一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术的制作方法
【专利摘要】本发明公布了一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，氯乙烯精馏工段可以采用三塔、四塔、五塔精馏流程，采用三塔精馏，三个塔分别为低沸塔、高沸塔和机动塔，四塔精馏，四个塔分别为低沸塔、高沸塔、低沸塔和高沸塔，五塔精馏，五个塔分别为低沸塔、高沸塔、低沸塔、高沸塔和机动塔，低沸塔、高沸塔和机动塔的顺序可以根据实际生产状况进行调整；在氯乙烯精馏过程中采用热泵精馏、余热回收利用等能量利用方案；未聚合的氯乙烯单体，设置一套由低沸塔、高沸塔组成的精馏系统，单独进行分离提纯，在聚氯乙烯生产过程中利用这些新技术、新方法，或者对原有生产过程进行技术改进，可以提高产品质量、节省能耗、提高系统的操作稳定性。
【专利说明】一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，属于化工分离提纯【技术领域】，在聚氯乙烯生产过程中利用这些新技术、新方法，或者对原有生产过程进行技术改进，可以提闻广品质量、节省能耗、提闻系统的操作稳定性。
【背景技术】
[0002]聚氯乙烯(PVC)是当今五大通用塑料之一，具有电绝缘、耐腐蚀、阻燃性好和机械强度高等优异性能，在工业、农业、建筑业、日用品、包装以及电力等方面有着广泛的应用价值。近年来，随着消费市场对PVC产品的巨大需求，PVC越来越成为具有竞争力的塑料品种，同时也推动着PVC生产工业不断地向前发展。
[0003]从国内外各大聚氯乙烯公司的单体生产技术来看，PVC的生产工艺主要可以分为两种，一是电石乙炔法，主要生产原料为电石、煤炭和原盐；二是乙烯氧氯化法，主要原料为乙烯和石油。由于我国富煤贫油的严峻国情，直接决定了电石法PVC工艺路线在我国占据主导地位。
[0004]电石法PVC的生产工艺主要可分为以下五个工序，即C2H2发生清净工序、HCl制备工序、VC制备及压缩工序、VC精馏工序及VCM聚合工序。每个工序中均存在着一些问题，如氯乙烯单体精馏的产品纯度问题，反应中热量移除的问题、整个工艺的能耗问题、氯乙烯单体聚合工段未聚合单体的回收利用问题，这些问题已经严重阻碍了我国PVC行业地进一步发展。我国PVC行业要想从PVC生产大国逐步走向PVC生产强国，需要从根本上解决这些问题，同时还需要在PVC产业的布局、产品的结构上进行进一步的调整，积极推进PVC生产技术的进步，与相关的行业共同发展。
【发明内容】
[0005]为解决聚氯乙烯生产过程存在的这些问题，本发明公布了一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，利用这些技术，可以提高产品质量、节省能耗、提高系统的操作稳定性。
[0006]本发明所采用的技术方案如下。
[0007]—种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征是氯乙烯精馏工段可以采用三塔、四塔、五塔精馏流程，主要包括低沸塔、高沸塔和机动塔，低沸塔用于脱除低沸物、高沸塔用于脱除高沸物，机动塔既可以当做低沸塔脱除低沸物，也可以当做高沸塔脱除高沸物，氯乙烯单体聚合工段之后增加聚合回收精馏塔，以提高产品质量和系统操作稳定性。
[0008]所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，氯乙烯精馏采用三塔精馏，三个塔分别为低沸塔、高沸塔和机动塔；采用四塔精馏，四个塔分别为低沸塔、高沸塔、低沸塔和高沸塔；采用五塔精馏，五个塔分别为低沸塔、高沸塔、低沸塔、高沸塔和机动塔，且采用三塔、四塔、五塔精馏，低沸塔、高沸塔和机动塔的顺序可以根据实际生产状况进行调整。
[0009]所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，低沸塔塔板层数> 50层，高沸塔塔板层数> 52层，机动塔塔板层数> 50层。
[0010]所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，对于其中的每一个精馏塔，都可以适当提高精馏塔的操作压力，使塔内的操作温度适当提高，塔顶气相可以使用循环冷却水来冷凝，而不用冷冻介质，降低电耗和能耗。
[0011]所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，对于其中的每一个精馏塔，都可以采用热泵精馏，即将精馏塔顶气相压缩，加压加温，给塔釜再沸器提供热源，节省能量。
[0012]所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，对于其中的每一个精馏塔，精馏塔釜采用低阶热源，利用循环水带出由合成反应器氯乙烯反应工段放出的热量，得到适合塔釜使用的低阶热源，避免单独采用新鲜水蒸气加热。
[0013]所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，每个精馏塔添加一定量的阻聚剂，防止自聚。
[0014]所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，氯乙烯单体聚合工段之后增加聚合回收精馏塔，由于氯乙烯单体聚合后还有一部分未聚合的氯乙烯单体，设置一套由低沸塔、高沸塔组成的精馏系统，对未聚合的氯乙烯单体单独进行分离提纯，而不与合成反应器出来的氯乙烯混合，提高整个系统的操作稳定性。
[0015]本发明所采用的技术与现有技术相比，具有如下技术特点:
[0016]聚氯乙烯生产过程的氯乙烯精馏工序，从合成反应器出来的氯乙烯单体混合物需要通过精馏得到高纯度的氯乙烯单体，才能进入聚合釜进行聚合反应。目前一般氯乙烯单体精馏均采用两塔精馏，第一个塔为低沸塔，塔顶出来的是乙炔等低沸物，塔釜出来的物料进入第二个塔即高沸塔，高沸物由塔釜排出，塔顶得到的是提纯后的氯乙烯单体。而在实际生产中，由于生产条件等波动因素的影响，采用低沸塔、高沸塔精馏提纯氯乙烯单体，经常会很难得到理想中的高纯度氯乙烯，而氯乙烯单体的纯度对下游的聚合工段有很大的影响。本发明采用多塔精馏，如三塔精馏、四塔精馏、五塔精馏，可以提高氯乙烯单体的质量，在原有的低沸塔、高沸塔精馏系统中增加机动塔，目的是可以根据生产的要求以及生产过程中的即时检测系统，确定需要正常工作的塔的数量，以保证氯乙烯单体的纯度符合生产要求。且本发明的低沸塔塔板层数> 50层，高沸塔塔板层数> 52层；机动塔塔板层数> 50层，可以使氯乙烯单体纯度达到99.999%以上。
[0017]一般而言，精馏过程的需要大量的高温热源和低温热源进行换热，氯乙烯精馏的能耗是巨大的，因此，如果能从自身的生产过程中挖掘可利用的资源进行利用，则可以大大的降低能耗。对精馏过程进行分析，可以发现如下特点:(I)如果适当改变精馏塔的操作压力，使塔内的操作温度也会相应改变，这样原本塔顶需要高品位的冷却介质如低温冷冻盐水来换热，此时可以使用循环冷却水来冷凝即可；(2)对于聚氯乙烯生产过程，有些工序是放热的，如合成反应，有大量的热需要移除，如果将这部分的热量加以利用，则可以节省大量的热源；(3)对于精馏过程，塔顶高温物料需要低温介质进行换热而冷凝，塔釜低温物料需要高温介质进行换热而再沸，也就是塔顶需要降温，塔釜需要加温，如果直接利用塔顶的热量来加热塔釜，则可以节省大量的能量，同时对于氯乙烯精馏，塔顶和塔釜的物料组成很相似，因此，对于精馏过程，采用如下的能量利用方案:(I)适当提高精馏塔的操作压力，使塔内的操作温度适当提高，塔顶气相可以使用循环冷却水来冷凝，而不用冷冻介质，降低电耗和能耗；(2)采用热泵精馏，即将精馏塔顶气相压缩，加压加温，给塔釜再沸器提供热源，节省能量；(3)精馏塔釜采用低阶热源，利用循环水带出由合成反应器氯乙烯反应工段放出的热量，得到适合塔釜使用的低阶热源，避免单独采用新鲜水蒸气加热。采用该能量利用方案，可以充分利用聚氯乙烯生产过程的富余热量，节省能耗，降低聚氯乙烯的生产成本。
[0018]由于聚氯乙烯生产过程中，氯乙烯容易自聚，造成堵塔，因此在每个精馏塔添加一定量的阻聚剂，如TDA等，防止自聚。
[0019]在聚乙烯通过悬浮聚合法生产聚氯乙烯工艺中，氯乙烯单体转化率一般控制在80%?85%，这些未反应的氯乙烯单体泄压汽化后需较大容器存放，由于自压出料，常常在出料后期压力持平不降，造成聚合釜中的料出不净，存在严重的安全隐患。目前采用的方案是将这部分未聚合的氯乙烯单体直接与合成反应器出来的氯乙烯单体混合物混合，进入氯乙烯精馏工序进行精馏提纯，但是由于由合成反应器出来的氯乙烯单体和未聚合的氯乙烯单体组成状态不一样，高沸物含量较多，直接混合精馏对精馏过程不利，并且由于未聚合的氯乙烯单体中含有一定量的引发剂，容易导致氯乙烯自聚。本发明在氯乙烯单体聚合工段之后增加聚合回收精馏塔，即设置一套由低沸塔、高沸塔组成的精馏系统，对未聚合的氯乙烯单体单独进行分离提纯，而不与合成反应器出来的氯乙烯混合，克服了传统回收方式中精馏系统生产波动、氯乙烯易自聚、生产负荷大的难题，提高了整个系统的操作稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]附图1是聚氯乙烯生产过程氯乙烯单体四塔精馏工艺流程简图；
[0021]附图2是聚氯乙烯生产过程氯乙烯单体三塔精馏工艺流程简图；
[0022]附图3是聚氯乙烯生产过程氯乙烯单体物塔精馏工艺流程简图；
[0023]附图4是聚氯乙烯生产过程未聚合氯乙烯单体回收精馏工艺流程简图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图，对本发明做进一步的说明。
[0025]本发明主要涉及聚氯乙烯生产过程的氯乙烯单体精馏工序和聚合回收精馏工序，如附图1所示，氯乙烯单体采用四塔精馏，来自合成反应器的氯乙烯单体经过储罐进入Tl塔，Tl塔为低沸塔，由Tl塔塔顶出来的主要是氯乙烯和乙炔、氯化氢、一氯乙烷等低沸物，Tl塔塔釜物料进入T2塔进行精馏，T2塔塔釜排出高沸物，T2塔塔顶得到精制的氯乙烯，根据生产要求的氯乙烯纯度需要，氯乙烯单体继续进入T3塔，T3塔为低沸塔，由T3塔塔顶出来的是少量的低沸物，T3塔塔釜物料进入T4塔进行精馏，T4塔塔釜排出高沸物，T4塔塔顶得到纯度为99.999%以上的氯乙烯单体。各塔的压力比传统的操作压力稍高，可以采用低温介质进行换热，采用热泵精馏，将精馏塔顶气相压缩，加压加温，给塔釜再沸器提供热源，节省能量，同时利用循环水带出由合成反应器氯乙烯反应工段放出的热量，得到适合塔釜使用的低阶热源，避免单独采用新鲜水蒸气加热。高纯度的氯乙烯单体进入聚合釜进行聚合反应，未聚合的氯乙烯单体进入聚合回收系统，如图4所示，聚合回收系统由低沸塔、高沸塔组成，对未聚合的氯乙烯单体单独进行分离提纯，而不与合成反应器出来的氯乙烯混合，提高整个系统的操作稳定性。
[0026]氯乙烯单体精馏采用三塔精馏，如图2所示，来自合成反应器的氯乙烯单体经过储罐进入Tl塔，Tl塔为低沸塔，由Tl塔塔顶出来的主要是氯乙烯和乙炔、氯化氢、一氯乙烷等低沸物，Tl塔塔釜物料进入T2塔进行精馏，T2塔塔釜排出高沸物，T2塔塔顶得到精制的氯乙烯，根据生产要求的氯乙烯纯度需要，氯乙烯单体继续进入T3塔，T3塔为机动塔，可以当做低沸塔或高沸塔，其他节能方案和聚合回收精馏与四塔精馏一致。
[0027]氯乙烯单体精馏采用五塔精馏，如图3所示，来自合成反应器的氯乙烯单体经过储罐进入Tl塔，Tl塔为低沸塔，由Tl塔塔顶出来的主要是氯乙烯和乙炔、氯化氢、一氯乙烷等低沸物，Tl塔塔釜物料进入T2塔进行精馏，T2塔塔釜排出高沸物，T2塔塔顶得到精制的氯乙烯，氯乙烯单体继续进入T3塔，T3塔为低沸塔，由T3塔塔顶出来的是少量的低沸物，T3塔塔釜物料进入T4塔进行精馏，T4塔塔釜排出高沸物，T4塔塔顶得到高纯度氯乙烯单体,根据生产要求的氯乙烯纯度需要,T4塔塔顶的氯乙烯单体进入T5塔，T5塔为机动塔，可以当做低沸塔或高沸塔，其他节能方案和聚合回收精馏与四塔精馏一致。
【权利要求】
1.一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征是氯乙烯精馏工段可以采用三塔、四塔、五塔精馏流程，氯乙烯单体聚合工段之后增加聚合回收精馏塔，以提高产品质量和系统操作稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征在于，氯乙烯精馏采用三塔精馏，三个塔分别为低沸塔、高沸塔和机动塔。
3.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征在于，氯乙烯精馏采用四塔精馏，四个塔分别为低沸塔、高沸塔、低沸塔和高沸塔。
4.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征在于，氯乙烯精馏采用五塔精馏，五个塔分别为低沸塔、高沸塔、低沸塔、高沸塔和机动塔。
5.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征在于，氯乙烯精馏采用三塔、四塔、五塔精馏，低沸塔、高沸塔和机动塔的顺序可以根据实际生产状况进行调整。
6.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征在于，低沸塔塔板层数> 50层，高沸塔塔板层数> 52层，机动塔塔板层数> 50层。
7.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征在于，对于其中的每一个精馏塔，都可以适当提高精馏塔的操作压力，使塔内的操作温度适当提高，塔顶气相可以使用循环冷却水来冷凝，而不用冷冻介质，降低电耗和能耗。
8.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征在于，对于其中的每一个精馏塔，都可以采用热泵精馏，即将精馏塔顶气相压缩，加压加温，给塔釜再沸器提供热源，节省能量。
9.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征在于，对于其中的每一个精馏塔，精馏塔釜采用低阶热源，如利用循环水带出由合成反应器氯乙烯反应工段放出的热量，得到适合塔釜使用的低阶热源，避免单独采用新鲜水蒸气加热。
10.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征在于，每个精馏塔添加一定量的阻聚剂，防止自聚。
11.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯生产过程的精馏分离提纯技术，其特征在于，氯乙烯单体聚合工段之后增加聚合回收精馏塔，由于氯乙烯单体聚合后还有一部分未聚合的氯乙烯单体，设置一套由低沸塔、高沸塔组成的精馏系统，对未聚合的氯乙烯单体单独进行分离提纯，而不与合成反应器出来的氯乙烯混合，提高整个系统的操作稳定性。
【文档编号】C07C17/383GK104262082SQ201410022485
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】王宝华 申请人:河北化大科技有限公司