CN204727798U - 可以在线切换前后台的氯乙烯单体生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可以在线切换前后台的氯乙烯单体生产装置，包括第一输入管线、第一切换管线、第二切换管线、转化器、第一输出管线和第二输出管线；转化器包括罐体，罐体上设置有入口和出口；第一输入管线与入口连通，第一输入管线与入口之间设置有第一截止阀；出口与第一输出管线连通，出口与第一输出管线之间设置有第二截止阀；第一切换管线连通入口与第一输出管线，第一切换管线包括第一接口和第二接口；第一接口设置在第一截止阀和入口之间，第二接口设置在第一输出管线上，在第一切换管线上设置有第三截止阀；第二切换管线连通出口与第二输出管线，且在第二切换管线上设置有第四截止阀。本实用新型可实现在线切换转化器，减少了触媒翻倒。

Description

可以在线切换前后台的氯乙烯单体生产装置

技术领域

本实用新型涉及氯乙烯单体的生产领域，具体涉及一种可以在线切换前后台的氯乙烯单体生产装置。

背景技术

氯乙烯单体(Vinyl Chloride Monomer，简称氯乙烯单体)是聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，简称PVC)聚合反应的原料，在电石法生产PVC的过程中，氯乙烯单体是由电石水解产生的乙炔气体和烧碱制备氯化氢两种气体合成反映得到的。反应机理为乙炔与氯化氢在氯化汞催化剂的作用下产生气相加成反应，反应式如下

CH≡CH+HCl→CH₂＝CHCl+124.8kJ/mol(29.8kcal/mol)。

在现有的氯乙烯单体合成系统流程里，乙炔和氯化氢气体经过混合脱水工序混合、脱水、预热以后，由流量计控制进入串联的第一组转化器(前台)，借列管中填装的吸附于活性炭上的升汞氯化汞催化剂，使乙炔和氯化氢合成反应转化为氯乙烯单体。第一组出口气体中尚有20-30％未转化乙炔，再进入第二组转化器(后台)继续反应，使出口未转化的乙炔控制在1-3％以下。第二组转化器(由数台并联操作)填装活性较高的新氯化汞催化剂，第一组转化器(也可由数台并联操作)则填装活性较低的氯化汞催化剂，即由第二组更换下来的旧氯化汞催化剂。

氯乙烯单体合成反应的催化剂汞触媒一般使用寿命为8000小时左右，新催化剂在后台反应过程中随着汞触媒的有效汞含量下降，转化率也慢慢下降，后台转化器在反应4000小时后，转化率开始下降，单台反应后乙炔含量超过3％时，这台转化器的氯化汞触媒需要翻倒至前台。按照现有技术的做法，需要将这台后台转化器里的触媒抽出后再倒至前台转化器使用，前台转化器里的触媒则进行报废，整个过程需要把翻倒触媒转化器切除系统，人工翻倒，工作量大。

在电石法生产PVC的企业里，有试验采用大型流化床氯乙烯单体转化器，可以达到减少触媒翻抽的目的，但氯乙烯单体流化床干燥器要求触媒处于沸腾状态，触媒颗粒是以活性炭为载体，在沸腾状态下触媒磨损严重，导致触媒消耗增加，该方法最后没有全面推广应用。

目前，翻倒触媒的做法存在以下问题：

1、由于催化剂氯化汞触媒是以活性炭为载体，在用真空泵抽触媒的过程中，触媒颗粒在管道内和金属管壁摩擦碰撞，一台装填量为6吨触媒的转化器抽一次至少有200公斤的触媒被磨成粉末状后无法使用。

2、翻倒触媒的过程中需要大量人力，一般翻倒一台触媒需要3-4个工人工作5-6天，并且作业过程中接触氯化汞，有害职工身体健康，此工作在行业内一般聘用临时工，并且为了防止职业病危害一两年就需要重新招工。

3、翻倒触媒的过程需要将转化器从系统断开，一定程度上影响生产负荷。

发明内容

本实用新型针对氯乙烯单体生产过程中现有技术的翻倒触媒工艺会损耗大量的汞触媒、有害职工身体健康以及一定程度上影响生产负荷的问题提出了一种电石法生产氯乙烯单体的转化装置。

为实现上述目的，本实用新型提供一种可以在线切换前后台的氯乙烯单体生产装置，包括第一输入管线、第一切换管线、第二切换管线、转化器、第一输出管线和第二输出管线；

转化器包括罐体，罐体上设置有入口和出口；

第一输入管线与入口连通，第一输入管线与入口之间设置有第一截止阀；

出口与第一输出管线连通，出口与第一输出管线之间设置有第二截止阀；

第一切换管线连通入口与第一输出管线，第一切换管线包括第一接口和第二接口；第一接口设置在第一截止阀和入口之间，第二接口设置在第一输出管线上，在第一切换管线上设置有第三截止阀；

第二切换管线连通出口与第二输出管线，且在第二切换管线上设置有第四截止阀；

当转化器用于第一次反应时，开启第一截止阀和第二截止阀，关闭第三截止阀和第四截止阀，反应物经过第一输入管线进入转化器进行反应，得到的一次反应产物进入第一输出管线；

当转化器用于第二次反应时，关闭第一截止阀和第二截止阀，开启第三截止阀和第四截止阀，第一输出管线中的一次反应产物经过第一切换管线进入转化器进行再次反应，二次反应产物由第二切换管线进入第二输出管线。

优选地，第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、与罐体之间的管线上设置有盲板。

优选地，盲板均为8字盲板。

优选地，还包括流量计，流量计设置在第一切换管线的第一接口与入口之间。

优选地，所述流量计设置在水平管线上。

优选地，第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀均为衬四氟蝶阀

与现有技术对比，采用本实用新型提供的可以在线切换前后台的氯乙烯单体生产装置可以实现氯乙烯单体转化器的在线切换，减少了第二组转化器中的汞触媒向第一组转化器的翻倒过程，减少了因真空泵抽触媒的过程触媒颗粒和管道碰撞摩擦变成粉状的触媒损失，并减少了翻倒触媒的人力，避免了离线翻倒触媒造成对于系统助力、负荷的影响。

目前我国聚氯乙烯总产能约2162万吨，其中电石法聚氯乙烯产能为1729万吨，占总产能的80％。而电石法聚氯乙烯使用的触媒是以活性炭为载体，浸渍吸附6-12％氯化汞制备而成。按照电石法聚氯乙烯生产装置每吨聚氯乙烯触媒消耗量1.3kg计算,1729万吨聚氯乙烯消耗汞触媒约为22477吨，其中汞约1324吨。目前全世界的汞生产量大约为2000-2200吨/年，仅我国聚氯乙烯行业汞触媒的使用就达到了世界汞产量的60％以上。

以一个四十万吨规模的聚氯乙烯装置为例，鄂尔多斯电力冶金股份有限公司氯碱化工分公司现有直径3200mm转化器76台，为了配合低汞触媒应用，新增了20台转化器，达到了3200mm转化器96台的规模，实际设置为第二组转化器44台，按照新方法改造每年减少第二组转化器翻倒触媒一次，可以减少氯化汞的损失44×0.2＝8.8吨，汞触媒按6万元/吨计算，中间翻倒触媒按60％价值计算，一年可以节约汞触媒费用8.8×6×0.6＝31.68万元。翻抽一台触媒的费用为3500元/台，一台转化器第二组转化器抽出，第一组转化器倒入，这个过程是两台工作量，一年可以节约劳务费用3500×2×44＝30.8万元。由此可以看出，仅仅通过对前第二组转化器翻倒(第二组翻倒至第一组)这一项目环节的改造，就可以大大减少汞触媒的消耗，降低企业成本，并且对于减少汞流失，避免重金属污染具有重要意义，全国聚氯乙烯企业产能按1729万吨估算，目前国家推广低汞触媒氯化汞含量为6.5％，粗略计算若全国聚氯乙烯行业全部按此方法改造可以节约触媒消耗1729÷40×8.8＝380.38吨，减少汞消耗量380.38×6.5％×200.5÷271.5＝18.26吨。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1示出了现有技术中氯乙烯单体生产装置。

图2示出了本实用新型改进的氯乙烯单体生产装置。

图3示出了第一组转化器中的一台转化器，箭头表示该转化器用于第一次反应时反应物和一次产物的流向。

图4示出了第一组转化器中的一台转化器，箭头表示该转化器用于第二次反应时一次反应产物和二次反应产物的流向。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。

如图1所示，现有技术中氯乙烯单体的生产装置，包括第一输入管线(也称为前台(第一段)进口管线)1、第一组转化器A、第二组转化器B、第一输出管线(也称为前台(第一段)出口管线)2、第二输入管线(也称为后台(第二段)进口管线)3和第二输出管线(也称为后台(第二段)出口管线)4；第一组转化器A和第二组转化器B均包括罐体5、罐体上设置有入口6和出口7；第一输入管线1与第一组转化器A入口6连通，第一输入管线1与第一组转化器A入口6之间设置有第一截止阀8；第一组转化器A出口7与第一输出管线2连通；第一输出管线2与第二输入管线3连通；第二输入管线3与第二组转化器B入口6连通，第二输入管线3与第二组转化器B入口6之间设置有第五截止阀9；第二组转化器B出口7与第二输出管线4连通。

现有的氯乙烯单体的生产流程是反应物通过第一输入管线1进入第一组转化器A进行第一次反应，一次反应产物经过第一输出管线2并由第二输入管线3进入第二组转化器B进行第二次反应，二次反应产物进入第二输出管线4输出。在本发明中一次反应产物的粗氯乙烯(VCM含量70％左右)，二次反应产物的粗氯乙烯(VCM含量97％左右)。

氯乙烯单体合成反应的催化剂汞触媒一般使用寿命为8000小时左右，新催化剂在第二组转化器B进行第二次反应的过程中随着汞触媒的有效汞含量下降，反应物合成氯乙烯单体的转化率也慢慢下降。第二组转化器B中的新汞触媒在反应4000小时后，转化率开始下降，若第二组转化器B中的单台转化器在第二次反应结束后得到的反应产物中的乙炔含量超过3％，则需要将这台转化器中的汞触媒翻倒至第一组转化器A用于第一次反应。按照现有技术，需要将第二组转化器B里的该台转化器中的汞触媒抽出后再倒至第一组转化器A使用，第一组转化器A里的汞触媒则进行报废，整个过程需要把翻倒汞触媒转化器切除系统，人工翻倒，工作量大。

本实用新型针对氯乙烯单体生产过程中现有技术的翻倒触媒工艺会损耗大量的汞触媒、有害职工身体健康以及一定程度上影响生产负荷的问题提出了一种可以在线切换前后台的氯乙烯单体生产装置装置。如图2所示，该装置包括：第一输入管线1、第一切换管线10、第二切换管线11、转化器、第一输出管线2和第二输出管线4；所述转化器包括罐体5，所述罐体5上设置有入口6和出口7；所述第一输入管线1与所述入口6连通，所述第一输入管线1与所述入口6之间设置有第一截止阀8；所述出口7与所述第一输出管线2连通，所述出口7与所述第一输出管线2之间设置有第二截止阀121；所述第一切换管线10连通所述入口6与所述第一输出管线2，所述第一切换管线10包括第一接口和第二接口；所述第一接口设置在所述第一截止阀8和所述入口6之间，所述第二接口设置在所述第一输出管线2上，在所述第一切换管线10上设置有第三截止阀13；所述第二切换管线11连通所述出口7与所述第二输出管线4，且在所述第二切换管线11上设置有第四截止阀14。与现有技术相比，本实用新型的创新点在于在第一组转化器A上新增了切换管线和截止阀，通过新增的切换管线以及改变第一截止阀8和新增截止阀的开启和关闭状态，可以控制一次反应产物的流向，使一次反应产物进入第一组转化器进行第二次反应，节省了汞触媒从第二组转化器B翻倒至第一组转化器A的过程。由于第一组转化器A可以有多台，以其中一台转化器为例来详细说明对工艺的改进，对其余转化器做相同的改进。

图3示出了第一组转化器A中的一台转化器，本实用新型中，在入口6与第一输出管线2之间新增第一切换管线10，在出口7与第二输出管线4之间增设第二切换管线11，还包括设置在各个管线上的截止阀，具体包括：第二截止阀12、第三截止阀13和第四截止阀14；

第一切换管线10连通入口6与第一输出管线2，第一切换管线10包括第一接口和第二接口；第一接口设置在第一截止阀8和入口6之间，第二接口设置在第一输出管线上2，在第一切换管线10上设置有第三截止阀13；第二切换管线11连通出口7与第二输出管线4，且在第二切换管线11上设置有第四截止阀14；在出口7与第一输出管线2之间设置有第二截止阀12。

当图3中所示的转化器用于第一次反应时，开启第一截止阀8和第二截止阀12，关闭第三截止阀13和第四截止阀14，反应物经过第一输入管线1进入该转化器进行反应，得到的一次反应产物进入第一输出管线2；

当该转化器用于第二次反应时，关闭第一截止阀8和第二截止阀12，开启第三截止阀13和第四截止阀14，第一输出管线1中的一次反应产物经过第一切换管线10进入转化器进行再次反应，二次反应产物由第二切换管线11进入第二输出管线4。

根据上述改进得到的转化器，可以通过控制第一截止阀8、第二截止阀12、第三截止阀13和第四截止阀14的开启或关闭，使该转化器既可以进行第一次反应，也可以进行第二次反应。例如，当该转化器中填装的旧汞触媒需要报废时，可以在该转化器中直接填装新汞触媒，通过关闭第一截止阀8和第二截止阀12，开启第三截止阀13和第四截止阀14，在该装置中进行第二次反应。当该装置中的第二次反应进行4000小时后，开启第一截止阀8和第二截止阀12，关闭第三截止阀13和第四截止阀14，在该转化器中进行第一次反应。如此，本实用新型提供的可以在线切换前后台的氯乙烯单体生产装置并不需要现有技术中将进行第二次反应的第二组转化器B中的旧触媒翻倒至进行第一次反应的第一组转化器A的过程，避免了切除系统、人工翻倒复杂的工序等。

如图4所示，还包括流量计15，设置在第一切换管线10的第一接口与该转换器入口6之间，流量计15用于控制反应物或反应产物的流速，使合成氯乙烯单体的反应能够充分地进行。流量计15设置在水平管线上，所述第一切换管线的第一接口设置在第一输入管线截止阀后的竖管上，保证不影响孔板流量计前后直段。

优选地，第一截止阀8、第二截止阀12、第三截止阀13和第四截止阀14均为衬四氟蝶阀，使用的衬四氟蝶阀处于关闭状态时可以达到零泄露的效果。

本实施例还包括第一盲板81、第二盲板121、第三盲板131和第四盲板141，其中第一盲板81、第二盲板121、第三盲板131和第四盲板141分别设置在第二截止阀12、第三截止阀13和第四截止阀14附近且靠近罐体5的位置。本实施例所选用的是8字盲板，8字盲板比较便于切换其开启和关闭状态，当然也可以选用其他的合适的盲板。在转化器上设置的盲板一般在设备检修时使用，比如当截止阀发生故障需要维修或更换时，需要将盲板关闭来封闭罐体5中的反应物、乙烯反应产物或者二次反应产物，这时就可以对截止阀进行维修或更换。

盲板也可以配合相应的截止阀进行开启和关闭，用于控制反应物和氯乙烯单体的流向，例如，当图3所示的转化器用于第一次反应时，开启第一截止阀8、第一盲板81、第二截止阀12和第二盲板121，关闭第三截止阀13、第三盲板131、第四截止阀14和第四盲板141，反应物经过第一输入管线1进入该转化器进行反应，得到的一次反应产物进入第一输出管线2；当图4所示的转化器用于第二次反应时，关闭第一截止阀8、第一盲板81、第二截止阀12和第二盲板121，开启第三截止阀13、第三盲板131、第四截止阀14和第四盲板141，第一输出管线1中的一次反应产物经过第一切换管线10进入转化器进行再次反应，二次反应产物由第二切换管线11进入第二输出管线4。当然，根据实际情况盲板也可以有其他的开启和关闭状态。

过采用本实用新型所公开的电石法生产氯乙烯单体的转化装置，可以实现氯乙烯单体转化器的在线切换，减少了转化器后台触媒向第一组转化器的翻倒过程，减少了翻倒触媒的人力，降低了企业的成本，避免了离线翻倒触媒造成的对于系统助力、负荷的影响，同时也减少了因真空泵抽触媒的过程触媒颗粒进和管道碰撞摩擦变成粉末状的触媒的损失，即减少了汞流失，对避免重金属污染具有重要意义。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种可以在线切换前后台的氯乙烯单体生产装置，其特征在于，包括第一输入管线、第一切换管线、第二切换管线、转化器、第一输出管线和第二输出管线；

所述转化器包括罐体，所述罐体上设置有入口和出口；

所述第一输入管线与所述入口连通，所述第一输入管线与所述入口之间设置有第一截止阀；

所述出口与所述第一输出管线连通，所述出口与所述第一输出管线之间设置有第二截止阀；

所述第一切换管线连通所述入口与所述第一输出管线，所述第一切换管线包括第一接口和第二接口；所述第一接口设置在所述第一截止阀和所述入口之间，所述第二接口设置在所述第一输出管线上，在所述第一切换管线上设置有第三截止阀；

所述第二切换管线连通所述出口与所述第二输出管线，且在所述第二切换管线上设置有第四截止阀；

当所述转化器用于第一次反应时，开启所述第一截止阀和所述第二截止阀，关闭所述第三截止阀和所述第四截止阀，反应物经过所述第一输入管线进入所述转化器进行反应，得到的一次反应产物进入所述第一输出管线；

当所述转化器用于第二次反应时，关闭所述第一截止阀和所述第二截止阀，开启所述第三截止阀和所述第四截止阀，所述第一输出管线中的一次反应产物经过所述第一切换管线进入所述转化器进行再次反应，二次反应产物由所述第二切换管线进入第二输出管线。

2.根据权利要求1所述的氯乙烯单体生产装置，其特征在于，所述第一截止阀、所述第二截止阀、所述第三截止阀、所述第四截止阀、与所述罐体之间的管线上设置有盲板。

3.根据权利要求2所述的氯乙烯单体生产装置，其特征在于，所 述盲板均为8字盲板。

4.根据权利要求1所述的氯乙烯单体生产装置，其特征在于，还包括流量计，所述流量计设置在所述第一切换管线的第一接口与所述入口之间。

5.根据权利要求4所述的氯乙烯单体生产装置，其特征在于，所述流量计设置在水平管线上。

6.根据权利要求1所述的氯乙烯单体生产装置，其特征在于，所述第一截止阀、所述第二截止阀、所述第三截止阀和所述第四截止阀均为衬四氟蝶阀。