[发明专利]脱除氯乙烯或含氯乙烯混合气中水分的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以吸附方式脱除混合气体中水分的方法，更具体讲是脱除氯乙烯(VCM)或含氯乙烯混合气中水分的方法。

背景技术

在氯乙烯(VCM)或聚氯乙烯(PVC)生产过程中，无论采用电石法工艺还是氧氯化工艺，都存在氯乙烯(VCM)的脱水干燥问题。如果含水量较高或超过生产控制指标，容易造成设备腐蚀、氯离子点蚀和VCM自聚等不良后果；对于电石法工艺还容易引起精馏塔自聚堵塞、PVC中黑黄点和“鱼眼”数量增加，严重影响PVC的品质。国内外对氯乙烯中含水的危害已有共识，因此在氯乙烯生产工艺中采用脱水干燥技术和设备是必要的。

为进行氯乙烯和含氯乙烯混合气体的脱水，公告号CN200988828Y的中国专利介绍了一种氯乙烯高效脱水装置，将新型高效液液相聚结技术、斥水分离技术和传统的沉降分离技术融为一体，脱水后氯乙烯的残余含液相水量≤50×10^-6，但其实际上只能部分脱除游离态的液相水分(即游离于氯乙烯之外的水珠或水滴)，对溶解于氯乙烯中的水分无法脱除。据《氯碱工业理化常数手册》等资料记载，即使将液相氯乙烯降温至25℃条件，溶解于氯乙烯中的水分含量也可达到1100×10^-6以上，且由于这些水分与氯乙烯完全混溶，除了采用精馏、吸附分离或化学反应等方法外，几乎不可能将其分离去除。因此，该方法脱水精度不高，而且滤芯容易堵塞，给维护带来麻烦。公开号CN101092460A的中国专利文献介绍了一种节能型悬浮法聚氯乙烯干燥技术，在传统的旋风干燥工艺上进行了适当改进，气流干燥塔的温度有所降低，但动力消耗有所增加，干燥过程中存在负压过程，容易带入空气影响安全，脱水精度不高，该方法主要针对固体聚氯乙烯中水分进行脱除。公开号CN1439857A的中国专利文献介绍了一种循环式干燥装置和循环式干燥方法，主要应用对象为聚合物乳液等，采用的是喷雾式的干燥器，干燥过程中不使用干燥剂，对干燥精度也未作要求。该方法主要针对液相或固态聚氯乙烯中水分进行脱除。

“新型棒碱在VCM装置干燥器的应用”(聚氯乙烯，2003(5))一文中介绍，目前氯乙烯和聚氯乙烯的干燥方法通常有固碱(NaOH)脱水干燥和分子筛脱水干燥，并结合我国电石法生产氯乙烯和聚氯乙烯工艺的特点，主要介绍了固碱脱水干燥的应用。固碱脱水干燥的初期投资相对较小，但后期运行费用较高，能适应较高含水量的氯乙烯脱水干燥，在电石法生产氯乙烯且有碱洗过程的生产工艺中应用较多；常规分子筛脱水干燥则初期投资相对较大，但后期运行费用较低，适用于水含量较低且没有碱洗过程的生产工艺中氯乙烯的脱水干燥。常规的分子筛脱水主要针对微量水分进行脱除，且必需利用外界的氮气等惰性气体对分子筛进行再生后才能循环利用，因此容易引入氮气等惰性气体，影响产品气中氯乙烯纯度，排放的氮气中含有大量的氯乙烯组分，既降低氯乙烯回收率又污染环境，造成运行成本较高。在以电石法生产氯乙烯的情况下，氯乙烯中含水量均较高，多数厂家均采用了固碱脱水干燥技术。因而存在运行成本较高，容易造成设备堵塞，影响产品质量等缺点。

变温吸附是一类常用的气体分离技术，常用的干燥剂包括有如硅胶、分子筛、活性炭、活性氧化铝等种类，可用于从混合气体中分离如水分等具有较高沸点或大分子量有机成分。吸附后，通过加热升温，使被吸附于干燥剂上的成分从干燥剂上脱附解吸，使干燥剂活化再生后可重复使用。活化再生时通常是加热的温度越高，干燥剂的再生越彻底，下次吸附时的分离精度也会越高。如常规分子筛干燥工艺的再生温度通常要求达到200℃以上，才能保证分子筛中吸附的水分和杂质等脱附解吸彻底。由于氯乙烯分子中存在氯原子及双键结构，在某些金属存在以及一定温度条件下，特别是在有自由基引发剂的存在下，分子中的双键易发生聚合和共聚合反应；如果温度较高(譬如＞150℃时)，氯乙烯同样也容易发生自聚反应，生成聚氯乙烯，使产品性质发生变化。氯乙烯的这种易聚合及易燃易爆等特殊的物化性质，加上混合气体或干燥剂中还可能存在引发剂和分散剂等活性组分，都加剧了其聚合及其它副反应的可能性。由于分子筛等干燥剂在选择吸附水分的过程中，会有少量氯乙烯吸留在其孔隙结构以及残留在干燥剂颗粒间的空隙中，少量或部分氯乙烯自聚后，自聚物容易堵塞干燥剂微孔，影响干燥剂的吸水性能，严重时可导致干燥剂完全失活，引发生产事故。因此，对干燥剂再生时的温度不能过高，以避免引发自聚或某些副反应及对干燥剂的不良影响。同时再生温度过高，也加大了能耗。