变压吸附回收氯乙烯精馏尾气中的氯乙烯和乙炔

同学们大家好，电石法生产氯乙烯工艺中，原料气纯度不高，为保证氯乙烯单体质量及防止系统中不凝性气体积累，氯乙烯及未反应乙炔在加压精馏中由不凝性气体夹带连续地从系统中排空，既严重污染环境又造成了氯乙烯及乙炔气体的巨大浪费，因此尾气回收意义重大，那我们这节课就来介绍一些精馏尾气回收的方法及高沸物的处理。

目前尾气处理方法主要有：活性炭吸附工艺、膜分离工艺、变压吸附工艺、溶剂吸收工艺等（一）活性炭吸附法回收氯乙烯工艺自尾气冷凝器出来的尾气，进大列管式活性炭吸附器1a底部，用活性炭吸附尾气中氯乙烯组分，吸附时释放出的热量由管间冷却水移走，而尾气中不被活性炭吸附的氢气、氮气和大部分乙炔气，由吸附器顶部出来经尾气自控阀放空，并维持系统压力为0.49MPa。

当活性炭吸附达到饱和时，将尾气切换入另一台活性炭吸附器1b中进行吸附，而活性炭吸附器1a进行解吸，其管间改为通入转化器循环热水，并启动真空泵3抽真空，当达真空度后维持25min左右，使解吸出的氯乙烯气体经过滤器2滤去炭粉等杂质后，经油分离器4分离出机油，再排至氯乙烯净化压缩系统的机前预冷器回收。

当活性炭吸附器1b所吸附的氯乙烯达到饱和时，再将尾气切换到吸附器1a进行吸附，而活性炭吸附器1b则进行解吸，如此交替进行。

（二）膜分离法回收氯乙烯工艺膜法有机蒸气分离回收是基于溶解-扩散机理，气体首先溶解在膜的表面，然后沿着其在膜内的浓度梯度扩散传递，有机蒸气分离膜具有溶解选择性控制功能。

分子质量大、沸点高的组分(如氯乙烯、丙烯、丁烷等)在膜内的溶解度大，容易透过膜，在膜的渗透侧富集，而分子质量小、沸点低的组分(如氢气、氮气、甲烷等)在膜内的溶解度小，不容易透过膜，在膜的截留侧富集。

优点：氯乙烯尾气经该工艺处理后，VCM回收率比活性炭法提高，一次回收率达98％以上，乙炔回收率达97％以上。

与常用的活性炭吸附回收氯乙烯工艺相比，膜分离技术是一种清洁无污染的回收技术，回收效率高，投资回收期短，装置可采用自动控制，运行稳定，无须外加动力、能耗，运行成本较低。

变压吸附氯乙烯精馏尾气工艺改进第39卷第9期2011年9月聚氯乙烯PolyvinylChlorideV o1.39,No.9Sep.,2011变压吸附氯乙烯精馏尾气工艺改进林涛海(新疆天业(集团)有限公司天能化工有限公司,新疆石河子832000)[关键词]氯乙烯;精馏尾气;变压吸附;工艺改进[摘要]介绍了变压吸附氯乙烯精馏尾气的工艺改进情况,改进后的工艺采用分路回收方法,实现了氯乙烯,乙炔和氢气的分别回收,该工艺运行平稳,可降低转化系统负荷,且氯乙烯和乙炔均达到了零排放,具有一定的经济效益和环境效益.[中图分类号]TQ325.3[文献标志码]B[文章编号]1009—7937(2011)09—0019—03 Improvementsonprocessofpressureswingadsorbingtailgasfromvinylchloriderectificatio nLINTaohai(TiannengChemicalIndustryCo.,Ltd.,XinjiangTianye(Group)Co.,Ltd,,Shihezi832000, China)Keywords:vinylchloride;rectificationtailgas;pressureswingadsorption;processreforma- tionAbstract:Improvementsonprocessofpressureswingadsorbingtailgasfromvinylchloride rectificationwereproposed.Intheimprovedprocess,componentswererecoveredseparately ,reali-zingtheseparaterecoveryofvinylchloride,acetyleneandhydrogen.Afterimprovement,the processoperationwasstable,theloadofconversionsystemwasreduced,andzerodischargeo fvinylchlorideandacetylenewereaccomplished,thusachievingbettereconomicandenvironment alre-sults.电石法PVC生产过程中,在氯乙烯精馏工序易产生乙炔,氯乙烯和氢气等不凝性气体,过去行业内一般采用变温吸附等工艺来处理尾气,由于工艺的局限性,乙炔,氯乙烯和氢气不能全部回收利用,大部分从系统中排放出去,造成环境污染和能源浪费.新疆天业(集团)有限公司始终坚持项目建设时把节能减排放在突出的位置,从20万t/aPVC装置扩建开始,就率先采用变压吸附工艺处理精馏尾气;新疆天业(集团)有限公司在第2期40万t/aPVC装置(天能化工有限公司)建设时,根据第1期40万t/aPVC装置变压吸附工艺运行情况,针对运行过程中出现的问题进行了改进,采用了新的分路回收变压吸附工艺处理精馏尾气,现对改进后的工艺进行介绍.1变压吸附工艺原理[]变压吸附就是利用吸附剂对混合气体中不同组分吸附容量的差异且对同一组分的吸附量随压力变化而呈现差异的特性实现气体分离的工艺.吸附剂在加压时选择吸附原料气中的氯乙烯和乙炔等吸附能力较强的组分,如PSA一1(一段)加压时优先选择吸附原料气中的氯乙烯;PSA一2.(--段)加压时选择吸附原料气中的乙炔.吸附能力较弱的组分(如氮气)在PSA一3(提氢装置)被吸附,氢气则穿过吸附床从塔顶排出,得到纯度大于99.9%(体积分数,下同)的产品氢气,输送至氯化氢合成工序;减压(逆向放压及抽真空)时,吸附的氯乙烯和乙炔得到解吸,*[收稿日期]2011—03—02[作者简介]林涛海(1976一),男,工程师,2008年毕业于石河子大学化学工程专业,现任天能化工有限公司副总经理.19ii1iq~]ii.-愿IiIiIi麓iU!l舞!l|li聚氯乙烯2011.生产品气经缓冲系统稳压后分别返回到氯乙烯气柜,转化工段等系统,同时吸附剂获得再生.2变压吸附工艺的改进2.1原工艺存在的问题(1)产品气氯乙烯和乙炔混合均匀后通过增压机送往一组转化器.产品气流量大,增压机进出口压力频繁出现高限报警,易对真空泵和增压机造成损坏,影响正常的安全生产.(2)真空泵台数少,无辅助抽空设备,抽空方式单一,产品气解吸不彻底.(3)产品气送往一组转化器,其中的氯乙烯在系统内重复循环,对产量的提高有一定影响.(4)大量产品气送往一组转化器,导致原料气水分增多,易造成转化器中触媒结块,影响触媒使用寿命.(5)产品气中氯乙烯和乙炔的浓度低,常常只有原料气的2～3倍,增大了能耗,增加了整个系统的负荷.原变压吸附工艺流程图见图1.原料—L....__JL—--...,.....—JL...........JL..........—J{.真空麦—一增压机图1改进前的变压吸附工艺流程图F嘻1Flowchartofpressureadsorptionb~oreimproven~nt 2.2改进后的工艺改进后的工艺流程图见图2.原料气增压机图2改进后的变压吸附工艺流程图F2HowchartofpI.觥swingadsorptionafterimprover改进后的变压吸附装置由PSA一1,PSA一2,PSA一33段工序组成.氯乙烯分馏尾气在0.50～0.55MPa,一15～一10℃下进入装置,首先经加热器加热,然后经流量计计量后进人PSA一1系统人口段,大量的氯乙烯和部分乙炔等吸附能力较强的组分被吸附剂选择性吸附,在出口端输出部分净化后的气体,被吸附的氯乙烯和少量的乙炔再逆放和抽空解吸出来作为产品气1输出至氯乙烯气柜(当氯乙烯含量小于50%时可送往转化工序).20净化气继续进入PSA一2系统,在此剩余的大量乙炔和少量氯乙烯被2段吸附剂吸附,其余气体(如氮气,氢气等)可作为制氢装置的原料气.被吸附的乙炔和氯乙烯逆放和抽空解吸出来作为产品气2输出至转化工序.PSA一2系统的吸附尾气进入PSA一3系统,在此,除氢气以外的所有杂质组分都被吸附剂吸附,氢气则穿过吸附床从塔顶排出,得到纯度大于99.9%的产品氢气,输出至氯化氢合成工序.被吸附的组分通过降压和抽空方式解吸,吸附器又进人下一周期的吸附循环.氯乙烯回收装置的每台吸附器在不同时间依次经历吸附(A),顺放(PP),均压降(EiD),逆放(D),抽空(V),抽空冲洗(Vp),均升压(EiR),最终升压(FR)等13个步骤.2.3改进后的工艺优点(1)采用了7塔流程,其中2塔同时吸附,其余5台处于再生过程的不同阶段,7塔循环操作,达到连续输入原料气和输出半净化气的目的,使原料气分配更合理,吸附更彻底.(2)真空泵增加至4台,采用辅助交叉抽空方式,充分利用真空泵抽空能力,使产品气解吸更彻底.(3)将产品气中的氯乙烯,乙炔和氢气分路回收,PSA一1主要吸附,回收氯乙烯气体至氯乙烯气柜.PSA一2吸附,回收乙炔至一组转化器.PSA一3吸附除氢气以外的所有其他组分,氢气则穿过吸附床从塔顶排出,得到纯度大于99.9%的产品氢气,回收路线多样化,收率更高.氯乙烯含量为50%以上可直接送往氯乙烯气柜,降低了转化器的负荷,同时降低了合成系统的阻力.(3)降低了氯乙烯气体在一组转化系统内与HC1气体发生副反应生成二氯乙烷的可能性,降低了精馏系统高沸塔的负荷,提高了液态氯乙烯的质量. (4)降低了产品气水含量及转化器触媒结块的概率,延长了触媒的使用周期,降低了生产成本. (5)产品气氯乙烯的分流降低了增压机,真空泵的负荷,使后续工段的调整更方便,操作更稳定. (6)经过工艺改进,强化了吸附剂的再生和分离效果,较好地处理了排放指标和回收气浓度之间的矛盾,使产品气中氯乙烯和乙炔的浓缩倍数大大提高,在原料气中氯乙烯和乙炔低浓度的条件下,浓缩倍数可达8～15;在高浓度条件下可达3～5.3运行效果改进后的变压吸附精馏尾气装置运行平稳,第9期林涛海:变压吸附氯乙烯精馏尾气工艺改进PSA一1产品气氯乙烯含量保持在75%以上,乙炔含量为10%以下,可作为产品气直接通往氯乙烯气柜,经过精馏工序重新冷凝为氯乙烯单体.少量的乙炔回收至氯乙烯气柜后,经过精馏系统又以原料气的形式进入变压吸附装置,被PSA一2吸附后送往转化工段再次利用.当氯乙烯含量在50%以下时,可通过PSA一2增压机加压与PSA一2产品气一起以原料气的形式送往一组转化器再利用.PSA一2产品气氯乙烯含量为10%以下,乙炔含量约为45%,通过增压机加压送往一组转化器. PSA一3产品氢气纯度为99.99%,压力大于0.35MPa,经过二级缓冲后直接送往氯化氢合成工序.排空净化气中氯乙烯和乙炔均实现了零排放.4经济,环保效益分析新疆天业(集团)有限公司第1期40万t/aPVC装置变压吸附系统每年可回收氯乙烯约950t,仅回收氯乙烯价值约为700万元/a;同时还可回收乙炔4.0X10ITI.,相当于1333t电石,电石价格按j.}坐?j●}?j?;tr夸,■?:-j}—j■}■}ji}业4000元/t计,乙炔回收价值约为533.2万元/a.第2期40万t/aPVC装置采用新的变压吸附工艺后,每年可多回收氯乙烯10%,乙炔8%,经济效益直接增加值约:700万元/aX10%+533.2万元/aX8%=112.7万元/a,产生了良好的经济效益和环保效益.5结语改进后的变压吸附精馏尾气工艺强化了吸附剂的再生和分离效果,较好地处理了排放指标和回收气浓度之间的矛盾,使产品气中氯乙烯和乙炔的浓度大大提高,具有良好的环保和经济效益.在能源紧张,原材料价格上涨,环保要求更高的今天,真正实现了经济效益和环境效益双赢.[参考文献][1]杨清艳,齐文兵,赵颖.变压吸附技术在PVC行业的应用与发展[J].中国氯碱,2009(4):23—24.[编辑:郝晶]?:--},,j-}:-k业jI}j-?●业-k-,k-妊,出j;e,jIt,j-}—j,j-}k- (上接第8页)[2O]孙熊杰,孔万力,陈浙,等.乙炔清净废液循环回用的研究及实施[J].聚氯乙烯,2007(9):41—44,46.[213齐有慧,张海全.浓硫酸清净乙炔工艺的应用[J].聚氯乙烯,2010,38(11):10—11,46.[223马建国,傅阗晨.节能减排技改方案及技改效果[J].聚氯乙烯,2010,38(12):41—44.[23]王霞,李卫东,陈智华.电石渣浆中乙炔的回收方法及回收效果[I].聚氯乙烯,2011,39(7):40—42.[24]张丽俊.电石渣浆回收乙炔装置的应用[J].聚氯乙烯, 2011,39(7):43—44.[25]李朝阳.电石法PVC生产系统中混合气脱水新技术[J].聚氯乙烯,2010,38(4):16—18,26.[263张强,王明亮,曹新峰.变压吸附技术在乙炔脱水工艺中的应用[J].聚氯乙烯,2011,39(6):12—15.[273刘红松.大型转化器在PVC生产中的应用[J].聚氯乙烯,2009,37(9):31—32.[28]吴玉初,刘大军,王宏义.氯乙烯生产新工艺简介[I].聚氯乙烯,2008,36(12):5—9.[29]吴玉初,刘炼钦.氯乙烯合成反应器庚烷循环冷却技术[J].聚氯乙烯,2010,38(9):16—19.[3o3沈阳陆正重工变环形流面氯乙烯转化器使用情况总结[J].聚氯乙烯,2011,39(6):48.[313周军,张新力.电石法聚氯乙烯汞减排路线的探讨与实践[c].全国聚氯乙烯信息站,《聚氯乙烯》编辑部.第33届全国聚氯乙烯行业技术年会论文集.葫芦岛:《聚氯乙烯》编辑部,2011:46—50.[32]李国栋,周军.提高汞资源循环利用率促进氯碱行业持续发展[J].聚氯乙烯,2010,38(12):27—30.[33]刘红松.降低氯乙烯合成过程中汞消耗的综合措施[J].聚氯乙烯,2010,38(5):35—37.[34]赵新丽,李春华.优化工艺提高汞的使用效率[J].聚氯乙烯,2010,38(7):29—30,46.[35]温银华,陈海印,朱桂香.延长触媒使用周期的关键因素[J].聚氯乙烯,2011,39(7):30—32.[36]吴彬,刘中海,张永龙.电石法聚氯乙烯汞污染防治总结[c].全国聚氯乙烯信息站,《聚氯乙烯》编辑部.第33届全国聚氯乙烯行业技术年会论文集.葫芦岛:《聚氯乙烯》编辑部,2011:139—143.[37]王欣荣,崔静.电石法PVC生产中升汞的损耗及管理[J].聚氯乙烯,2011,39(4):35—39.[383陈志强,曹文革.氯化汞催化剂汞污染防治措施[J].聚氯乙烯,2010,38(5):31—34.[393方度,蒋兰荪,吴正德.氯碱工艺学[M].北京:化学工业出版社,1990:277—282.[40]德州实华PVC工艺改造项目被纳入国家"973计划" [EB/oL].(2011—03—02)[2011—08一o53.http:// news.chemnet.corn/item/2011—03—02/1509818.ht—m1.[41]宋晓玲,袁勇,曹新峰,等.氯乙烯单体脱水工艺的比较[J].聚氯乙烯,2010,38(7):12—14,17.[编辑:陈立春]21。

变压吸附工艺在氯乙烯尾气回收装置_分离论文导读:：变动成本法和全部成本法的概念。

变压吸附工艺在氯乙烯尾气回收装置。

论文关键词：，变压吸附，分离，技术，回收1 前言目前，国内生产氯乙烯（VCM）大致有两种工艺：电石法和氧氯化法。

这两种生产工艺的氯乙烯精馏工段的精馏尾气经冷凝器回收后的不凝气中仍然含有8%～%的氯乙烯单体(VCM)，该尾气不加治理，直接排入大气，不仅造成资源浪费，而且严重的污染环境。

为此，国内先后开发出活性炭吸附、膜吸附、活性碳纤维吸附和变压吸附等尾气处理技术来回收氯乙烯气体。

但是，变压吸附（Pressure Swing Adsorption.简称PSA）是一种新型气体吸附分离技术，它有如下优点：（1）产品纯度高；（2）一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，节能经济；（3）设备简单，操作、维护简便；（4）连续循环操作，可完全达到自动化。

因此分离，当这种新技术问世后，就受到各国工业界的关注，竟相开发和研究，发展迅速，并日益成熟。

2 变压吸附分离技术原理和工艺流程（1）压吸附分离技术原理［1］变压吸附( Pressure Swing Adsorption,PSA)的基本原理是利用吸附剂对吸附质在不同分压下有不同的吸附容量、吸附速度和吸附力，并且在一定压力下对被分离的气体混合物的各组分有选择吸附的特性，加压吸附除去原料气中杂质组份，减压脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。

因此，采用多个吸附床，循环地变动所组合的各吸附床压力，就可以达到连续分离气体混合物的目的。

吸附常常是在压力环境下进行的，变压吸附提出了加压和减压相结合的方法，它通常是由加压吸附、减压再组成的吸附一解吸系统。

在等温的情况下，利用加压吸附和减压解吸组合成吸附操作循环过程。

吸附剂对吸附质的吸附量随着压力的升高而增加，并随着压力的降低而减少，同时在减压（降至常压或抽真空）过程中，放出被吸附的气体，使吸附剂再生，外界不需要供给热量便可进行吸附剂的再生。

氯乙烯装置回收精馏尾气方法探讨摘要：本文通过介绍各种氯乙烯装置回收精馏尾气的方法，以尾气回收方法的对比，进一步提出一种更好的有效的氯乙烯装置尾气回收的方法。

本文是对氯乙烯装置回收精馏尾气方法的初探，得到了初步的结果。

关键词：氯乙烯、尾气、精馏、回收1. 引言：生产氯乙烯的工艺过程中，精馏尾气的回收非常重要。

氯乙烯装置回收精馏尾气的方法如果落后，会对整个生产造成严重的影响。

不仅会影响生产的扩大，还会对生产厂商带来很大的利益损失。

如果能更好的改进精馏尾气的回收方法，不仅能够减少对环境的污染，同时能够提高企业的经济效益。

2. 氯乙烯精馏尾气的形成：自单体压缩工段来的气相氯乙烯经过全凝器的冷却，绝大部分的氯乙烯会冷却成为液相的氯乙烯单体。

然后液相的氯乙烯单体又经过水分离器排出水后进入低沸塔。

在经过低沸塔时，精馏可以去除氯乙炔等的低沸点物质。

由于全凝器不凝气体大部分都是氢气、氮气，或者少量的氯乙烯气体，这些气体可以让其通过尾气冷凝器，用零下35度的盐水冷凝分离氯乙烯。

在冷凝后，大部分尾气中的氯乙烯排空，不冷凝的气体排空时会夹杂氯乙烯排出。

在生产过程中，由于尾气冷凝器尾气侧的对流给热系数急剧下降，会很难将尾气中低含量的氯乙烯冷凝下来。

于是，不凝气体和无法冷凝的气体混合在一起，就会形成精馏尾气的形成。

3. 氯乙烯装置尾气回收的必要性3.1氯乙烯单体性质：氯乙烯单体是有毒气体。

通常是无色的，但有着乙醚的香味。

如果大量排放到空气中会对环境造成很大的影响。

由于氯乙烯是有毒的，所以人体吸收过量的氯乙烯会造成中毒现象。

严重的会造成生命危险。

因此，我们国家对氯乙烯单体的排放有着明确的规定。

3.2经济效益：如果有效的回收氯乙烯精馏后的尾气，可以大大降低企业的生产成本。

精馏后的尾气大部分都是氯乙烯和乙炔等气体。

这些都能重复利用，对提高企业的经济效益有非常大的帮助。

4.氯乙烯装置回收尾气方法的比较4.1活性炭吸附工艺4.1.1原理：活性炭吸附工艺是一种比较常见的氯乙烯装置尾气回收的方法。

变压吸附工艺流程物料在精馏低塔系统处理完毕后，剩余的不凝气体经过预热器预热进入吸附塔，乙炔和氯乙烯被吸附下来，无法被吸附剂吸附下来的其他气体通过尾排阀门排放到大气中。

吸附饱和的吸附塔经过压力均降，逆放，抽空一，抽空二，抽冲，抽空三，压力均升，终充8个步骤进行处理，塔内吸附的乙炔和氯乙烯完全解吸出来，通过压力差和真空泵送入转化。

下面将变压吸附的9个步骤进行分步介绍：1、吸附不凝气体在尾排前进入预热器，原料气在预热器内加热到40℃后，通过KV1阀送到吸附塔内。

六塔流程为两个塔同时进行吸附，其他四个塔进行处理。

原料气内氯乙烯和乙炔在吸附塔内被吸附下来，剩余未被吸附的气体，经过KV2阀到达尾排，通过压力调节阀门排放至空气中。

此过程需要的时间为804S，压力比精馏系统的压力低0.02MPa，在0.47～0.49 MPa。

总时间的设定是根据原料气流量、净化气内的氯乙烯和乙炔含量决定的。

如精馏系统出现波动，变压吸附的压力也同时跟着波动。

所以，我们在操作时，要保证精馏压力及原料气的流量稳定。

当精馏停车时，系统通过KV10，KV11或KV15,KV16阀切换至直排；精馏压力低到设定值（0.45 MPa）时，系统自动进行切换。

2、压力均降吸附结束后，饱和的吸附塔在设定好的T2步骤进行压力降，通过KV5和KV9阀，将吸附塔内的压力泄入中间罐内。

均降步骤在16S 就可完成，剩余的时间留给抽空三，使得抽空三步压力尽可能的抽至-0.09MPa吸附塔的解吸更彻底。

吸附塔压力由0.48MPa降至0.22MPa。

3、逆放均压结束后，吸附塔的逆放为T4和T6步骤，共计130S。

此时，吸附塔的压力通过KV17阀进入转化二级混脱，为防止转化压力波动，控制HV102阀门的开度调节，使气体的压力缓慢释放。

压力由0.22MPa降至0.04～0.05MPa。

HV102的斜率系数为1.00，阀门的最小开度为25%，最大开度为100%。

4、抽空一逆放结束后为吸附塔的T8抽空一，打开KV18或KV19阀控制HV102阀门的开度，真空泵设定的时间为132S，达到要求的真空度-0.05 MPa 。