一种低能耗低损失的氯乙烯精馏工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种低能耗低损失的氯乙烯精馏工艺，特别是电石法生产氯乙烯过程 中降低能耗、减少氯乙烯和乙炔损失的精馏工艺。
【背景技术】
[0002] 氯乙烯（简称VCM)是生产聚氯乙烯（简称PVC)的原料，由于PVC材料的广泛应用而 被大量生产。生产氯乙烯的方法主要有两种，乙烯氧氯化法和乙炔法，乙炔法也称为电石 法，国内的PVC生产企业一般均采用电石法生产氯乙烯。由电石法得到的粗氯乙烯气体中往 往含有乙炔、乙醛、氮气、氧气、二氯乙烯、二氯乙烷、三氯乙烯等轻重组分杂质，需要经过精 馏过程除去杂质才能得到纯度非常高的氯乙烯产品供PVC聚合用。
[0003] 氯乙烯的精馏过程通常由气体液化脱水、脱除轻组分、脱除重组分等过程组成，如 附图1所示。压缩过程过来的粗氯乙烯气体先进入全凝器将绝大部分氯乙烯气体液化，液体 进入水分离器脱除部分水分后经栗输送到低沸塔;在低沸塔脱除粗氯乙烯中的轻组分如乙 炔、乙醛、氮气、氧气等，塔顶得到的含有氯乙烯的轻组分气体同全凝器的未凝气一同进入 尾气冷凝器进一步冷凝回收氯乙烯;尾气冷凝器的冷凝液进入水分离器再进入低沸塔，不 凝的尾气去变压吸附或其它回收装置回收其中的乙炔和氯乙烯;低沸塔塔底的不含轻组分 的氯乙烯液体依靠压差自流或者用栗输送的方式进入到高沸塔，在高沸塔脱除重组分如二 氯乙烯、二氯乙烷、三氯乙烯等，塔顶得到高纯度的氯乙烯气体即为最终产品可供PVC聚合 使用，塔底的尚沸物进一步精馈回收氣乙稀及^氣乙烧等广品。
[0004] 虽然此精馏工艺在国内PVC生产企业应用最广，但存在一些不合理的地方导致能 源消耗多、氯乙烯及乙炔损失多等问题： (1) 全凝器完全采用5°C冷冻水进行冷凝，消耗大量冷冻水，不利于节能，同时，全凝器 冷凝温度偏高(25~30°C)，由于水在氯乙烯中的溶解度随温度升高而增大，故水分离器分 离出的水较少，进入精馏塔的水较多，从而加剧了塔内氯乙烯自聚的程度； (2) 在一个设备内将绝大部分的氯乙烯冷凝成液体，将会使液体中夹带的乙炔、惰气等 气体较多，参与低沸塔-尾气冷凝器-水分离器-低沸塔循环的氯乙烯及其它组分的量也随 之增大，增加了生产负荷影响产品质量； (3) 由于尾气冷凝器的冷凝液与粗氯乙烯液体的组成及温度均不同，混合后再进入低 沸塔，降低了低沸塔的精馏效率，增加了能源消耗； (4) 尾气冷凝器排放的尾气中含有乙炔和大量的氯乙烯，虽然一些企业采用了变压吸 附或其它方法进行回收，但受多方面条件的限制回收的效率较低，白白消耗了许多能源，还 使得大量乙炔和氯乙烯排放到大气中，不仅对企业造成很大经济上的损失，还污染了环境。
[0005] 中国专利CN102516023B公开了一种氯乙烯的精馏工艺，将低沸塔的塔顶冷凝器外 置，冷凝液进入一个缓冲罐，经栗把冷凝液打入到低沸塔顶部，可以调节低沸塔的回流比进 而控制氯乙烯中乙炔的含量。中国专利CN102675034B公开了一种氯乙烯单体提纯的方法， 先用物理吸附的方式除去氯乙烯气体中的无机杂质和水，然后再在低温、真空环境下精馏 分离不同沸点的物质，得到氯乙烯气体。上述第一个专利只是从调节回流比的角度对低沸 塔进行了改进，没能从整体上对现有的精馏工艺加以优化;第二个专利采用完全不同的方 式提纯氯乙烯单体，但是操作过程中条件要求苛刻、能耗高、停留时间长、设备利用率低，不 适用于工业化连续大生产。
[0006] 本发明的目的在于解决传统氯乙烯精馏工艺中普遍存在的问题，提供一种低能耗 低损失的氯乙烯精馏工艺，从整体上对现有精馏工艺进行改进优化，从而降低能耗、减少氯 乙烯和乙炔的损失。
【发明内容】
[0007] 为了实现上述目的，本发明对现有精馏工艺进行改进，主要体现在分两级冷凝粗 氯乙烯气体、尾气冷凝器冷凝液单独脱水进低沸塔以及低沸塔顶气体直接回用去转化单 元，其具体工艺流程如下:粗氯乙烯气体的冷凝液化分为两级，分别用循环水和冷冻水将绝 大部分气体冷凝成液体，粗氯乙烯液体进入水分离器，未冷凝的气体进入尾气冷凝器;在水 分离器内脱水后的粗氯乙烯液体经栗输送至低沸塔，尾气冷凝器的冷凝液同样经水分离器 脱水后进入低沸塔，在低沸塔内脱除轻组分;低沸塔塔顶含乙炔和氯乙烯的气体经深冷后 冷凝液回流至塔内，气体则返回到转化单元利用其中的乙炔进行转化;低沸塔塔底的粗氯 乙烯液体进入高沸塔，脱除高沸物后塔顶得到合乎要求的氯乙烯气体产品；水分离器脱除 的废水和高沸塔塔底的高沸物分别收集储存，回收其中的氯乙烯和二氯乙烷等。
[0008] 本发明所述的粗氯乙烯液化过程需要三个全凝器，全凝器I用循环水把粗氯乙烯 气体冷凝至30~40°C，冷凝的液体进入全凝器II用冷冻水冷却至15~25°C后进入水分离器 I;全凝器I未冷凝的气体进入全凝器III用冷冻水冷凝至15~25°C，其冷凝液也进入水分离 器I，未冷凝的气体去尾气冷凝器;从高到低安排全凝器I、全凝器II、水分离器I的位置，以 及全凝器III与水分离器I的位置，设备间具有一定的高度差保证液体能够从前一设备自流 进入下一设备。
[0009] 本发明所述的尾气冷凝器用-35°C的冷冻盐水冷凝，气相出口温度为-10~_20°C， 尾气去变压吸附或其它回收装置回收乙炔和氯乙烯，冷凝液在水分离器II脱水后流入低沸 塔;从高到低安排尾气冷凝器、水分离器II、低沸塔的位置，设备间具有一定的高度差保证 液体能够从前一设备自流进入下一设备;水分离器I、II排放废水的频率均为次/2h，将废水 统一排放至废水罐中回收其中的氯乙烯。
[0010] 本发明所述的各设备的压力控制分别为尾气冷凝器的气相出口的压力为0.45~ 0 · 55MPa(表压）；低沸塔塔顶压力为0 · 45~0 · 55MPa(表压），塔釜压力为0 · 48~0 · 58MPa(表 压）；高沸塔塔顶压力为〇 · 25~0 · 35MPa(表压），塔釜压力为0 · 3~0 · 4MPa(表压）。
[0011] 本发明所述的低沸塔和高沸塔均是带有内回流冷凝器和再沸器的筛板塔，塔板数 为30~50块;低沸塔的进料位置在塔的上部，水分离器II中液体进料位置比水分离器I的进 料位置高2~4块塔板，塔顶深冷器的冷凝液同水分离器II中的液体在同一进料口进入低沸 塔;低沸塔回流比为1~10,塔顶冷凝器的温度为25~35°C，塔顶深冷器的温度为10~20°C， 塔釜温度为38~42°C;高沸塔的进料位置在塔的中下部，回流比为0.01~1，塔顶冷凝器的 温度为20~30°C，塔釜温度为30~40°C，塔底高沸物排入储罐回收VCM和二氯乙烷等。
[0012] 与传统的氯乙烯精馏工艺相比，本发明具有以下优点：一是粗氯乙烯气体冷凝液 化阶段使用循环水代替部分冷冻水，节约冷冻水用量50%以上，且用冷冻水深度冷却氯乙烯 液体可以将进入水分离器的液体冷却到较低温度，从而增加了水分离器的分水效果，降低 进入低沸塔的氯乙烯中的水含量;二是分级冷凝粗氯乙烯气体，大幅度减少了进入低沸塔 的液体中惰气的量，减轻了低沸塔的生产负荷，提高了精馏收率，节约了能源;三是去掉了 低沸塔-尾气冷凝器-水分离器-低沸塔的循环过程，在很大程度上降低了能源消耗，提高了 精馏效率；四是低沸塔塔顶气体经过一级深冷后返回到转化单元，减轻了低沸塔塔顶压力 的波动，直接把大量未转化的乙炔应用于转化，不仅缩短了乙炔回用的过程，节约了能源， 而且降低了乙炔的损失;五是低沸塔塔顶的气体不再进入尾气冷凝器，大幅度减少了尾气 的量，减轻了变压吸附或其它回收装置的负担，从而减少了能源的消耗，且降低了氯乙烯和 乙炔的损失。
【附图说明】
[0013]图1为传统的氯乙烯精馏工艺流程示意图。
[0014]图2为本发明提供的氯乙烯精馏工艺流程示意图。
[0015] 其中，1是全凝器1，2是全凝器II，3是全凝器III，4是水分离器1，5是尾气冷凝器，6 是低沸塔进料栗，7是低沸塔，8是高沸塔，9是水分离器II，10是低沸塔塔顶深冷器，S1是粗 氯乙烯气体，S2是废水，S3是尾气，S4是氯乙烯产品，S5是高沸物，S6是回转化的气体。
【具体实施方式】
[0016] 本发明提供了一种低能耗低损失的氯乙烯精馏工艺，下面结合附图和实施例以及 与传统精馏工艺对比的对比例，对本发明进一步进行说明。
[0017] 实施例1、2的工艺流程如图2所示，粗氯乙烯气体S1进入全凝器I 1，用循环水冷却 粗氯乙烯气体，冷凝液进入全凝器II 2,不凝气进入全凝器III 3;在全凝器II 2、全凝器 III 3内用冷冻水冷却粗氯乙烯液体、气体，冷凝液进入水分离器I 4,不凝气体进入尾气冷 凝器5;水分离器I 4内的液体脱水后经低沸塔进料栗6输送到低沸塔7的上部，尾气冷凝器5 用冷冻盐水冷却气体，其冷凝液在水分离器II 9内脱水后也进入低沸塔7的上部，不凝的尾 气S3则去变压吸附或其它回收装置回收氯乙烯和乙炔，两个水分离器排放废水的频率均为 2h/次，废水S2进入废水罐以回收氯乙烯;在低沸塔7内脱除轻组分，塔底得到不含轻组分的 粗氯乙烯液体，塔顶含有氯乙烯的气体进入塔顶深冷器10用冷冻水冷却，液体回流至塔内， 不凝气体S6则返回到转化单元;低沸塔7塔底的粗氯乙稀液体进入高沸塔8的中下部，控制 高沸塔8的操作条件，塔顶得到氯乙烯气体产品S4,塔底的高沸物S5进入储罐以回收氯乙烯 和二氯乙烷等。
[0018] 对比例的精馏工艺流程如图1所示，粗氯乙烯气