專利名稱：：一種深度脫除乙炔和氯化氫混合氣中水分的方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于化工
技術領域：
，涉及利用乙炔和氯化氫生產(chǎn)氯乙烯單體的技術，特別是一種深度脫除乙炔和氯化氫混合氣中水分的方法。技術背景-氯乙烯單體是制造聚氯乙烯樹脂，氯乙烯、偏二氯乙烯與醋酸乙烯等單體共聚樹脂的原料，聚氯乙烯樹脂(簡稱PVC)年產(chǎn)量目前居全球各種塑料品種的第一位，氯乙烯單體的生產(chǎn)方法主要有以石油路線的乙烯法和以電石路線的乙炔法。目前，國外大多數(shù)廠家采用乙烯法，乙烯法生產(chǎn)工藝流程長、反應條件苛刻；由于乙炔法生產(chǎn)技術相對成熟，生產(chǎn)工藝流程短，所以我國采用乙炔法的廠家比采用乙烯法的廠家多，采用乙炔法生產(chǎn)的PVC產(chǎn)量與乙烯法生產(chǎn)的PVC產(chǎn)量之比約為7:3。在我國近十幾年來，建設的乙炔法制氯乙烯單體單套裝置生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，而大規(guī)?；膯翁籽b置的生產(chǎn)技術研發(fā)卻相對滯后，乙炔與氯化氫混合氣的脫水問題仍然沿用著傳統(tǒng)的工藝技術，故混合氣中剩余的水分對反應系統(tǒng)及相關設備造成的危害與腐蝕仍很嚴重，成為影響裝置正常生產(chǎn)的瓶頸之一。關于乙炔與氯化氫混合氣的脫水方法，歷史上曾有過用濃硫酸脫除氯化氫氣體中的水分和用固體燒堿脫除乙炔氣體中的水分的方法，這些方法需要消耗大量的燒堿并產(chǎn)生大量的廢物。本世紀初，我國引進的荷蘭約翰，布朗公司的氯乙烯單體生產(chǎn)裝置，其中乙炔氣采用兩臺分子篩干燥器交替進行，一臺干燥另一臺再生，再生氣用的是熱氮氣，干燥后乙炔氣中水的質(zhì)量分數(shù)為3X10—6;氯化氫氣采用間接冷卻器冷卻分離鹽酸酸霧，干燥后氯化氫氣中水的質(zhì)量分數(shù)為iox10、然后兩種氣體混合送入下一工段，該技術裝置脫水工段所需的公用工程設備多，投資造價高，操作步驟復雜，不適宜于普遍推廣。目前國內(nèi)氯乙烯單體生產(chǎn)企業(yè)普遍采用的脫水工藝技術是上世紀60年代前后我國自行研發(fā)的，具體方式是精制的乙炔氣與氯化氫氣體通過調(diào)節(jié)摩爾比后進入混合器進行常溫混合，再經(jīng)兩級串聯(lián)的石墨冷凝器被間接冷卻冷凝到-14°C左右，混合氣中的水蒸氣與氯化氫形成的鹽酸酸霧部分在石墨冷凝器底部以40%以上的鹽酸液體排出，其余則被氣流夾帶進入酸霧過濾器，經(jīng)浸有氟硅油的玻璃棉層過濾捕集分離，部分鹽酸酸霧被過濾層阻擋，凝聚成鹽酸液滴被截留，未被過濾層捕集截留下來的鹽酸酸霧則隨混合氣經(jīng)預熱器預熱后送到下一工段，上述流程一般概括為兩種氣體"常溫混合、低溫冷凝，過濾截留"流程(簡稱"干法脫水"流程)；該流程方法存在的技術缺陷是部分鹽酸酸霧呈氣溶膠狀態(tài)時，玻璃棉過濾層不能使氣溶膠狀態(tài)的鹽酸酸霧微粒全部過濾分離，這是氣溶膠的粒子重力與擴散力平衡特征所決定的。通常，干法脫水流程是不可能將混合氣中的水脫除徹底的，多年的工廠實踐數(shù)據(jù)表明，"干法脫水"后乙炔與氯化氫混合氣中剩余的實際含水量比理論計算的含水量高十倍以上。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的缺點，在現(xiàn)有工業(yè)"干法脫水"技術的基礎上研制提供一種工藝流程簡單、節(jié)省氯化氫用量，冷量利用合理，系統(tǒng)阻力小，脫水效率高的深度脫除乙炔和氯化氫混合氣中水分的方法，使混合氣中剩余水分達到較低含量后再進一步經(jīng)催化作用制備氯乙烯單體，供制備聚氯乙烯樹脂等用途使用。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方法采用溶劑洗滌法先脫除掉乙炔氣中的絕大部分水分，避免乙炔氣中的水分與氯化氫混合時形成氣溶膠狀液體微粒難以分離，提高混合氣脫水效率，其主要工藝特征包括溶劑洗滌、低溫混合和離心捕集三個過程，即先用飽和蒸汽壓低、表面張力小、凝固點低且低溫的洗滌溶劑將乙炔氣中表面張力大的水分子在洗滌塔中洗滌捕集，再將洗滌溶劑與乙炔氣體經(jīng)氣液分離且洗滌溶劑分出水分，通過間接降溫換熱后循環(huán)使用；將氯化氫氣體由冷凍鹽水間接降溫冷卻后與乙炔氣體快速混合均勻；再經(jīng)離心捕集分離器進一步分離出混合氣體中殘留下來的鹽酸液滴，制得脫水效果好的乙炔與氯化氫混合氣體備用。本發(fā)明使"干法脫水"工藝流程發(fā)生了質(zhì)的改變，為了與之相區(qū)別，簡稱為"濕法脫水"流程。本發(fā)明的具體內(nèi)容為由乙炔氣鋼瓶經(jīng)緩沖罐取出含常溫飽和水的乙炔氣，送入玻璃洗滌塔的下部，同時在塔頂部噴入溫度為0-2。C的洗滌溶劑四氯乙烷，使乙炔氣中所含飽和水蒸汽因降溫和表面張力作用而被四氯乙垸液滴捕獲，乙炔氣穿過洗滌塔頂氣液分離器后從塔頂溢出，部分氣體收集并保留在緩沖瓶中備用；洗滌塔底搜集得到含水的四氯乙垸液體，經(jīng)降溫并再生除水后循環(huán)使用；再由氯化氫氣鋼瓶經(jīng)緩沖罐取出配入含一定量水分的氯化氫氣體，送入間壁式玻璃冷凝管中，用-35'C冷凍鹽水與之間接換熱，使氯化氫氣體降溫至-14°C;然后使低溫的氯化氫氣與乙炔氣切向進入夾套式低溫混合器中快速混合均勻，同時采用-35'C冷凍鹽水與之進行間接換熱，使混合氣溫度降至-14。C，再使混合氣進入夾套式低溫混合器下部的離心捕集器中，捕集混合氣中剩余的鹽酸酸霧；最后，分離掉液體鹽酸的乙炔與氯化氫混合氣體部分收集并保存在緩沖瓶中備用。本發(fā)明的乙炔氣洗滌過程使用的洗滌溶劑為有機氯代烴或無機酸液體，包括四氯乙烷、三氯乙垸、二氯乙烷、氯乙烯、鹽酸、硫酸、硝酸和混合酸液體；溶劑洗滌乙炔氣后，洗滌溶劑易于進行充分的氣液分離，隨乙炔氣帶出的洗漆溶劑質(zhì)量分數(shù)為030%，優(yōu)選的是010%;循環(huán)的洗滌溶劑或冷凍鹽水的溫度范圍在常溫至-35'C之間；被洗滌溶劑直接洗漆冷卻的乙炔氣和被間接冷卻的氯化氫氣的溫度范圍在常溫至-20'C之間，優(yōu)選的是-10-14。C之間；乙炔氣與氯化氫氣兩種氣體混合時，先將乙炔氣體與氯化氫氣體分別分成若干等份后進行小體積的混合，再匯總進行整體規(guī)模的兩種氣體混合，通過低溫快速混合均勻過程加之離心捕集鹽酸酸霧過程之后，混合氣中剩下的水含量質(zhì)量分數(shù)小于0.01%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其工藝流程設計合理，操作條件簡單易控，濕法脫水效率高，適合生產(chǎn)氯乙烯單體的企業(yè)將本技術應用于乙炔和氯化氫混合氣的深度脫水場合。具體實施方法如下，但并不因此而限制本方法。具體實施例方式實施例1:由乙炔氣鋼瓶經(jīng)緩沖罐取出1Omol/h含常溫飽和水的乙炔氣，送入玻璃洗滌塔的下部，同時在塔頂部噴入洗滌溶劑550g/h四氯乙烷，四氯乙垸液體溫度保持在0-2""C范圍內(nèi)，使乙炔氣中所含飽和水蒸汽因降溫和表面張力作用而被四氯乙烷液滴捕獲，乙炔氣穿過塔頂氣液分離器后從塔頂溢出，部分氣體收集并保留在緩沖瓶中，供分析檢驗應用；洗滌塔底搜集得到含水的四氯乙烷液體，四氯乙烷液體經(jīng)降溫并再生除水后循環(huán)使用；再由氯化氫氣鋼瓶經(jīng)緩沖罐取出10.5mol/h配入一定量水分的氯化氫氣體，送入間壁式玻璃冷凝管中，用-35°C冷凍鹽水與之間接換熱，使氯化氫氣體由常溫降溫至-14°C;然后使低溫的氯化氫氣與乙炔氣切向進入夾套式低溫混合器中，在低溫下快速混合均勻，同時采用-35。C冷凍鹽水與之進行間接換熱，使混合氣溫度降至-14-C,再使混合氣進入夾套式低溫混合器下部的離心捕集器中，捕集混合氣中剩余的鹽酸酸霧。最后分離掉液體鹽酸的乙炔與氯化氫混合氣體部分搜集并保留在緩沖瓶中供分析檢驗應用，另一部分氣體可經(jīng)堿液吸收中和后排放，各股氣體脫水的分析檢驗結(jié)果見附表l。實施例2:由乙炔氣鋼瓶經(jīng)緩沖罐取出10mol/h含常溫飽和水的乙炔氣，送入玻璃洗滌塔的下部，同時在塔頂部噴入洗漆溶劑500g/h1,1,1-三氯乙烷，1,l，l-三氯乙烷液體溫度保持在0-2"C范圍內(nèi)，使乙炔氣中所含飽和水蒸汽因降溫和表面張力作用而被1，1，1-三氯乙垸液滴捕獲，乙炔氣穿過塔頂氣液分離器后從塔頂溢出，部分氣體收集并保留在緩沖瓶中，供分析檢驗應用；洗滌塔底得到含水的1,1,1-三氯乙垸，1,1,1-三氯乙烷液體經(jīng)降溫并再生除水后循環(huán)使用；由氯化氫氣鋼瓶經(jīng)緩沖罐取出10.5mol/h配入一定量水分的氯化氫氣體，送入間壁式玻璃冷凝管中，用-35t:冷凍鹽水與之間接換熱，使氯化氫氣由常溫降溫至-14°C;低溫的氯化氫氣與乙炔氣切向進入夾套式低溫混合器中，在低溫下快速混合均勻，同時采用-35。C冷凍鹽水與之進行間接換熱，使混合氣溫度降至-14'C，再使混合氣進入夾套式低溫混合器下部的離心捕集器中，捕集混合氣中剩余的鹽酸酸霧。最后分離掉液體鹽酸的乙炔與氯化氫混合氣體部分收集并保留在緩沖瓶中，供分析檢驗應用，另一部分氣體可經(jīng)堿液吸收中和后排放，各股氣體脫水的分析檢驗結(jié)果見附表l。實施例3:由乙炔氣鋼瓶經(jīng)緩沖罐取出10mol/h含常溫飽和水的乙炔氣，送入玻璃洗滌塔的下部，同時在塔頂部噴入洗滌溶劑450g/h1，1-二氯乙烷，l，l-二氯乙烷液體溫度保持在0-2"C范圍內(nèi)，使乙炔氣中所含飽和水蒸汽因降溫和表面張力作用而被l，l-二氯乙烷液滴捕獲，乙炔氣穿過塔頂氣液分離器后從塔頂溢出，部分氣體收集并保留在緩沖瓶中，供分析檢驗應用，洗滌塔底得到含水的1,1-二氯乙烷液體。1,l-二氯乙垸液體經(jīng)降溫并再生除水后循環(huán)使用；由氯化氫氣鋼瓶經(jīng)緩沖罐取出10.5mol/h配入一定量水份的氯化氫氣體，送入間壁式玻璃冷凝管中，用-35'C冷凍鹽水與之間接換熱，使氯化氫氣由常溫降至-14'C;上述低溫的氯化氫氣與乙炔氣切向進入夾套式低溫混合器中，在低溫下快速混合均勻，同時采用-35'C冷凍鹽水與之進行間接換熱，使混合氣溫度降至-14°C，再使混合氣進入夾套式低溫混合器下部的離心捕集器中，捕集混合氣中剩余的鹽酸酸霧。最后分離掉液體鹽酸的乙炔與氯化氫混合氣體部分搜集并保留在緩沖瓶中供分析檢驗應用，另一部分氣體可經(jīng)堿液吸收中和后排放，各股氣體脫水的分析檢驗結(jié)果見附表l。表l各步驟氣體脫水的分析檢驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種深度脫除乙炔和氯化氫混合氣中水分的方法，其特征在于由乙炔氣鋼瓶經(jīng)緩沖罐取出含常溫飽和水的乙炔氣，送入玻璃洗滌塔的下部，同時在塔頂部噴入溫度為0-2℃的洗滌溶劑四氯乙烷，使乙炔氣中所含飽和水蒸汽因降溫和表面張力作用而被四氯乙烷液滴捕獲，乙炔氣穿過洗滌塔頂氣液分離器后從塔頂溢出，部分氣體收集并保留在緩沖瓶中備用；洗滌塔底搜集得到含水的四氯乙烷液體，經(jīng)間接降溫并再生除水后循環(huán)使用；再由氯化氫氣鋼瓶經(jīng)緩沖罐取出配入含一定量水分的氯化氫氣體，送入間壁式玻璃冷凝管中，用-35℃冷凍鹽水與之間接換熱，使氯化氫氣體降溫至-14℃；然后使低溫的氯化氫氣與乙炔氣切向進入夾套式低溫混合器中快速混合均勻，同時采用-35℃冷凍鹽水與之進行間接換熱，使混合氣溫度降至-14℃，再使混合氣進入夾套式低溫混合器下部的離心捕集器中，捕集混合氣中剩余的鹽酸酸霧；最后分離掉液體鹽酸的乙炔與氯化氫混合氣體收集并保存在緩沖瓶中備用。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的深度脫除乙炔和氯化氫混合氣中水分的方法，其特征在于乙炔氣洗滌過程使用的洗滌溶劑為有機氯代烴或無機酸液體，包括四氯乙垸、三氯乙垸、二氯乙烷、氯乙烯、鹽酸、硫酸、硝酸和混合酸液體。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的深度脫除乙炔和氯化氫混合氣中水分的方法，其特征在于溶劑洗滌乙炔氣后，洗滌溶劑進行充分的氣液分離，隨乙炔氣帶出的洗滌溶劑質(zhì)量分數(shù)為030%。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的深度脫除乙炔和氯化氫混合氣中水分的方法，其特征在于循環(huán)的洗滌溶劑或冷凍鹽水的溫度范圍在常溫至-35'C之間；被洗滌溶劑直接洗滌冷卻的乙炔氣和被間接冷卻的氯化氫氣的溫度范圍在常溫至-20'C之間，優(yōu)選的溫度范圍在-10-14匸之間。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的深度脫除乙炔和氯化氫混合氣中水分的方法，其特征在于乙炔氣與氯化氫氣混合進料摩爾比為1:1.051.10，乙炔氣體與氯化氫氣體分別被分成若干等份后，先進行小體積的兩種氣體混合，再匯總進行整體規(guī)模的兩種氣體混合，通過低溫快速混合均勻過程加之離心捕集鹽酸酸霧過程之后，混合氣中剩下的水含量質(zhì)量分數(shù)小于0.01%。全文摘要本發(fā)明屬于化工
技術領域：
，涉及一種深度脫除乙炔和氯化氫混合氣中水分的方法，包括溶劑洗滌、低溫混合和離心捕集三個過程，即先用飽和蒸汽壓低、凝固點低的洗滌溶劑將乙炔氣中水分子在洗滌塔中洗滌捕集，將洗滌溶劑與乙炔氣體經(jīng)氣液分離且洗滌溶劑分出水分后，通過間接降溫換熱后循環(huán)使用；將氯化氫氣體由冷凍鹽水間接降溫冷卻后與乙炔氣體快速混合均勻；再經(jīng)離心捕集分離器進一步分離出混合氣體中殘留下來的鹽酸液滴，制得的乙炔與氯化氫混合氣中剩下的水含量質(zhì)量分數(shù)小于0.01％。此工藝流程設計合理，操作條件簡單易控，脫水效率高，投資少，適合于乙炔和氯化氫混合氣的深度脫水場合。文檔編號C01B7/00GK101544530SQ20091001987公開日2009年9月30日申請日期2009年3月21日優(yōu)先權(quán)日2009年3月21日發(fā)明者吳天祥,吳宇昊,李紅海,王成釗,郭曉光申請人:青島科技大學