[发明专利]一种氯乙烯分离精制工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氯乙烯的分离精制工艺方法，具体是指电石法聚氯乙烯生产过程中氯乙烯单体的分离精制工艺方法。

背景技术

聚氯乙烯塑料(PVC)是由氯乙烯单体聚合而成的，是五大通用合成树脂之一，世界产量和消费量仅次于聚乙烯和聚丙烯，位居第三位。我国现行PVC工业生产主要分为两种方式：电石法和乙烯法。电石法生产PVC的原料是煤炭。煤炭与石灰石在高温下制成电石，电石遇水生成乙炔，在氯化汞催化剂作用下，乙炔与氯化氢合成氯乙烯，然后经聚合制成聚氯乙烯。其生产过程可分为乙炔制备和净化，氯乙烯合成、产品精制及氯乙烯聚合。随着近年来石油资源的持续短缺和石油价格的持续走高，结合我国“富煤缺油”的具体国情，电石法的生存空间和利润空间不断扩展，预计电石法PVC技术在中国将会存在相当长时间。

目前传统电石法PVC工业生产的工艺流程中，合成单元得到的氯乙烯单体，经过压缩单元后，进入精馏单元来除去单体中影响聚合的一些杂质组分。进入精馏单元的粗氯乙烯单体通常含有的杂质包括水分、未参加反应的乙炔、由原料气带来的惰性气体如N₂、H₂、CO₂等，还有副反应产物如乙醛、乙烯基乙炔和二氯乙烷、二氯乙烯(包括顺式和反式)、三氯乙烯、三氯乙烷等多氯化合物。这些杂质会影响后续的聚合单元，因此，应尽量除去粗氯乙烯中这些杂质，达到聚合要求的纯度。

目前传统电石法PVC工业生产的工艺流程中，精馏单元采用双塔精馏来精制氯乙烯单体，可参考郑石子等所著《聚氯乙烯生产与操作》，北京：化工出版社，2007，其中的第25章氯乙烯精馏，P290页。具体流程：从压缩单元过来的粗氯乙烯气，需要进一步脱水、脱酸处理，首先经过一个全凝器进行冷却，然后进入分水器，从分水器出来的氯乙烯液体进入粗VC碱干燥器，除去水分和酸性物质。然后就可以进入精馏装置，先进入低沸塔，低沸塔釜用热水间接加热，将粗氯乙烯中低沸点物等轻组分由低沸塔塔顶蒸出，该轻组分物流经塔顶冷凝器后，进入尾气冷凝器，冷凝液返回至低沸塔，从尾气冷凝器出来的不凝气则进入尾气回收装置，进一步回收其中的乙炔和氯乙烯后，其余惰性气体放空。低沸塔塔釜排出的液体氯乙烯则进入高沸塔，高沸塔将氯乙烯由塔顶蒸出，经分离而成精氯乙烯，经塔顶冷凝器控制部分回流，大部分精氯乙烯进入成品冷凝器冷却后，去聚合单元或精氯乙烯贮罐。高沸塔釜分离出来的高沸物残液，进入残液回收装置。一般低沸塔压力控制在0.5MPa(表压)。高沸塔压力在0.3MPa(表压)。粗氯乙烯的液化可采用工业水及0℃冷冻水，而尾气冷凝用-35℃冷冻水。这种传统双塔精馏的工艺流程中，氯乙烯单体先后经过低沸塔和高沸塔，在高温区停留时间长，容易发生自聚结焦、堵塞塔设备和管道，经常需要停工清洗，造成极大的生产操作和控制困难和经济损失；而且低沸塔和高沸塔的塔顶冷却负荷、塔底热负荷占聚氯乙烯整个流程能耗的20％～45％，是PVC行业节能降耗的关键环节。

近年来根据完全热耦合蒸馏原理开发的隔板塔DWC(Dividing Wall Column)已经获得成功应用。隔板塔作为一种新型的热耦精馏塔，也称之为隔壁塔、分壁式精馏塔、分隔壁精馏塔，具有节能、投资低等优点。此外，结构紧凑还带来占地面积小、管线短等相关的优势。Eric W.Luster于1933年因裂解气分离提出DWC的概念(美国专利US1915681)。目前已有100多座DWC塔在全世界工业运行。但目前尚未见到隔板塔DWC用于氯乙烯精制分离过程的专利和文献报道。

DWC利用隔板把塔的中部分成两部分，进料侧相当于预分馏塔，另一侧以及塔未分隔的上下部合起来相当于主塔。进料在预分馏塔中进行初步分离，轻、重组分得到彻底分离，中间组分分布于整个预分馏塔中，无重组分的塔顶气相与无轻组分的塔底液相分别进入主塔进一步蒸馏，中间组分在主塔中间富集提纯，轻、重组分分别在塔顶、塔底得到分离，从而实现三个产品的完全分离。隔板塔利用隔板巧妙地使单塔实现了多塔功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种氯乙烯单体分离精制的工艺方法，利用这种工艺方法可以减少氯乙烯在高温区停留时间，缓解氯乙烯在设备和管道内部的自聚结焦，而且可以简化工艺，降低能耗，减少设备投资，节约占地面积。