浅析氯乙烯精馏系统操作影响因素

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周磊磊

新疆中泰化学阜康能源有限公司 新疆维吾尔自治区 831500

摘要：目前，我国的综合国力的发展迅速，随着市场竞争日益激烈以及用户对产品质量的要求不断提高，近年对氯乙烯质量也提出来新要求。由于氯乙烯中有机及无机杂质对精馏过程、聚合反应和聚氯乙烯产品的热稳定性有不利的影响，必须尽可能地去除干净。在国内，电石法氯乙烯用传统的脱水方法要生产出含水≤200X10-6的精氯乙烯是很困难的，而进口的乙烯法氯乙烯的商业指标是含水≤100X10-6，国外糊用聚氯乙烯对氯乙烯的要求是含水≤40X10-6。要进一步提高电石法聚氯乙烯的质量，就要生产出和乙烯法相同的氯乙烯质量。要生产出高质量的氯乙烯，精馏工序的工艺技术和装备是关键。

关键词：氯乙烯精馏系统；操作影响因素；措施

引言

聚氯乙烯因为其独特的性能，不仅在化学界，在生产业也是占据主要地位。在进行聚氯乙烯的加工的时候，因为各种优点汇集在了一起，各个领域对其最终的成品质量有诸多关注，同时聚氯乙烯在世界上也是通用的化合材料，我国许多领域也运用到该化合物，也因为该化合物的主要原料是氯乙烯，所以在公众对聚氯乙烯十分关注的前提下，也会去格外关注氯乙烯的提纯工作，以求获得最佳的合成产品。

1精馏系统操作重要性

高质量的氯乙烯是生产高质量聚氯乙烯的基础。随着用户对产品质量的要求不断提高以及市场竞争的激烈化，近年对氯乙烯质量也提出来新的要求。由于氯乙烯中的有机及无机杂质对精馏过程、聚合反应和聚氯乙烯产品的热稳定性有不利的影响，必须尽可能地去除干净。目前，电石法氯乙烯精馏已可制得乙炔含量极低（普通气相色谱检不出）、高沸物小于10X10-6的精氯乙烯，就有机杂质来说其质量已高于乙烯法的氯乙烯质量，但就总体来讲，由于氯乙烯中的含水高于乙烯法氯乙烯，因此，生产出来工聚氯乙烯质量还有一定的差距。目前在国内，电石法氯乙烯用传统的脱水方法要生产出含水≤200X10-6的精氯乙烯是很困难的，而进口的乙烯法氯乙烯的商业指标是含水≤100X10-6，国外糊用聚氯乙烯对氯乙烯的要求是含水≤40X10-6。要进一步提高电石法聚氯乙烯的质量，就要生产出和乙烯法相同的氯乙烯质量。要生产出高质量的氯乙烯，精馏工序的工艺技术和装备是关键。

2影响氯乙烯精馏系统的主要因素

2.1惰性气体的影响

氯乙烯合成反应原料氯化氢气体是由氢气和氯气合成，纯度一般只有90%～96%范围，余下组分为氢气、乙炔等不凝气体。这些不凝气体含量虽低，却能在精馏系统的冷凝设备中产生不良的后果。它犹如空气存在水蒸气冷凝系统一样，使冷凝壁面上存在一层不凝气体气膜，导致给热系数α显著下降。

原料氯化氢内含有的惰性气体，对氯乙烯气体的冷凝过程产生很大的影响，所得总传热系数K值远低于惰性气体少的冷凝者，加大冷冻盐水量和降低冷冻盐水量都不能有效地提高总传热系数K值，只有加大换热面积才能相同的冷凝效果，但却加大了设备投资。因此，提高氯化氢气体纯度，包括电解系统的氯气和氢气纯度；控制氯化氢过剩量；控制泄漏入系统的氮气量，不仅对减少氯乙烯精馏尾气放空损失，而且对于提高精馏效率都具有重要的意义。

2.2回流比的影响

由于大部分采用塔顶冷凝器的内回流形式，不能直接按最佳回流量和回流比来操作控制，但实际操作中，发现质量差而增加塔顶冷凝量时，实际上就是提高回流比和降低塔顶温度、增加理论板数的过程。回流比是指精馏段内液体回流量与塔顶馏出液量之比，也是表征精馏塔效率的主要参数之一。但若使冷凝量和回流比增加太多，势必使塔釜温度下降而影响塔底混合物组成，因此又必须相应地增加塔釜加热蒸发量，使塔顶和塔底温度维持原有水平，所不同的是向下流的液体和上升的蒸汽量增加了，能量消耗也相应增加。虽然氯乙烯精馏用的热量是利用转化反应余热，但所需冷量却是要成本的，因此不宜采用过大的回流比。对于内回来式系统，也可以通过冷盐水的通入量和温差测定，获得总热量，再由气体冷凝热估算冷凝回流量。一般低沸塔的回流比实际是基本全回流，仅约有5%左右的含有大量乙炔的氯乙烯气体排出；高沸塔在0.2～0.6范围，当单体质量相同时，回流比小则说明塔的效率高。

3氯乙烯精馏系统操作优化

3.1回流比的选择

回流比是指精馏段内液体回流量与塔顶馏出液量之比，也是表征精馏塔效率的主要参数之一。在氯乙烯精馏过程中，由于大部分采用塔顶冷凝器的内回流形式，不能直接按最佳回流量和回流比来操作控制，但实际操作中，发现质量差而增加塔顶冷凝量时，实际上就是提高回流比和降低塔顶温度、增加理论板数的过程。但若使冷凝量和回流比增加太多，势必使塔釜温度下降而影响塔底混合物组成，因此又必须相应地增加塔釜加热蒸发量，使塔顶和塔底温度维持原有水平，所不同的是向下流的液体和上升的蒸汽量增加了，能量消耗也相应增加。虽然氯乙烯精馏用的热量是利用转化反应余热，但所需冷量却是要成本的。因此在一般情况下，不宜采用过大的回流比。对于内回来式系统，也可以通过冷盐水的通入量和温差测定，获得总热量，再由气体冷凝热估算冷凝回流量。一般低沸塔的回流比实际是基本全回流，仅约有5%左右的含有大量乙炔的氯乙烯气体排出；高沸塔在0.2～0.6范围，当单体质量相同时，回流比小则说明塔的效率高。

3.2进料位置的优化

高沸点塔的进料是低沸点塔塔底的出料，在低沸点塔中氯乙烯的含量会受到进料位置的影响，具体来说就是开始增加进料位置之后，并没有明显的影响氯乙烯的含量，但是增加到第十六块塔板时，塔底的氯乙烯含量开始受到影响并不断的减小。同时塔底和塔顶的热负荷开始不断升高，在分析了原材料的组成之后可以知道上方的塔板是做合适的进料位置，所以进料位置应该选择第三块进料板，通过对研究工厂的调查发现与工厂实际的进料口相符合。

而在高沸点塔中，塔顶产出的氯乙烯作为一种非常重要的反应物主要用于后续的工段聚合，在这种情况下就要求氯乙烯的纯度必须非常高，要达到99.99%。高沸点塔的进料位置在不断增加的过程中，具体来说就是从3增加到10的过程中，氯乙烯的摩尔系数也一直在变化，也是在一直增加。但是进料位置在10-40的塔板时，氯乙烯的摩尔系数就开始停止变化。10之前的进料位置，精馏段不能得到充分的保证，因此难以良好的反应工业原料的波动，考虑到这一点和其他的一些影响因素，应该将12-15块塔板作为工业生产中的进料位置。在对塔顶和塔底的热负荷情况进行了充分的考虑之后，本文研究工厂在实际的生产过程中选择第12块塔板为进料位置。

3.3高效导向筛板技术

易自聚物质VCM如果在生产过程中不采取合理有效使得措施加以控制，那么就很容易生成黏性微团或者黏性颗粒。以往老式的浮阀塔板广泛应用于PVC厂，塔内压降增加现象经常在实际的运行中出现，情况比较严重时甚至会导致堵塞，如果出现这种情况会大幅缩短操作周期，通常情况下为三到五个月，这会严重扰乱工厂的正常生产。因此，可以将高效导向式筛板应用在T-201塔—T-203塔中，从而使塔板上液面落差和液相返混的问题得到了完满的解决，同时堵塔和液泛等问题也被成功解决。另外，与浮阀塔相比平均板的效率整整提高了百分之二十五左右，并且与浮阀塔相比平均板的生产能力整整提高了百分之四十左右，之后相关的操作参数可以通过模拟计算结果进行确定，利用高效导向筛板进行改造之后，工厂的生产产量和质量要求都得了充分的满足，同时也降低了塔压。

结语

氯乙烯的精馏工作本来就不易，生产出高纯度的氯乙烯更是困难，但是为了更好地实现这个目标，我国就需要从本国出发，先提升技术人员的技术，再将精馏系统设备的总水平进行提升，选择高科技进行氯乙烯的精馏工作才更有可能高效的完成工作。这样不仅有利于促进我国的化学行业发展，也有助于提升我国综合领域的发展。

参考文献

[1]姚卫国，郑瑞鹏，刘勇营.氯乙烯精馏过程的模拟与优化[J].浙江化工，2017（02）：40-45.

[2]李玥，李群生，李春江，郭凡，刘中海，唐红建.氯乙烯精馏过程模拟优化与节能降耗的研究[J].北京化工大学学报（自然科学版），2015（05）：19-23.