2是砂封，3是水封、4是一级乙炔冷却器，5是二级乙炔冷却器，6是乙炔除雾器，7是混合器，8是一级石墨冷却器，9是二级石墨冷却器，10是一级混合气除雾器，11是二级混合气除雾器，12是换热器，13是预热器，14是氯化氢冷却器，15是氯化氢除雾器，16是循环泵，17是第一管线，18是第二管线，19是冷冻盐水进水管，20是冷冻盐水回水管，21是乙炔含尘检测仪，22是温度控制元件，23是压力控制元件。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施方式。
参照图1，为本发明实施例1～9的示意图，图中箭头方向为气体的流向以及上水和回水的流向。
实施例1：一种氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，包含乙炔气脱水装置、氯化氢气体脱水装置和混合气脱水装置，其中：
所述乙炔气脱水装置至少包含乙炔除尘器1、砂封2、水封3、乙炔冷却器和乙炔除雾器6，所述乙炔冷却器包含两个相互串联的冷却器，即一级乙炔冷却器4和二级乙炔冷却器5，所述乙炔除尘器1是为了防止乙炔气中夹带的颗粒型杂物堵塞后续除雾设备，所述砂封2和水封3的目的是安全防火，所述一、二级乙炔冷却器通过冷却介质降温使得高温饱和乙炔气形成低温过饱和乙炔气，析出乙炔气中的过饱和水分，所述乙炔除雾器6利用浸硅油玻璃丝的憎水性脱除乙炔气中形成的水雾状水，经过乙炔除雾器6脱水后的乙炔气再进入混合器7与氯化氢气体混合；
所述氯化氢气体脱水装置包含氯化氢冷却器14和氯化氢除雾器15，所述氯化氢冷却器14通过冷却介质降温使得高温饱和氯化氢气体形成低温过饱和气，析出氯化氢气中的过饱和水分，所述氯化氢除雾器15利用浸硅油玻璃丝的憎水性脱除氯化氢气中形成的酸雾状水，脱出氯化氢气体中过饱和水分吸收氯化氢形成的盐酸，经过氯化氢除雾器15脱水后的氯化氢气体再进入混合器7内与乙炔气混合；
所述混合气脱水装置包含混合器7、混合气冷却器、混合气除雾器、换热器12和预热器13，所述混合气冷却器包含两个相互串联的冷却器，即一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9，所述一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9均为圆块孔式石墨冷却器，所述混合气除雾器包含两个相互串联的除雾器，即一级混合气除雾器10和二级混合气除雾器11，且其中一个为高效除雾器；
所述乙炔除雾器6和氯化氢除雾器15并联后与混合器7的进气口连通，乙炔气和氯化氢气体分别经过除雾器除雾之后按比例通入混合器7内，经过混合器7混合后的乙炔气和氯化氢气体的混合气从混合器7的出气口经过管线从一级石墨冷却器8顶部的进气口通入，同时公用工程的冷冻盐水从一级石墨冷却器8下部的进水口通入，与混合气进行换热实现混合气的降温，换热后的混合气从一级石墨冷却器8底部的出气口通过管路从二级石墨冷却器9顶部的进气口通入，同时公用工程的冷冻盐水从二级石墨冷却器9下部的进水口通入，混合气在二级石墨冷却器9内与冷冻盐水换热完成后从二级石墨冷却器9底部的出气口排出，经过一、二级石墨冷却器冷却后的混合气依次通过相互串联的一级混合气除雾器10和二级混合气除雾器11进行连续脱水，将过饱和形成的酸雾捕集形成冷凝酸，即完成混合气的深冷冷冻脱水，经过脱水后的混合气再经过换热器12进行初步升温，所述换热器12用7℃水作为冷却介质升温，且经过换热器12换热后的7℃水回水通过管线直接打到乙炔冷却器和氯化氢冷却器14的进水口，作为冷媒对乙炔冷却器内的乙炔气体和氯化氢冷却器14内的氯化氢气体进行冷却降温，充分回收利用混合气的冷量，从换热器12出来的混合气再经过预热器13继续升温后进入转化器内进行转化反应生产氯乙烯。
实施例2：与实施例1相比，本实施例的区别在于：所述砂封2与水封3之间设有乙炔含尘检测仪21，用于实时监测经过乙炔除尘器1除尘之后的乙炔气中含尘量是否达到工艺要求。
实施例3：与实施例1或2相比，本实施例的区别在于：所述混合气脱水装置还设有冷冻盐水循环系统，所述冷冻盐水循环系统包含循环泵16，所述循环泵16的流量为300~400m3/h，扬程12~15m，出口压力＜0.3MPa，所述循环泵16的进口与一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的出水口之间设有第一管线17，所述循环泵16的出口与一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的进水口之间设有第二管线18，.所述第一管线17上设有冷冻盐水进水管19，所述第二管线18上设有温度控制元件22和压力控制元件23；所述一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的出水口处还设有冷冻盐水回水管20，工作时，若循环系统内冷冻盐水量过多时，可以通过冷冻盐水回水管20将多余的冷冻盐水回流至公用工程；所述冷冻盐水进水管19上设有阀门，首次-35℃冷冻盐水通入后，关闭阀门让冷冻盐水在冷却器、第一管线17和第二管线18内进行循环，当循环系统内的冷冻盐水量不够时，可以打开阀门补足冷冻盐水。
工作时，当氯化氢气体和乙炔气的混合气从一级石墨冷却器8顶部的进气口通入，在一级石墨冷却器8内换热后，混合气从一级石墨冷却器8底部的出气口通过管路从二级石墨冷却器9顶部的进气口通入，混合气在二级石墨冷却器9内换热完成后从二级石墨冷却器9底部的出气口排出，且所述一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的出气管路上设有温度计和压力表，该温度计和压力表用来监测冷冻换热后的混合气的温度和流量是否符合工艺要求；而同时公用工程供给的-35℃冷冻盐水从冷冻盐水进水管19进入，通过循环泵16将-35℃冷冻盐水的温度控制在-25℃~-17℃，流量控制在300~400m3/h，然后从冷却器的进水口并行进入一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9并与冷却器管程中的氯化氢和乙炔混合气换热，将混合气依次换热至-4℃～-8℃和-17℃~-18℃，换热后的冷冻盐水从一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9上部的出水口流入第一管线17，依次通过循环泵16以及第二管线18后再次进入一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9参与混合气的换热，以此循环反复，实现冷冻盐水的循环使用。
实施例4：与实施例1-3任一项相比，本实施例的区别在于：所述乙炔除尘器1设有反冲洗机构，所述反冲洗机构包含上、下喷淋系统，并采用DCS自动控制，乙炔除尘器1控制要求压差≤5KPa，当乙炔除尘器1的压差接近3KPa时，对乙炔除尘器1进行反冲洗，反冲洗用水为压力＞0.3MPa的一次水，冲洗时采用DCS自动控制打开上、下喷淋系统阀门，接通一次水进行喷淋，重复喷淋3～5次，每次50～70S，至乙炔除尘器1的压差降至稳定状态为止。
实施例5：一种氯乙烯生产中冷冻脱水的方法，使用如实施例1-5所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，主要包括以下步骤：
a、乙炔气脱水处理：将来自乙炔生产车间的乙炔气（纯度＞99%，不含硫、磷、砷）先通过乙炔除尘器1使乙炔气含尘量≤5mg/m³，防止乙炔气中夹带的颗粒型杂物堵塞后续的除雾设备，除尘后的乙炔气依次通过砂封2和水封3，所述砂封2和水封3均为安全防火装置，然后进入乙炔冷却器将乙炔气温度冷却至＜12℃，最后乙炔气通过乙炔除雾器6脱出过饱和的水分，使乙炔气含水≤500mg/L；
其中，乙炔除尘器1控制要求压差≤5KPa，当乙炔除尘器1的压差接近3KPa时，对乙炔除尘器1进行反冲洗，反冲洗用水为压力＞0.3MPa的一次水，冲洗时采用DCS自动控制打开上、下喷淋系统阀门，阀门全开，接通一次水进行喷淋，重复喷淋5次，每次50S，至乙炔除尘器1的压差降至稳定状态为止。
b、氯化氢气体脱水处理：将来自氯化氢合成工段的氯化氢气体先通过氯化氢冷却器14将氯化氢气体温度冷却至＜12℃，然后经过氯化氢除雾器15脱出氯化氢气体中过饱和水分吸收氯化氢形成盐酸；
c、混合气脱水处理：经过除雾脱水后的乙炔气体和氯化氢气体按照1：1.02的分子比流量进入混合器7进行混合，混合器7的混合温度≤25℃，混合后的混合气经混合气冷却器进行冷却脱水处理，所述混合气冷却器的冷媒为-35℃冷冻盐水，当混合气进行深冷冷却脱水时，将-35℃冷冻盐水通过冷冻盐水循环系统将一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的上水温度控制在-17℃，防止混合气冷却器内的液态冷凝酸结冰堵塞设备换热孔，增加系统阻力，减少换热面积，将上水流量控制在400m3/h，防止混合气冷却器中盐水流速慢，盐水中杂质碳酸钙等容易在流经的设备及管道中沉积，导致设备管线堵塞，影响冷冻脱水效果，混合气依次经过一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9，同时冷冻盐水进入一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的壳程内与混合气进行换热，经过一级石墨冷却器8后将混合气的温度冷却至-4℃，经过二级石墨冷却器9后将混合气的温度冷却至-18℃，经过深冷冷却脱水后的混合气从二级石墨冷却器9的出气口排出并依次通入一级混合气除雾器10和二级混合气除雾器11内进行连续脱水，将过饱和形成的酸雾捕集形成冷凝酸，冷凝酸从除雾器底部流出并收集，经过一、二级除雾器除雾之后使混合气的含水量≤350ppm，然后将脱水后的混合气通入换热器12进行初步升温，所述换热器12采用7℃水作为冷却介质升温，且经过换热器12换热后的7℃水回水通过管线直接打到乙炔冷却器和氯化氢冷却器14的进水口，作为冷媒对乙炔冷却器内的乙炔气和氯化氢冷却器14内的氯化氢气体进行冷却降温，充分回收利用混合气的冷量，混合气在换热器12的出气口温度为5℃，最后将混合气通入预热器13，所述预热器13所用的换热介质为97℃上水，在预热器13内将混合气的温度升高至＞90℃后通入转化器内进行转化反应生产氯乙烯。
实施例6：一种氯乙烯生产中冷冻脱水的方法，使用如实施例1-5所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，主要包括以下步骤：
a、乙炔气脱水处理：将来自乙炔生产车间的乙炔气（纯度＞99%，不含硫、磷、砷）先通过乙炔除尘器1使乙炔气含尘量≤5mg/m³，防止乙炔气中夹带的颗粒型杂物堵塞后续的除雾设备，除尘后的乙炔气依次通过砂封2和水封3，所述砂封2和水封3均为安全防火装置，然后进入乙炔冷却器将乙炔气温度冷却至＜12℃，最后乙炔气通过乙炔除雾器6脱出过饱和的水分，使乙炔气含水≤500mg/L；
其中，乙炔除尘器1控制要求压差≤5KPa，当乙炔除尘器1的压差接近3KPa时，对乙炔除尘器1进行反冲洗，反冲洗用水为压力＞0.3MPa的一次水，冲洗时采用DCS自动控制打开上、下喷淋系统阀门，阀门全开，接通一次水进行喷淋，重复喷淋4次，每次55S，至乙炔除尘器1的压差降至稳定状态为止。
b、氯化氢气体脱水处理：将来自氯化氢合成工段的氯化氢气体先通过氯化氢冷却器14将氯化氢气体温度冷却至＜12℃，然后经过氯化氢除雾器15脱出氯化氢气体中过饱和水分吸收氯化氢形成盐酸；
c、混合气脱水处理：经过除雾脱水后的乙炔气体和氯化氢气体按照1：1.10的分子比流量进入混合器7进行混合，混合器7的混合温度≤25℃，混合后的混合气经混合气冷却器进行冷却脱水处理，所述混合气冷却器的冷媒为-35℃冷冻盐水，当混合气进行深冷冷却脱水时，将-35℃冷冻盐水通过冷冻盐水循环系统将一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的上水温度控制在-18℃，防止混合气冷却器内的液态冷凝酸结冰堵塞设备换热孔，增加系统阻力，减少换热面积，将上水流量控制在350m3/h，防止混合气冷却器中盐水流速慢，盐水中杂质碳酸钙等容易在流经的设备及管道中沉积，导致设备管线堵塞，影响冷冻脱水效果，混合气依次经过一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9，同时冷冻盐水进入一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的壳程内与混合气进行换热，经过一级石墨冷却器8后将混合气的温度冷却至-5℃，经过二级石墨冷却器9后将混合气的温度冷却至-17℃，经过深冷冷却脱水后的混合气从二级石墨冷却器9的出气口排出并依次通入一级混合气除雾器10和二级混合气除雾器11内进行连续脱水，将过饱和形成的酸雾捕集形成冷凝酸，冷凝酸从除雾器底部流出并收集，经过一、二级除雾器除雾之后使混合气的含水量≤350ppm，然后将脱水后的混合气通入换热器12进行初步升温，所述换热器12采用7℃水作为冷却介质升温，且经过换热器12换热后的7℃水回水通过管线直接打到乙炔冷却器和氯化氢冷却器14的进水口，作为冷媒对乙炔冷却器内的乙炔气和氯化氢冷却器14内的氯化氢气体进行冷却降温，充分回收利用混合气的冷量，混合气在换热器12的出气口温度为6℃，最后将混合气通入预热器13，所述预热器13所用的换热介质为97℃上水，在预热器13内将混合气的温度升高至＞90℃后通入转化器内进行转化反应生产氯乙烯。
实施例7：一种氯乙烯生产中冷冻脱水的方法，使用如实施例1-5所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，主要包括以下步骤：
a、乙炔气脱水处理：将来自乙炔生产车间的乙炔气（纯度＞99%，不含硫、磷、砷）先通过乙炔除尘器1使乙炔气含尘量≤5mg/m³，防止乙炔气中夹带的颗粒型杂物堵塞后续的除雾设备，除尘后的乙炔气依次通过砂封2和水封3，所述砂封2和水封3均为安全防火装置，然后进入乙炔冷却器将乙炔气温度冷却至＜12℃，最后乙炔气通过乙炔除雾器6脱出过饱和的水分，使乙炔气含水≤500mg/L；
其中，乙炔除尘器1控制要求压差≤5KPa，当乙炔除尘器1的压差接近3KPa时，对乙炔除尘器1进行反冲洗，反冲洗用水为压力＞0.3MPa的一次水，冲洗时采用DCS自动控制打开上、下喷淋系统阀门，阀门全开，接通一次水进行喷淋，重复喷淋5次，每次60S，至乙炔除尘器1的压差降至稳定状态为止。
b、氯化氢气体脱水处理：将来自氯化氢合成工段的氯化氢气体先通过氯化氢冷却器14将氯化氢气体温度冷却至＜12℃，然后经过氯化氢除雾器15脱出氯化氢气体中过饱和水分吸收氯化氢形成盐酸；
c、混合气脱水处理：经过除雾脱水后的乙炔气体和氯化氢气体按照1：1.04的分子比流量进入混合器7进行混合，混合器7的混合温度≤25℃，混合后的混合气经混合气冷却器进行冷却脱水处理，所述混合气冷却器的冷媒为-35℃冷冻盐水，当混合气进行深冷冷却脱水时，将-35℃冷冻盐水通过冷冻盐水循环系统将一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的上水温度控制在-19℃，防止混合气冷却器内的液态冷凝酸结冰堵塞设备换热孔，增加系统阻力，减少换热面积，将上水流量控制在300m3/h，防止混合气冷却器中盐水流速慢，盐水中杂质碳酸钙等容易在流经的设备及管道中沉积，导致设备管线堵塞，影响冷冻脱水效果，混合气依次经过一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9，同时冷冻盐水进入一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的壳程内与混合气进行换热，经过一级石墨冷却器8后将混合气的温度冷却至-6℃，经过二级石墨冷却器9后将混合气的温度冷却至-17℃，经过深冷冷却脱水后的混合气从二级石墨冷却器9的出气口排出并依次通入一级混合气除雾器10和二级混合气除雾器11内进行连续脱水，将过饱和形成的酸雾捕集形成冷凝酸，冷凝酸从除雾器底部流出并收集，经过一、二级除雾器除雾之后使混合气的含水量≤350ppm，然后将脱水后的混合气通入换热器12进行初步升温，所述换热器12采用7℃水作为冷却介质升温，且经过换热器12换热后的7℃水回水通过管线直接打到乙炔冷却器和氯化氢冷却器14的进水口，作为冷媒对乙炔冷却器内的乙炔气和氯化氢冷却器14内的氯化氢气体进行冷却降温，充分回收利用混合气的冷量，混合气在换热器12的出气口温度为7℃，最后将混合气通入预热器13，所述预热器13所用的换热介质为97℃上水，在预热器13内将混合气的温度升高至＞90℃后通入转化器内进行转化反应生产氯乙烯。
实施例8：一种氯乙烯生产中冷冻脱水的方法，使用如实施例1-5所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，主要包括以下步骤：
a、乙炔气脱水处理：将来自乙炔生产车间的乙炔气（纯度＞99%，不含硫、磷、砷）先通过乙炔除尘器1使乙炔气含尘量≤5mg/m³，防止乙炔气中夹带的颗粒型杂物堵塞后续的除雾设备，除尘后的乙炔气依次通过砂封2和水封3，所述砂封2和水封3均为安全防火装置，然后进入乙炔冷却器将乙炔气温度冷却至＜12℃，最后乙炔气通过乙炔除雾器6脱出过饱和的水分，使乙炔气含水≤500mg/L；
其中，乙炔除尘器1控制要求压差≤5KPa，当乙炔除尘器1的压差接近3KPa时，对乙炔除尘器1进行反冲洗，反冲洗用水为压力＞0.3MPa的一次水，冲洗时采用DCS自动控制打开上、下喷淋系统阀门，阀门全开，接通一次水进行喷淋，重复喷淋4次，每次65S，至乙炔除尘器1的压差降至稳定状态为止。
b、氯化氢气体脱水处理：将来自氯化氢合成工段的氯化氢气体先通过氯化氢冷却器14将氯化氢气体温度冷却至＜12℃，然后经过氯化氢除雾器15脱出氯化氢气体中过饱和水分吸收氯化氢形成盐酸；
c、混合气脱水处理：经过除雾脱水后的乙炔气体和氯化氢气体按照1：1.08的分子比流量进入混合器7进行混合，混合器7的混合温度≤25℃，混合后的混合气经混合气冷却器进行冷却脱水处理，所述混合气冷却器的冷媒为-35℃冷冻盐水，当混合气进行深冷冷却脱水时，将-35℃冷冻盐水通过冷冻盐水循环系统将一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的上水温度控制在-22℃，防止混合气冷却器内的液态冷凝酸结冰堵塞设备换热孔，增加系统阻力，减少换热面积，将上水流量控制在320m3/h，防止混合气冷却器中盐水流速慢，盐水中杂质碳酸钙等容易在流经的设备及管道中沉积，导致设备管线堵塞，影响冷冻脱水效果，混合气依次经过一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9，同时冷冻盐水进入一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的壳程内与混合气进行换热，经过一级石墨冷却器8后将混合气的温度冷却至-7℃，经过二级石墨冷却器9后将混合气的温度冷却至-17℃，经过深冷冷却脱水后的混合气从二级石墨冷却器9的出气口排出并依次通入一级混合气除雾器10和二级混合气除雾器11内进行连续脱水，将过饱和形成的酸雾捕集形成冷凝酸，冷凝酸从除雾器底部流出并收集，经过一、二级除雾器除雾之后使混合气的含水量≤350ppm，然后将脱水后的混合气通入换热器12进行初步升温，所述换热器12采用7℃水作为冷却介质升温，且经过换热器12换热后的7℃水回水通过管线直接打到乙炔冷却器和氯化氢冷却器14的进水口，作为冷媒对乙炔冷却器内的乙炔气和氯化氢冷却器14内的氯化氢气体进行冷却降温，充分回收利用混合气的冷量，混合气在换热器12的出气口温度为5℃，最后将混合气通入预热器13，所述预热器13所用的换热介质为97℃上水，在预热器13内将混合气的温度升高至＞90℃后通入转化器内进行转化反应生产氯乙烯。
实施例9：一种氯乙烯生产中冷冻脱水的方法，使用如实施例1-5所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，主要包括以下步骤：
a、乙炔气脱水处理：将来自乙炔生产车间的乙炔气（纯度＞99%，不含硫、磷、砷）先通过乙炔除尘器1使乙炔气含尘量≤5mg/m³，防止乙炔气中夹带的颗粒型杂物堵塞后续的除雾设备，除尘后的乙炔气依次通过砂封2和水封3，所述砂封2和水封3均为安全防火装置，然后进入乙炔冷却器将乙炔气温度冷却至＜12℃，最后乙炔气通过乙炔除雾器6脱出过饱和的水分，使乙炔气含水≤500mg/L；
其中，乙炔除尘器1控制要求压差≤5KPa，当乙炔除尘器1的压差接近3KPa时，对乙炔除尘器1进行反冲洗，反冲洗用水为压力＞0.3MPa的一次水，冲洗时采用DCS自动控制打开上、下喷淋系统阀门，阀门全开，接通一次水进行喷淋，重复喷淋3次，每次70S，至乙炔除尘器1的压差降至稳定状态为止。
b、氯化氢气体脱水处理：将来自氯化氢合成工段的氯化氢气体先通过氯化氢冷却器14将氯化氢气体温度冷却至＜12℃，然后经过氯化氢除雾器15脱出氯化氢气体中过饱和水分吸收氯化氢形成盐酸；
c、混合气脱水处理：经过除雾脱水后的乙炔气体和氯化氢气体按照1：1.06的分子比流量进入混合器7进行混合，混合器7的混合温度≤25℃，混合后的混合气经混合气冷却器进行冷却脱水处理，所述混合气冷却器的冷媒为-35℃冷冻盐水，当混合气进行深冷冷却脱水时，将-35℃冷冻盐水通过冷冻盐水循环系统将一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的上水温度控制在-25℃，防止混合气冷却器内的液态冷凝酸结冰堵塞设备换热孔，增加系统阻力，减少换热面积，将上水流量控制在380m3/h，防止混合气冷却器中盐水流速慢，盐水中杂质碳酸钙等容易在流经的设备及管道中沉积，导致设备管线堵塞，影响冷冻脱水效果，混合气依次经过一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9，同时冷冻盐水进入一级石墨冷却器8和二级石墨冷却器9的壳程内与混合气进行换热，经过一级石墨冷却器8后将混合气的温度冷却至-8℃，经过二级石墨冷却器9后将混合气的温度冷却至-17℃，经过深冷冷却脱水后的混合气从二级石墨冷却器9的出气口排出并依次通入一级混合气除雾器10和二级混合气除雾器11内进行连续脱水，将过饱和形成的酸雾捕集形成冷凝酸，
冷凝酸从除雾器底部流出并收集，经过一、二级除雾器除雾之后使混合气的含水量≤350ppm，然后将脱水后的混合气通入换热器12进行初步升温，所述换热器12采用7℃水作为冷却介质升温，且经过换热器12换热后的7℃水回水通过管线直接打到乙炔冷却器和氯化氢冷却器14的进水口，作为冷媒对乙炔冷却器内的乙炔气和氯化氢冷却器14内的氯化氢气体进行冷却降温，充分回收利用混合气的冷量，混合气在换热器12的出气口温度为7℃，最后将混合气通入预热器13，所述预热器13所用的换热介质为97℃上水，在预热器13内将混合气的温度升高至＞90℃后通入转化器内进行转化反应生产氯乙烯。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，其特征在于：主要包含乙炔气脱水装置、氯化氢气体脱水装置和混合气脱水装置，其中：
所述乙炔气脱水装置至少包含乙炔除尘器（1）、砂封（2）、水封（3）、乙炔冷却器和乙炔除雾器（6），所述乙炔冷却器至少包含两个相互串联的冷却器，即一级乙炔冷却器（4）和二级乙炔冷却器（5）；
所述氯化氢气体脱水装置至少包含氯化氢冷却器（14）和氯化氢除雾器（15）；
所述混合气脱水装置至少包含混合器（7）、混合气冷却器、混合气除雾器、换热器（12）和预热器（13），所述混合气冷却器至少包含两个相互串联的冷却器，即一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9），所述混合气除雾器至少包含两个相互串联的除雾器，即一级混合气除雾器（10）和二级混合气除雾器（11）；
所述乙炔除雾器（6）和氯化氢除雾器（15）并联后与混合器（7）的进气口连通。
2.如权利要求1所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，其特征在于：所述砂封（2）与水封（3）之间设有乙炔含尘检测仪（21）。
3.如权利要求1所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，其特征在于：所述乙炔除尘器（1）设有反冲洗机构，所述反冲洗机构至少包含上、下喷淋系统，并采用DCS自动控制。
4.如权利要求1所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，其特征在于：所述混合气脱水装置还设有冷冻盐水循环系统，所述冷冻盐水循环系统至少包含循环泵（16），所述循环泵（16）的进口与一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）的出水口之间设有第一管线（17），所述循环泵（16）的出口与一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）的进水口之间设有第二管线（18），所述第一管线（17）上设有冷冻盐水进水管（19），所述第二管线（18）上设有温度控制元件（22）和压力控制元件（23）。
5.如权利要求1所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，其特征在于：所述一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）的出水口处还设有冷冻盐水回水管（20）。
6.如权利要求1所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，其特征在于：所述混合气除雾器中至少有一个为高效除雾器。
7.一种氯乙烯生产中冷冻脱水的方法，使用如权利1～6所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的系统，其特征在于：主要包括以下步骤：
a、乙炔气脱水处理：将乙炔气先通过乙炔除尘器（1）使乙炔气含尘量≤5mg/m³，除尘后的乙炔气依次通过砂封（2）和水封（3），然后进入乙炔冷却器将乙炔气温度冷却至＜12℃，最后将乙炔气通入乙炔除雾器（6）脱出过饱和的水分，使乙炔气含水≤500mg/L；
b、氯化氢气体脱水处理：将氯化氢气体先通入氯化氢冷却器（14）将氯化氢气体温度冷却至＜12℃，然后经氯化氢除雾器（15）脱出氯化氢气体中过饱和水分吸收氯化氢形成盐酸；
c、混合气脱水处理：经过除雾后的乙炔气体和氯化氢气体按照1：1.02~1.10的分子比流量进入混合器（7）进行混合，混合器（7）的混合温度≤25℃，混合后的混合气经混合气冷却器进行冷却脱水，所述混合气冷却器的冷媒为-35℃冷冻盐水，经过一级石墨冷却器（8）后将混合气的温度冷却至-4℃～-8℃，经过二级石墨冷却器（9）后将混合气的温度冷却至-17℃～-18℃，冷却后的混合气依次通入一级混合气除雾器（10）和二级混合气除雾器（11）连续脱水，使混合气的含水量≤350ppm，然后将脱水后的混合气通入换热器（12）进行初步升温，换热器（12）的出口温度为5℃～7℃，最后将混合气通入预热器（13）使混合气的温度升高至＞90℃后通入转化器系统。
8.如权利要求7所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的方法，其特征在于：当乙炔除尘器（1）的压差接近3KPa时，对乙炔除尘器（1）进行反冲洗，反冲洗用水为压力＞0.3MPa的一次水，冲洗时采用DCS自动控制打开上、下喷淋系统阀门，接通一次水进行喷淋，重复喷淋3～5次，每次50～70S。
9.如权利要求7所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的方法，其特征在于：混合气进行冷却脱水时，-35℃冷冻盐水通过冷冻盐水循环系统将一级石墨冷却器（8）和二级石墨冷却器（9）的上水温度控制在-25～-17℃之间，流量控制在300~400m3/h之间。
10.如权利要求7所述的氯乙烯生产中冷冻脱水的方法，其特征在于：所述换热器（12）采用7℃水作为冷却介质升温，经过换热器（12）换热后的7℃水回水作为乙炔冷却器和氯化氢冷却器（14）的上水。
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