液液聚结分离器用于氯乙烯液相深度精密脱水设计方案

VCM高效脱水聚结器应用于氯碱行业一、前言氯乙烯精馏过程中需要脱除水分，是由于水能够水解由氯乙烯与系统内的微量氧生成的过氧化物，产生氯化氢（遇水变盐酸）、甲酸、甲醛等酸性物质（水分离器中放出来的水均成弱酸性）：—[—CH2—CHCl—O—O—] —n + nH2O —> nHCl + HCOOH + HCHO + ……从而使钢质设备腐蚀，生成铁离子，单体内的铁离子的存在，影响树脂成品热稳定性能以及树脂颗粒的均匀，并导致黑点杂质的产生。

铁离子在氯化氢和水的存在下，又促进氯乙烯的氧化过程，生成更多的过氧化物。

这种过氧化物会既能重复上述的水解过程，又能引发氯乙烯的聚合，生成聚合度较低的聚氯乙烯，造成塔盘构件的堵塞而被迫停车清理（塔盘上的自聚物也呈弱酸性）。

因为系统中不可能完全脱除微量氧，所以氯乙烯中的水分（水在单体中饱和溶解度达到1100mg/kg）就必须降低到最低的水平（如小于100~200mg/kg），否则将使单体中含有可观的盐酸和铁离子，并造成自聚堵而塞精馏塔，影响聚合反应。

另外，水分含量高，将降低树脂成品的白度，使PVC成品中粗料的含量增加；水分的存在严重影响单体纯度，降低聚合反应速度，增加引发剂以及分散剂的消耗，同时还影响PVC树脂成品的塑化性能；由于水分可以与VCM中的1，1-EDC 形成共沸物，导致精馏效率的大幅降低，降低精馏系统的能力；水分含量高还将导致精馏再沸器内组分容易分解，容易结焦并导致设备腐蚀，影响装置正常运行。

国外的VCM生产装置都设有脱水干燥系统，国内现有的电石法VCM生产装置在VCM的脱水技术方面做得很不够，导致VCM生产装置运行周期短，VCM单体质量差，为聚合工序的生产留下了隐患，。

一旦有效解决了VCM的含水量问题，VCM 工序以及后面的PVC树脂成品内在质量将会有大幅的提升，进一步促进我国PVC 行业技术水平的发展，提高树脂产品的市场竞争力。

二、VCM高效脱水聚结器适用于氯碱生产控制和保护◆每年，世界各地的炼油厂、气体处理厂和石油化工厂都会浪费大量的资金而得不到任何收效。

油品聚结与真空脱水试验系统的设计王宏;李方俊;刘勇;谢若其【摘要】@@%水分含量过高会对油品的理化性质和使用性能产生不利影响.该文设计并研制了一套聚结与真空脱水试验系统,通过不同油品脱水性能的试验,得出一些外部因素对其脱水效果的影响规律,从而为设计脱水效率更高的聚结与真空脱水设备提供一定的参考依据.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】3页(P7-9)【关键词】油品;聚结脱水;真空脱水;试验系统【作者】王宏;李方俊;刘勇;谢若其【作者单位】北京化工大学机电工程学院,北京100029;北京化工大学机电工程学院,北京100029;江西省流体污染控制工程技术研究中心,江西九江332007;江西省流体污染控制工程技术研究中心,江西九江332007【正文语种】中文【中图分类】TH1371 引言水分是燃料油、液压油、汽轮机油等油品的主要污染物之一。

石油产品在生产、储运、加注、使用以及维护过程中不可避免地会有一部分水分的侵入，水分含量过高会对油品的理化性质和使用性能产生不利影响［1］。

因此，采用高效的脱水装置对油液进行脱水净化处理，对于节约资源、保护环境和提高用油设备及系统的可靠性具有一定的现实意义。

油液脱水方法有很多，如重力或离心力分离法、化学破乳法、静电聚结脱水法、滤芯式聚结脱水法和真空脱水法等［2］。

针对目前市场上广泛使用的滤芯式聚结脱水装置，以及脱水精度较高的真空脱水装置的应用特点，本文设计并研制了一套聚结与真空脱水试验系统，以期通过油品脱水性能的试验，来为设计脱水效率更高的聚结与真空脱水设备提供一定的参考依据。

2 试验系统的设计聚结与真空脱水试验系统工作原理如图1所示，图中每个图标所指代的名称列于表1中。

油箱中的油液经过加热器升温后，与少量的水分一起通过离心泵的高速搅拌而混合均匀，为聚结脱水系统或真空脱水系统提供一定含水量和温度的试验油液。

试验系统的流量由电动调节阀的开度来控制，油液温度由PID数字调节器和调整器控制电加热器的电压来控制。

氯乙烯高效脱水“聚结器”的技术特点及性能描述1、针对氯乙烯高效脱水的专利技术目前国内电石法氯乙烯单体同乙烯法氯乙烯单体的质量比较中，差别最大的一个指标，是水分含量。

氯乙烯单体中的水不是纯水，其中含有铁离子和酸性，对聚氯乙烯的白度和热稳定性都有很大的影响。

目前的生产工艺中电石法氯乙烯单体经水分离器分离大量的水后，还含有≥1500ppm的水，再经固碱干燥器床层后，仍含有≥500～600ppm的水。

而乙烯法氯乙烯单体的含水指标为≤100ppm：而引进的糊状聚氯乙烯装置的要求更苛刻，要求氯乙烯单体的含水≤40ppm。

分析其分离水的原理：少量的水在氯乙烯单体中是呈分散相——大小不等的液滴存在的。

在水分离器中只能将≥10μm的水滴静置、沉降、分层后排出，而≤10μm的微水滴在氯乙烯单体中形成了稳定的油包水型乳状液，无论静置多长时间都不会沉降，因而无法将其从水分离器中分离出来。

从水分离器出来的含有乳状微水滴的氯乙烯单体进入固碱干燥器，利用固碱的强吸水性将这些微水滴除去。

从理论上讲，氯乙烯单体只要同固碱表面充分接触，就可以完全除去这些微水滴，但在实际的过程中，固碱表面吸水后会形成胶状的高浓碱，会同其他固碱颗粒粘连在一起，堵塞堆积孔隙流道，随着浓碱含水的增加变为稀碱具有流动性后，离开固碱沉降后分离。

然而上述过程在固碱床层中是不均匀的，由于固碱床层的堆积密度差和粘联销应，其床层的阻力不均匀，因而该床层的局部很快被大量的液体所穿透，形成沟流使含水氯乙烯短路穿堂而过，除水效率大幅度降低。

当固碱干燥器中装填小颗粒固碱（如片碱）时上述现象非常突出；当装填大颗粒固碱（如棒碱）时，虽然上述现象有所减弱，由于堆积孔隙太大，含水氯乙烯不能与固碱表面充分接触，除水效率亦不高。

因而经固碱干燥器除水后，氯乙烯中水分仍然≥500～600ppm。

本专利技术（专利号：ZL 200620135968.6）“氯乙烯高效脱水聚结器”是一种脱水效率很高的生产装置，经其聚结脱水后的氯乙烯残余游离水含量≤80ppm，期望值：≤40ppm。

工程三紧密型PVC树脂脱水精制工作任务1：制定聚氯乙烯干燥方案1)查阅文献，了解聚氯乙烯的分类、用途，生产方法(其中要有紧密型聚氯乙根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙稀塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。

在聚氯乙稀树脂中加入适量的增塑剂，可制成多种硬质、软质和透明制品。

聚氯乙烯通过塑料加工可制成各种型材和制品。

①一般软制品。

利用注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋等。

②薄膜。

利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜。

薄膜用途很广，可以通过剪裁，热合加工成包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。

聚氯乙烯(简称PVC)防水卷材③涂层制品。

如人造革。

人造革可以用来制作皮箱、皮包、书的封面、沙发及汽车的座垫等。

④泡沫制品。

如泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、坐垫、及防震缓冲包装材料。

⑤透明片材。

利用热成型可以作成薄壁透明容器或用于真空吸塑包装，是优良的包装材料和装饰材料。

⑥糊制品。

⑦硬管和板材。

⑨中空容器。

悬浮聚合法使单体呈微滴状悬浮分散于水相中，选用的油溶性引发剂则溶于单体中，聚合反应就在这些微滴中进行，聚合反应热及时被水吸收，为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要加入悬浮稳定剂，如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。

乳液聚合法最早的工业生产 PVC的一种方法。

在乳液聚合中，除水和氯乙烯单体外，还要加入烷基磺酸钠等表面活性剂作乳化剂，使单体分散于水相中而成乳液状，以水溶性过硫酸钾或过硫酸铵为引发剂，还可以采用“氧化-还原”引发体系,聚合历程和悬浮法不同。

本体聚合法聚合装置比较特殊，主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成（图2）。

聚合分两段进行（图3）。

单体和引发剂先在预聚合釜中预聚1h，生成种子粒子，这时转化率达8％～10％，然后流入第二段聚合釜中，补加与预聚物等量的单体，继续聚合。

待转化率达85％～90％，排出残余单体，再经粉碎、过筛即得成品。

树脂的粒径与粒形由搅拌速度控制，反应热由单体回流冷凝带出。

第一章概述安徽氯碱化工集团公司“十一五”规划中，聚氯乙稀产品有很大的发展，其中一个发展阶段是：聚氯乙稀生产规模由目前的4万吨/年扩大到8万吨/年。

本设计课题－聚氯乙稀装置VC气相脱水工艺,是这个大项目派生出来的一个子项目，所谓氯乙烯气相脱水工艺，就是氯乙烯在气相状态时利用降温减湿，固碱吸湿，硅胶等吸附氯乙烯中的水,进而来脱除氯乙烯中的水分。

这一工艺中有固碱吸湿过程（即固碱干燥）。

固碱干燥实质上是通过形成高浓度碱液，减小水在气相中的分压，来达到干燥目的。

固碱不仅能吸湿脱水，而且能进一步除掉氯乙烯中夹带的微量氯化氢及铁，减轻酸腐蚀，延长设备的使用寿命，还能除掉从聚合过程中回收的氯乙烯中的微量活性分子。

这样节能减少精馏塔中的自聚物，改善精馏操作状态，延长精馏操作周期，减少因精馏操作不良引起的停工时间和停工物料损失，从而氯乙烯单体的产量和质量。

所以也可以这么说，VC气相脱水项目也是提高VC单体质量的项目，具有一定的操作价值和研究意义。

1.1 气体减湿技术概述气体减湿，即降低气体湿度，是一种属于热质传递过程的单元操作。

在化工生产中，干燥操作所用的热气流在加热前常需经过减湿处理，以提高热能利用率；有些经过水冷的气体，也需经减湿处理才能进入下一过程。

减湿常用的方法有：①吸附除湿。

使气体与固体吸附剂接触，气体所含水汽被吸附后，湿度降低。

选择适当吸附剂和操作流程，可将气体的湿度降得很低。

吸附剂经再生后循环使用。

此法用于湿度较小而除湿要求较高的场合。

②吸收除湿。

使湿气体与某些水汽平衡分压很低的液体接触，气体所含水汽被吸收而减湿。

选择适当的吸收剂，可得到湿度很低的气体。

吸收剂通常可以再生。

常用的吸收剂有三甘醇(C6H14O4)、溴化锂、浓硫酸等。

③压缩除湿。

将气体压缩，因而提高了水汽分压，相应提高了露点，然后予以冷却，使水汽凝结而减湿。

④冷却除湿。

湿气体在间壁式换热器中冷却。

当温度降至露点以下时，部分水汽凝结成水或霜，从而使气体减湿。

氯乙烯单体中连续脱水技术工业化中试研究背景技术氯乙烯中含水对氯乙烯单体的质量、精馏提纯、后续的聚氯乙烯分散体系的稳定性和聚氯乙烯产品质量都有较大的影响。

氯乙烯中不可避免的存在微量氧，氧与氯乙烯反应生成氯乙烯过氧化物，过氧化物在水的作用下分解，生成氯化氢、甲酸和甲醛等。

（CH2-CHCl-O-O-）n +n H2O—→ nHCl + HCOOH + HCHO ……腐蚀设备；产生Fe3+使聚氯乙烯树脂着色，杂质数增多；分解出的酸会破坏聚合的分散体系产生颗粒料；Fe3+又能促进O2、氯乙烯反应生成氯乙烯过氧化物，nCH2-CHCl + nO2—→（CH2-CHCl-O-O-）n在精馏塔中，这种过氧化物受热分解出自由基，可以引发聚合，生成的自聚物堵塞塔件，使精馏塔不能正常运行而被迫停车清理。

既然氯乙烯中不可避免的存在微量氧，那么只有通过除水才能消除上述不良影响。

国外要求氯乙烯中水分含量≤100×10-6质量分数，国内则要求在≤300×10-6质量分数。

但国内实际氯乙烯中含水量在2000×10-6质量分数。

1.工业应用的脱水方法1）固碱干燥法通常采用的氯乙烯脱水方法有固碱干燥法、分子筛干燥法等。

固碱干燥必须设置两台以上的干燥器以备切换使用，当打开干燥器更换新固碱时会释放出氯乙烯，对人员和环境造成污染，并且，每次换硷清理装卸过程中，由于设备暴露在空气中，使固碱腐蚀设备十分严重，造成设备内壁生成大量铁锈，处理不好很容易带入系统中，对聚合反应产生影响，因此对干燥器的正常维护也存在许多问题；另外固碱与氯乙烯中的水接触而溶解，易形成氯乙烯气流短路，影响脱水效果。

2）分子筛干燥法采用分子筛去除氯乙烯中的水分，存在打开干燥器更换新分子筛时会释放出氯乙烯对人员和环境造成污染，对干燥器的正常维护也存在同样问题。

另外，大多数分子筛都不耐酸，在酸性介质中粉碎或失去效果，只能选择ZGS型二氧化硅类耐酸分子筛，可供选择的范围狭窄，增加了成本不确定性。

聚氯乙烯装置过滤器技术协议技术协议书买方：卖方：1.1 年产40 万吨聚氯乙烯配套烧碱项目氯乙烯脱水聚结器1 台，预过滤器2 台。

1.2 本协议书合用于聚结器的定货。

它包括聚结器以及预过滤器的功能设计、结构、性能、安装及设备检验合格证书等方面的技术要求。

1.3 本协议书提出的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和协议条文，卖方应保证提供符合本协议书和工业标准的优质产品。

1.4 卖方应根据相关规范及其买方允许的设计和操作条件进行合适的设计、选材、创造、提供一整套能符合规定要求的设备，并对设备的质量和性能负责。

1.5 卖方应按买方要求的图纸和资料的项目和进度分期分批提交图纸和资料，并对其内容负责。

1.6 本协议书所使用的标准如遇与卖方执行的标准发生矛盾时，按较高标准执行。

1.1 装置名称40万吨/年PVC配套烧碱工程项目1.2 装置规模两条生产线，每条线能力： 20万吨/年PVC装置；运行模式采用连续进料方式。

1.3 操作时间年工作时间＞8000小时。

2.1设备名称：氯乙烯脱水聚结器(包含配套的预过滤器2台，预过滤器按照现有设备规格尺寸制作，厂家现场测绘，图纸需买方确认后方可制作。

)2.2工艺条件：连续相流体：粗氯乙烯分散相：水操作温度20~33℃操作压力0.9~1.1Mpa (表压)介质密度： 910Kg/m3进口物料流量：≤33m3/h (29t/h)进口物料组成(mol%)：VC：93.22%;C2H2: 4.08%高沸物: 0.57%;水：≤1.23%其它： 0.9%要求聚结器出口物料含水小于0.01%。

数量： 1台材质：碳钢(Q345R)壳体型号：结构：卧式外形尺寸：(需考虑现场空间)进出物料接口尺寸： DN100安装位置：室外数量2台(一用一备)材质：碳钢(Q345R)过滤精度：(由厂家根据聚结器而定)结构：立式外形尺寸：见技术要求进出物料接口尺寸： DN100安装位置：室外1 厂址厂址：2 气象条件建厂地区属典型大陆气候，其特征为少雨、多风、干燥，春季多大风和沙尘暴，气温变化大，冬季寒冷而长，夏季炎热而短暂。