专利名称：净化回收混合气体中乙烯和二氯乙烷的方法
技术领域：
本发明涉及混合气中特定组分的净化、回收方法，特别是采用变压吸附法(PSA)从含有乙烯和二氯乙烷的混合气体中净化并回收乙烯和二氯乙烷的方法。
背景技术：
在乙烯氧氯化法生产氯乙烯和其他某些化工生产过程中会排出含乙烯和二氯乙烷的气体，如不对其进行净化处理直接排放，不但会造成环境污染，尤其是二氯乙烷将会破坏大气层中的臭氧层而造成严重的环境危害，并且也是资源的极大浪费。目前对此类气体的净化处理方式通常采用膜分离法。由于膜分离法对乙烯和二氯乙烷的回收率不高，通常排放气中乙烯含量高达1％，二氯乙烷含量高达每立方米数百毫克，不能达到环保排放要求，并且造成资源的浪费和尾气回收效益的降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种回收率高、净化精度高、自动化程度高、运行成本低，排放气中乙烯和二氯乙烷含量低，无环境污染的净化回收混合气体中乙烯和二氯乙烷的方法。
本发明是这样实现的本发明净化回收混合气体中乙烯和二氯乙烷的方法，在至少两个吸附床系统中，每个吸附床依次经历吸附、均压降、逆放、抽空或抽空十冲冼、均压升、充压步骤，通过逆放和抽空分别到乙烯和二氯乙烷产品气，吸附床装填的吸附剂含有硅铝胶，吸附压力为0.1-5MPa，逆放终压力为0.1～0.13MPa，抽空压力为0.01～0.06MPa，压力值为绝压，原料气体的温度为5℃～60℃。
吸附塔的吸附床由如下重量％的吸附剂组成细孔硅胶 0-40，硅铝胶 50-100，活性氧化铝 0-10，
13×分子筛0～10。
均压升，均压降步骤分别为1-9次，同时处于吸附步骤的吸附床为1-9个。
抽空十冲洗步骤的冲洗气是来自另一吸附床的顺放气或回流的部分产品气或惰性气体。
抽空或抽空十冲洗步骤中利用高温冲洗气或换热器使吸附床中的吸附剂加热到温度为50-200℃。
原料气体中含乙烯、二氯乙烷或乙烯、二氯乙烷、氯乙烯体积百分比为0.02～90％，其余为一氧化碳、二氧化碳、氮气、氩气。
本发明与现有的膜分离法相比较，具有如下技术特点。
一、本发明采用变压吸附工艺，具有工艺流程简单，自动化程度高的优点，本发明装置在5℃～60℃的温度下操作，设备简单，整个净化、回收循环过程采用PLC或DCS等控制系统控制，全部实现自动化操作，装置开停车十分方便。
二、本发明具有乙烯和二氯乙烷净化精度高、回收率高的优点，本发明的净化气中乙烯含量低于120mg/m3，二氯乙烷含量低于36mg/m3，达到国家环保排放标准，可直接放至大气。
三、本发明的变压吸附法在混合气体中还含有氯乙烯时，可同时净化回收氯乙烯，氯乙烯回收率大于99.9％，净化气中氯乙烯含量小于36mg/m3。
四、本发明具有吸附剂使用寿命长的优点，吸附剂使用期限为半永久性，正常使用条件下吸附剂无损耗，可使用约10～15年。
五、本发明具有投资省、运行成本低的优点，本发明无溶剂和辅助材料消耗，电耗低，装置运行维护费用低。
图1为本发明工艺流程示意图之一。
图2为本发明工艺流程示意图之二。
图3为本发明工艺流程示意图之三。
图4为本发明工艺流程示意图之四。
具体实施例方式本发明适用于乙烯氧氯化法生产氯乙烯装置和其他化工生产过程中排出的含乙烯和二氯乙烷的混合气体的净化、回收。下面用实施例及其附图对本发明作进一步说明。
实施例1利用本发明的一个从乙烯氧氯化法生产氯乙烯装置的尾气(气体组成见表1)中净化、回收乙烯和二氯乙烷的变压吸附法，流程图如图1所示。
表1 乙烯氧氯化法生产氯乙烯装置的尾气组成(V％)
本发明实施例的变压吸附系统，由四个吸附床和一个解吸气缓冲罐、一个真空缓冲罐、一台真空泵以及相应的程控阀、管道连接而成。
本系统运行时，由计算机按程序(依据表2工艺步骤运行程序表)控制各程控阀的开关。压力为0.4MPa(绝压)、温度为25℃的含二氯乙烷、乙烯的尾气经程控阀自下而上进入由下而上装填有10％的活性氧化铝和80％的硅铝胶和10％的13X分子筛的复合吸附床，尾气中的二氯乙烷、乙烯和二氧化碳被吸附剂吸附，CO、N2等其它气体从吸附床经程控阀排出界外放空。当吸附床在吸附(A)步骤对二氯乙烷、乙烯吸附接近饱和时停止吸附，经程控阀和管道进行均压降(ED)，顺放(PP)，逆放(D)和抽空(V)，抽空压力为0.03MPa(绝压)，抽空完成后开启冲洗阀利用另一塔的顺放气对吸附床进行抽空+冲洗步骤(VP)，然后进入均压升(ER)和充压步骤(FR)，至此完成一个吸附、再生周期，进入下一循环周期。
经此实施例净化后的净化气中C2H4Cl2和C2H4含量分别小于36mg/m3和120mg/m3，达到环保排放标准，可直接排放至大气；逆放和抽空产品气中C2H4Cl2和C2H4含量分别为7.5％和62.5％，具有很高的回收效益，二氯乙烷回收率为99.9％，乙烯回收率为99.9％，返回二氯乙烷生产装置回收利用。
表2 实施例1工艺步骤运行程序表
实施例2
利用本发明的一个从含二氯乙烷、氯乙烯和乙烯的尾气中净化、回收二氯乙烷、氯乙烯和乙烯的变压吸附法的实例。气体组成见表3，变压吸附装置由三个至下而上装填有重量百分比为10％活性氧化铝、40％细孔硅胶和50％硅铝胶的复合吸附床和一个解吸气缓冲罐、一个真空罐、一台真空泵以及相应的程控阀和管道连接组成，工艺流程如图2所示。温度60℃、压力0.3MPa(绝压)的混合气体自下而上进入吸附塔，对其中的二氯乙烷、氯乙烯和乙烯进行净化回收。装置按照表4工艺步骤运行程序表运行，出口端得到C2H4Cl2和C2H3Cl含量分别均小于36mg/m3和C2H4含量小于120mg/m3的净化气放空排放，逆放和抽空气获得含～18％二氯乙烷、～9％氯乙烯和～36％乙烯的气体返回氯乙烯厂生产系统利用，抽空压力为0.02MPa(绝压)。二氯乙烷回收率为99.99％，氯乙烯回收率为99.99％，乙烯回收率为99.9％。
表3 含氯乙烯尾气组成(V％)
表4 实施例2工艺步骤运行程序表
实施例3利用本发明的一个从含乙烯和二氯乙烷的混合气(气体组成见表5)中净化、回收乙烯和二氯乙烷的变压吸附装置，装置的工艺流程如图3所示。
表5 尾气组成(V％)
本发明实施例的变压吸附系统，由6个装填硅铝胶的吸附床、1个解吸气缓冲罐和1套真空系统以及相应的程控阀、管道连接而成。
本系统运行时，由计算机按程序(依据表6工艺步骤运行程序表)控制各程控阀的开关。压力为0.8MPa(绝压)、温度为25℃的含二氯乙烷、乙烯的尾气经程控阀自下而上进入装填有硅铝胶的吸附床，尾气中的二氯乙烷、乙烯和二氧化碳被吸附剂吸附，CO、N2等其它气体从吸附床经程控阀排出界外放空。当吸附床在吸附(A)步骤对二氯乙烷、乙烯吸附至吸附塔出口的二氯乙烷、乙烯接近排放要求时停止吸附，经程控阀和管道依次进行均压降1(ED1)，均压降2(ED2)，逆放(D)和抽空(V)，抽空压力为0.02MPa(绝压)，抽空完成后依次进行均压升2(ER2)，均压升1(ER1)和充压(FR)，至此完成一个吸附、再生周期，进入下一循环周期。
经此实施例净化后的净化气中C2H4Cl2和C2H4含量分别小于36mg/m3和120mg/m3，达到环保排放标准，可直接排放至大气；逆放和抽空产品气中C2H4Cl2和C2H4含量分别为25％和37.5％，具有很高的回收效益，二氯乙烷回收率为99.99％，乙烯回收率为99.9％，返回生产装置回收利用。
表6 实施例3工艺步骤运行程序表
实施例4利用本发明的一种从含乙烯、一氧化碳、二氧化碳和二氯乙烷混合气体(气体组成见表7)中净化、回收乙烯和二氯乙烷的变压吸附法，装置的工艺流程如图4所示。
表7 气体组成(V％)
本发明实施例的变压吸附系统，由6个至下而上装填有重量百分比为10％活性氧化铝和30％细孔硅胶和50％硅铝胶和10％13X分子筛复合吸附剂的吸附床和1个解吸气缓冲罐、1个蒸汽加热器、1套真空泵系统以及相应的程控阀、管道连接而成。
本系统运行时，由计算机按程序(依据表8工艺步骤运行程序表)控制各程控阀的开关。压力为0.6MPa(绝压)、温度为25℃的含二氯乙烷、乙烯的尾气经程控阀自下而上进入吸附床，混合气中的二氯乙烷、乙烯和二氧化碳被吸附塔中装填的吸附剂吸附，CO、N2等其它气体从吸附床经程控阀排出界外放空。当吸附床在吸附(A)步骤吸附至吸附塔出口的二氯乙烷、乙烯接近排放要求时停止吸附，经程控阀和管道依次进行均压降1(ED1)，均压降2(ED2)，逆放(D)和抽空(V)，抽空压力为0.03MPa(绝压)，抽空完成后开启冲洗阀利用返回的部分净化气经蒸汽加热器加热至100℃，对吸附床进行抽空+冲洗步骤(VP)，抽空+冲洗步骤完成后依次进行均压升2(ER2)，均压升1(ER1)和充压(FR)，至此完成一个吸附、再生周期，进入下一循环周期。
经此实施例净化后的净化气中C2H4Cl2和C2H4含量分别小于36mg/m3和120mg/m3，达到环保排放标准，可直接排放至大气；逆放和抽空产品气中C2H4Cl2和C2H4含量分别为10％和60％，具有很高的回收效益，二氯乙烷回收率为99.99％，乙烯回收率为99.9％，返回生产装置回收利用。
表8 实施例4工艺步骤运行程序表
*在实施例变压吸附工艺步骤运行程序表中，A表示吸附步骤，ED1表示均压降1步骤，IS表示隔离步骤即关闭与该吸附塔连接的所有程控阀等待进入下一步骤，ED2表示均压降2步骤，D表示逆放步骤，V表示抽空步骤，VP表示抽空+冲洗步骤，ER2表示均压升2步骤，ER1表示均压升1步骤，FR表示充压步骤，ED表示均压降步骤，ER表示均压升步骤。
权利要求
1.净化回收混合气体中乙烯和二氯乙烷的方法，其特征在于在至少两个吸附床系统中，每个吸附床依次经历吸附、均压降、逆放、抽空或抽空十冲冼、均压升、充压步骤，通过逆放和抽空分别到乙烯和二氯乙烷产品气，吸附床装填的吸附剂含有硅铝胶，吸附压力为0.1-5MPa，逆放终压力为0.1～0.13MPa，抽空压力为0.01～0.06MPa，压力值为绝压，原料气体的温度为5℃～60℃。
2.根据权利要求1所述的变压吸附方法，其特征在于恢复原样如下重量％组成细孔硅胶0-40，硅铝胶 50-100，活性氧化铝 0-10，13×分子筛 0～10。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于均压升，均压降步骤分别为1-9次，同时处于吸附步骤的吸附床为1-9个。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于抽空十冲洗步骤的冲洗气是来自另一吸附床的顺放气或回流的部分产品气或惰性气体。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于抽空或抽空十冲洗步骤中利用高温冲洗气或换热器使吸附床中的吸附剂加热到温度为50-200℃。
6.根据权利要求1所述的变压吸附方法，其特征在于原料气体中含乙烯、二氯乙烷或乙烯、二氯乙烷、氯乙烯体积百分比为0.02～90％，其余为一氧化碳、二氧化碳、氮气、氩气。
全文摘要
本发明为净化回收混合气体中乙烯和二氯乙烷的方法，在至少两个吸附床系统中，每个吸附床依次经历吸附、均压降、逆放、抽空或抽空十冲冼、均压升、充压步骤，通过逆放和抽空分别到乙烯和二氯乙烷产品气，吸附床装填的吸附剂含有硅铝胶，吸附压力为0.1－5MPa，逆放终压力为0.1～0.13MPa，抽空压力为0.01～0.06MPa，原料气体的温度为5℃～60℃。
文档编号C07C19/00GK1833753SQ20061002030
公开日2006年9月20日 申请日期2006年2月17日 优先权日2006年2月17日
发明者宋德华 申请人:成都安普环境技术有限公司