[发明专利]一种复合气体中水分的脱除工艺

说明书

技术领域：

本发明属于化学纯化技术领域，涉及一种深度脱除乙炔和氯化氢混合气中水分的方法。

背景技术：

氯乙烯单体是制造聚氯乙烯树脂，氯乙烯、偏二氯乙烯与醋酸乙烯等共聚树脂的原料，氯乙烯树脂（简称PVC）年产量目前居全球各种塑料品种的第一位，氯乙烯单体的生产方法主要有以石油路线的乙烯法和以电石路线的乙炔法。目前，国外大多数厂家采用乙烯法，乙烯法生产工艺流程长、反应条件苛刻；由于乙炔法生产技术相对成熟，生产工艺流程短，所以我国采用乙炔法的厂家比采用乙烯法的厂家多，采用乙炔法生产的PVC产量与乙烯法生产的PVC产量之比约为7：3。在我国近十几年来，建设的乙炔法制氯乙烯单体单套装置生产规模不断扩大，而大规模化的单套装置的生产技术研发却相对滞后，乙炔与氯化氢混合气的脱水问题仍然沿用着传统的工艺技术，故混合气中剩余的水分对反应系统及相关设备造成的危害与腐蚀仍很严重，成为影响装置正常生产的瓶颈之一；关于乙炔与氯化氢混合气的脱水方法，历史上曾有过用浓硫酸脱除氯化氢气体中的水分和用固体烧碱脱除乙炔气体中的水分的方法，这个方法需要消耗大量的烧碱并产生大量的废物。本世纪初，我国引进的荷兰约翰·布朗公司的氯乙烯单体生产装置，其中乙炔气采用两台分子筛干燥器交替进行，一台干燥另一台再生，再生气用的是热氮气，干燥后乙炔气中水的质量分数为3×10^-6；氯化氢气采用间接冷却器冷却分离盐酸酸雾，干燥后氯化氢气中水的质量分数为10×10^-6；然后两种气体混合送入下一工段，该技术装置脱水工段所需的公用工程设备多，投资造价高，操作步骤复杂，不适宜于普遍推广；目前国内氯乙烯单体生产企业普遍采用的脱水工艺技术是上世纪60年代后期我国自行研发的，具体方式是：精制的乙炔气与氯化氢气体通过调节摩尔比后进入混合器进行常温混合，再经两级串联的石墨冷凝器被间接冷却冷凝到-14℃左右，混合气中的水蒸气与氯化氢形成的盐酸酸雾部分在石墨冷凝器底部以40%以上的盐酸液体排出，其余则被气流夹带进入酸雾过滤器，经浸有氟硅油的玻璃棉层过滤捕集分离，部分盐酸酸雾被过滤层阻挡，凝聚成盐酸液滴被截留，未被过滤层捕集截留下来的盐酸酸雾则随混合气经预热器预热后送到下一工段，上述流程一般概括为两种气体“常温混合、低温冷凝，过滤截留”流程（简称“干法脱水”流程）；该流程方法存在的技术缺陷是：部分盐酸酸雾呈气溶胶状态时，玻璃棉过滤层不能使气溶胶状态的盐酸酸雾微粒全部过滤分离，这是气溶胶的粒子重力与扩散力平衡特征所决定的。通常，干法脱水流程是不可能将混合气中的水脱除彻底的，多年的工厂实践数据表明，“干法脱水”后乙炔与氯化氢混合气中剩余的实际含水量比理论计算的含水量高十倍以上。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，在现有工业“干法脱水”技术的基础上研制提供一种工艺流程简单、节省氯化氢用量，冷量利用合理，系统阻力小，脱水效率高的深度脱除乙炔和氯化氢混合气中水分的方法，使混合气中剩余水分达到较低含量后再进一步经催化作用制备氯乙烯单体，供制备聚氯乙烯树脂等用途使用。

为了实现上述目的，本发明采用溶剂洗涤法先脱除掉乙炔气中的绝大部分水分，避免乙炔气中的水分与氯化氢混合时形成气溶胶状液体微粒难以分离，提高混合气脱水效率，其主要工艺特征包括溶剂洗涤、低温混合和离心捕集三个过程，即先用饱和蒸汽压低、表面张力小、凝固点低且低温的洗涤溶剂将乙炔气中表面张力大的水分子在洗涤塔中洗涤捕集，再将洗涤溶剂与乙炔气体经气液分离且洗涤溶剂分出水分，通过间接降温换热后循环使用；将氯化氢气体由冷冻盐水间接降温冷却后与乙炔气体快速混合均匀；再经离心捕集分离器进一步分离出混合气体中残留下来的盐酸液滴，制得脱水效果好的乙炔与氯化氢混合气体备用。本发明使“干法脱水”工艺流程发生了质的改变，为了与之相区别，简称为“湿法脱水”流程。