CN202415399U

CN202415399U - 深度脱除乙炔气中水分的装置

Info

Publication number: CN202415399U
Application number: CN2012200116432U
Authority: CN
Inventors: 魏玺群; 唐莉; 彭少成
Original assignee: Sichuan Kaiyuan Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Kaiyuan Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2022-01-12

Abstract

本实用新型涉及一种深度脱除乙炔气中水分的装置，包含干燥器、加热器、真空泵、冷却器、程控阀、调节阀和PLC自动控制系统，干燥器中装填有脱水填料，干燥器脱水时，含水乙炔气从干燥器进口端进入干燥器，从干燥器出口端得到干燥的产品乙炔气，干燥器处理一定量含水乙炔后，经历降压、抽空、加热、返充等步骤，干燥器中水分得到脱附，进行下一次脱水循环操作。经本装置处理后，乙炔产品气体中的水分含量可达50ppm以下，与目前普遍采用的冷冻混合脱水干燥工艺相比，具有脱水精度高、运行成本低、自动化程度高等优点。

Description

深度脱除乙炔气中水分的装置

【技术领域】

本实用新型涉及化工设备领域，特别是一种深度脱除乙炔气中水分的装置。

【背景技术】

聚氯乙烯树脂作为五大通用合成材料之一，由于其低廉的价格、优越的耐用性，在化工、石化等各个领域得到较广泛的应用。氯乙烯是合成聚氯乙烯树脂的单体，目前，氯乙烯生产路线主要有乙烯法和电石法两种，而我们国内主要以电石法合成氯乙烯为主，产量约占全国聚氯乙烯树脂产量的70％以上。氯乙烯是由乙炔和HCl合成而得的，在氯乙烯合成过程中，面临的其中一项技术难点是如果乙炔和HCl原料气中的水分含量较高，则水分与HCl形成盐酸会导致设备和管路的迅速腐蚀，设备腐蚀的产物二氯化铁、三氯化铁结晶体还会进一步堵塞设备管线；此外，水分易使触媒结块，降低触媒活性，导致转化器阻力上升，流量负荷降低；水分过多还会导致在转化过程中发生一些影响产品品质的副反应，比如水分容易与乙炔反应生成对聚合有害的杂质乙醛等，影响成品树脂的聚合度，加重黏釜，使产品“鱼眼”增多，严重影响树脂产品质量。因此，减少乙炔和HCl中的水分含量，对保护触媒、延长触媒使用寿命和转化器寿命至关重要。

目前，国内氯乙烯生产企业对乙炔的脱水工艺主要采用的是混合脱水工艺。在混合脱水工艺中，分别预冷后的乙炔和氯化氢混合后经-35℃冷冻盐水冷却至-12～-16℃，在混合冷冻过程中，混合气中的水分被氯化氢吸收后形成盐酸酸雾，经浸氟硅油玻璃过滤棉捕集分离析出，脱水后混合气含水量取决于该温度下盐酸溶液上的水蒸气分压，由文献资料查阅表明，在同一温度下，盐酸的水蒸气分压远比纯水低，从而达到混合脱水的目的。如果浸氟硅油及玻璃棉质量差，浸氟质量不过关，过滤器自身结构不合理及过滤棉包扎质量差等原因均会致使酸雾捕集效果差，严重影响脱水效果，通常都不能达到工艺要求的控制指标，特别在夏天更困难，有时乙炔和HCl混合脱水后的水分含量长期严重超标，影响了转化触媒的寿命及造成合成副反应产物增加。乙炔和氯化氢混合冷冻后，在进入转化器前，还需对混合气进行预热，以达到合成反应的温度，因此，采用冷冻混合脱水还存在重复消耗能量的问题。因此解决乙炔和HCl混合气体中水分含量的问题一直是PVC行业内的难题，成为影响装置正常生产的瓶颈之一。

【发明内容】

本实用新型的目的是为了解决现在技术的缺陷，本实用新型提供一套深度脱除乙炔气中水分的装置，本装置具有脱水效果好，稳定性高，自动化程度高的特点。

为了实现上述发明目的，本实用新型提供一套深度脱除乙炔气中水分的装置，包括PLC自动控制系统，其中，所述装置包括气液分离器1、干燥器2、真空泵3和氮气加热器4，所述气液分离器1具有原料气进气口23、粗脱水原料气出口25和出水口26，所述粗脱水原料气出口25通过原料气进口程控阀32及管道与干燥器2的粗脱水原料气进口39相连，所述干燥器2的粗脱水原料气进口39还通过抽空程控阀35与所述真空泵3相连；所述干燥器2具有和与之相连的产品气出口管道，所述氮气加热器4具有氮气入口42和热氮气出口43，所述热氮气出口43通过热氮气程控阀36及管道与所述干燥器2的产品气出口管道相通。

优选地，所述气液分离器1的原料气进气口23位于其侧面，设有原料气进气口阀门22；所述粗脱水原料气出口25位于其顶部；所述出水口26位于其底部，设有出水口阀门27；所述气液分离器1内的上部设有丝网除沫器24。

优选地，所述干燥器2的粗脱水原料气进口39位于其底部，设有原料气进气口程控阀32；所述产品气出口34位于其顶部，设有产品气程控阀30；所述干燥器2的粗脱水原料气进口39还通过管道和设在所述管道上的抽空程控阀35与真空泵3连接，所述干燥器2内有干燥剂填料。

在本实用新型中，所述干燥器2可以有多台，优选地3-7台。

优选地，所述干燥器2的产品气出口34还通过管道和设在所述管道上的热氮气程控阀36与氮气加热器4连接；所述干燥器2的产品气出口34还通过管道和设在所述管道上的产品气返充程控阀38连接到产品气总管7。

优选地，所述氮气加热器4为列管式换热器，管层介质为氮气，壳层介质为水蒸汽，其底部设有氮气入口42，顶部设有热氮气出口43，所述氮气加热器4侧面上部为水蒸汽进口和与之相通的水蒸气程控阀44，侧面下部为水蒸汽及冷凝水出口和与之相通的冷凝水排水阀45。

在本实用新型中，所述原料气进气口程控阀32、产品气程控阀30、抽空程控阀35、热氮气程控阀36、加热废气程控阀37、产品气返充程控阀38和水蒸气程控阀44受所述PLC自动控制系统控制完成开启和关闭状态。

使用时，含有液滴和饱和水分的湿乙炔从乙炔气柜输入至本装置中，首先进入附图1所示气液分离器1，湿乙炔经原料气进气口阀门22从气液分离器侧面的原料气进气口23进入，湿乙炔沿气液分离器1筒壁以切线方向进入，气体作旋转运动而产生离心力，气液中的液滴和固体粒子受离心力的作用被抛向器壁，并沿器壁按螺旋线下流至气液分离器1底部。乙炔和气态水分携带微小液滴和粒子则上升，经过进气口上部的丝网除沫器24进一步脱除微小液滴和粒子后，作为粗脱水原料气由分离器顶部中心的粗脱水原料气出口25排出。积留在分离器底部的液态水分通过气液分离器1底部的出水口26和出水口阀门27定期排出液态水和杂质粒子。气液分离器1能除去湿乙炔中液态水分和杂质粒子，减小干燥器的负荷，有利于脱水装置的长期稳定运行。

从气液分离器1顶部的粗脱水原料气出口25流出的粗脱水原料气通过管道经原料气进气口程控阀32自下而上进入干燥器2，干燥器内填有干燥剂，其底部和顶部设置有气流分布器33，将原料气均匀分布后通过干燥剂，原料气中水分被干燥剂吸附，未被吸附的乙炔气从干燥器顶部的产品气出口经产品气程控阀30排出。干燥器2处于干燥状态时，除了原料气进气口程控阀32和产品气程控阀30开启外，其余程控阀处于关闭状态。产品气经设置在产品气总管7上的产品气调节阀5稳压后输出界区外，产品气调节阀5主要起到限流稳压作用，避免装置超流量工作以及较大压力波动，干燥器2在相对稳定的压力状态下才能长期、稳定发挥干燥效果。

干燥器2在干燥状态工作一段时间后，通过PLC控制系统驱动有关程控阀切换工作状态。原料气进入下一干燥器，前述的干燥器进入抽空状态，干燥器抽空时，除了抽空程控阀35开启外，其余程控阀全部处于关闭状态，干燥器内的气体逆着原料气进入的方向通过抽空程控阀35被真空泵抽出后输送至界区外的湿乙炔气柜。在抽空过程中，积留在干燥器底部的大部分水分以及残留在干燥器内的乙炔气体被抽空解吸出来，使干燥剂获得一定程度再生，同时将干燥器内的乙炔气体尽可能抽空出来返回湿乙炔气柜，提高装置对乙炔的回收率。

干燥器2完成抽空状态后，通过PLC控制系统驱动有关程控阀切换工作状态，使干燥器进入加热状态，此时与干燥器连接的程控阀中，除了热氮气程控阀36和加热废气程控阀37处于开启状态外，其余全部处于关闭状态。干燥器处于加热状态时，来自界区外的氮气从加热器4底部入口42自下而上进入加热器管层，与加热器壳层内的水蒸汽间接换热后，将氮气加热后从热氮气出口43排出后经热氮气程控阀36，然后自上而下进入处于加热状态的干燥器2，对干燥器内的干燥剂进行加热再生，从干燥器底部排出的废气经加热废气程控阀37输出界区外排空，在此过程中，干燥剂内的残留的水分进一步得到脱附，随着加热废气被带出干燥器，从而使干燥剂获得再生。加热器2工作时，开启水蒸汽程控阀44，水蒸汽从干燥器侧面上部壳层进入干燥器2，与管层内的氮气逆流换热，同时水蒸汽降温冷凝为液态水，冷凝水通过干燥器侧面下部蒸汽冷凝水排水阀45排出界区外。水分被彻底赶出干燥剂后，关闭水蒸汽程控阀44，终止输入水蒸汽，氮气不经加热而直接进入热氮气程控阀36，然后自上而下进入已完成加热工作的干燥器，对干燥器内的干燥剂进行降温，废气仍然经热废气程控阀37输出界区外排空，在此过程中，干燥剂逐步得到降温，以便进行下一次干燥、再生循环工作。

干燥器完成加热过程后，通过PLC控制系统驱动有关程控阀切换工作状态，使干燥器进入产品气返充状态，此时与干燥器连接的程控阀除了产品返充程控阀38处于开启状态外，其余全部处于关闭状态。在此过程中，利用部分产品气经过安装在于产品气总管6的支管上的产品气返充调节阀6限流后，通过产品返充程控阀38进入干燥器2，对干燥器2进行逆向升压，使干燥器2压力逐渐达到原料气压力。该过程结束后，干燥器2已完成干燥、抽空、加热、返充等一个循环周期内的工作步骤，可以进入下一循环周期。

上述干燥、抽空、加热、产品气返充等过程至少需要3台干燥器交替工作，当1台干燥器处于干燥状态时，另1台干燥器处于抽空状态，余下1台处于加热、返充状态。3台干燥器交替执行上述工作状态，从而实现装置的连续运行。

上述与干燥器连接的程控阀的开启和关闭动作通过PLC自控系统发出指令完成，程控阀具有密闭性好，动作快速灵敏的特点，开启和关闭的时间不超过2秒。

上述干燥、抽空、加热、返充等工作状态的持续时间通过在PLC系统设定实现，自控系统按照设定时间发出程控阀开启和关闭指令，干燥器工作状态定时自动切换，以达到自动化连续运行目的。

本实用新型的深度脱除乙炔气中水分的装置可以完全代替目前普遍采用的乙炔和氯化氢混合脱水工艺，具有脱水效果好、自动化程度高、安全性和稳定性高的特点：

1、脱水效果好：使用本实用新型的装置对湿乙炔水分脱除后，测得产品气乙炔中水分含量小于50ppm，有效减轻水分对设备和管路的腐蚀；降低转化器阻力；减少转化过程副反应的发生，提高产品质量。，触延长触媒和转化器使用寿命；

2、自动化程度高：采用PLC自控系统控制程控阀的开启和关闭状态，通过设定时间自动定期切换干燥器工作状态，减少人工工作量，工作稳定性和重现性好；

3、稳定性和安全性高：采用程控阀用于切换和控制干燥器的工作状态，程控阀具有动作快速、密闭性好、使用寿命长的特点，提高了装置的稳定和安全性；

4、节能降耗效果明显：由于取消了现有常规工艺中的-35冷冻盐水，湿乙炔气经过脱水干燥后，与氯化氢混合后即可进入转化系统，经测试比较，节能将近20％以上，有效缓解生产过程中的冷量需求。降低了生产运行成本。节能降耗效果显著。

【附图说明】

附图1为实施例1的深度脱除乙炔气中水分的装置结构示意图；

附图2为汽液分离器示意图及工艺介质流向示意图；。

附图3为干燥器示意图及连接的相关程控阀、工艺介质流向示意图；

附图4为加热器示意图及工艺介质流向示意图；

附图5为实施例2的深度脱除乙炔气中水分的装置结构示意图。

其中：1、气液分离器；2、干燥器；3、真空泵；4、氮气加热器；5、产品气调节阀；6、产品气返充调节阀；7、产品气总管；22、原料气进气口阀门；23、原料气进气口；24、丝网除沫器；25、粗脱水原料气出口；26、出水口；27、出水口阀门；30、产品气程控阀；32、原料气进气口程控阀；33、气流分布器；34、产品气出口；35、抽空程控阀；36、热氮气程控阀；37、加热废气程控阀；38、产品气返充程控阀；39、粗脱水原料气进口；42、氮气入口；43、热氮气出口；44、水蒸汽程控阀；45、冷凝水排水阀。

【具体实施方式】

以下结合附图和具体实施例对本实用新型详细说明，但不用于限制本实用新型的范围。

实施例1

一套深度脱除乙炔气中水分的装置包括1台气液分离器、4台干燥器、1台加热器、1台真空泵、25台程控阀、2台调节阀、1套PLC自动控制系统，以及用于连接上述单元设备、阀门的相关管道，参考图1所示。4台干燥器2分别编制为T101A、T101B、T101C和T101D，各台干燥器连接的程控阀分别编制如下：

原料气进气口程控阀32：KV-1A～D

产品气程控阀30：KV-2A～D

抽空程控阀35：KV-3A～D

热氮气程控阀36：KV-4A～D

加热废气程控阀37：KV-6A～D

产品气返充程控阀38：KV-5A～D

本实施例装置运行时，同时有2台干燥器处于干燥状态，另外两台干燥器分别处于抽空、加热、产品气返充等不同状态的不同阶段。运行时，干燥器及其各自连接的程控阀开、闭状态参见表1。当干燥器处于加热状态时，需要开启共用水蒸汽程控阀KV-7，当干燥器处于返充状态时，需要开启共用产品气返充调节阀HV-2。

表1实施例1干燥器及其各自连接的程控阀开、闭状态

实施例2

本实施例装置主要包括1台气液分离器，3台干燥器，1台加热器，1台真空泵，19台程控阀，2台调节阀，1套PLC自动控制系统，以及用于连接上述单元设备、阀门的相关管道。流程示意图参考附图5。3台干燥器分别编制为T101A、T101B和T101C，各台干燥器连接的程控阀分别编制如下：原料气进气口程控阀32：KV-1A～C

产品气程控阀30：KV-2A～C

抽空程控阀35：KV-3A～C

热氮气程控阀36：KV-4A～C

加热废气程控阀37：KV-6A～C

产品气返充程控阀38：KV-5A～C

本实施例装置运行时，每时刻只有1台干燥器处于干燥状态，另外两台干燥器分别处于抽空、加热、产品气返充等不同状态的不同阶段。运行时，干燥器及其各自连接的程控阀开、闭状态参见表2。当干燥器处于加热状态时，需要开启共用水蒸汽程控阀KV-7，当干燥器处于返充状态时，需要开启共用产品气返充调节阀HV-102。

表2实施例2干燥器及其各自连接的程控阀开、闭状态

Claims

1.一套深度脱除乙炔气中水分的装置，包括PLC自动控制系统，其特征在于所述装置包括气液分离器(1)、干燥器(2)、真空泵(3)和氮气加热器(4)，所述气液分离器(1)具有原料气进气口(23)、粗脱水原料气出口(25)和出水口(26)，所述粗脱水原料气出口(25)通过原料气进口程控阀(32)及管道与干燥器(2)的粗脱水原料气进口(39)相连，所述干燥器(2)的粗脱水原料气进口(39)还通过抽空程控阀(35)与所述真空泵(3)相连；所述干燥器(2)具有和与之相连的产品气出口管道，所述氮气加热器(4)具有氮气入口(42)和热氮气出口(43)，所述热氮气出口(43)通过热氮气程控阀(36)及管道与所述干燥器(2)的产品气出口管道相通。

2.根据权利要求1所述的深度脱除乙炔气中水分的装置，其特征在于所述气液分离器(1)的原料气进气口(23)位于其侧面，设有原料气进气口阀门(22)；所述粗脱水原料气出口(25)位于其顶部；所述出水口(26)位于其底部，设有出水口阀门(27)；所述气液分离器(1)内的上部设有丝网除沫器(24)。

3.根据权利要求1所述的深度脱除乙炔气中水分的装置，其特征在于所述干燥器(2)的粗脱水原料气进口(39)位于其底部，设有原料气进气口程控阀(32)；所述产品气出口(34)位于其顶部，设有产品气程控阀(30)；所述干燥器(2)的粗脱水原料气进口(39)还通过管道和设在所述管道上的抽空程控阀(35)与真空泵(3)连接，所述干燥器(2)内有干燥剂填料。

4.根据权利要求1所述的深度脱除乙炔气中水分的装置，其特征在于所述干燥器(2)有3-7台。

5.根据权利要求1所述的深度脱除乙炔气中水分的装置，其特征在于所述干燥器(2)的产品气出口(34)还通过管道和设在所述管道上的热氮气程控阀(36)与氮气加热器(4)连接；所述干燥器(2)的产品气出口(34)还通过管道和设在所述管道上的产品气返充程控阀(38)连接到产品气总管(7)。

6.根据权利要求1所述的深度脱除乙炔气中水分的装置，其特征在于所述氮气加热器(4)为列管式换热器，管层介质为氮气，壳层介质为水蒸汽，其底部设有氮气入口(42)，顶部设有热氮气出口(43)，所述氮气加热器(4)侧面上部为水蒸汽进口和与之相通的水蒸气程控阀(44)，侧面下部为水蒸汽及冷凝水出口和与之相通的冷凝水排水阀(45)。

7.根据权利要求1、3、5或6中任一项权利要求所述的深度脱除乙炔气中水分的装置，其特征在于所述原料气进气口程控阀(32)、产品气程控阀(30)、抽空程控阀(35)、热氮气程控阀(36)、加热废气程控阀(37)、产品气返充程控阀(38)和水蒸气程控阀(44)受所述PLC自动控制系统控制完成开启和关闭状态。