CN101235160B - 一种pvc生产过程中氯化氢全回收零排放工艺与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PVC生产过程中氯化氢全回收零排放工艺及装置，采用了新型吸收装置一氯化氢组合吸收塔，盐酸脱吸装置和稀盐酸深脱吸装置为主要装置，可将氯乙烯生产过程中过量的氯化氢在组合吸收塔吸收后经盐酸脱吸***和稀盐酸深脱吸***转化为氯乙烯的合成原料气。因此，在传统工艺中产生的低浓度的难以销售的盐酸直接变成了氯乙烯的合成原料气，可以节省生产成本，不会对环境产生污染；氯化氢回收流程得到了简化，所用的装置少，占地面积小，可以节省投资费用。
Description
发明领域
本发明涉及的是氯乙烯生产技术及装置，具体的说，是一种在PVC生产过程中过量氯化氢全回收工艺与装置。
背景技术
在由乙炔和氯化氢反应合成氯乙烯的工艺过程中，为了提高乙炔的转化率，既经济又可行的办法是让原料气氯化氢过量。在实际生产过程中，乙炔和氯化氢通常控制为n(C2H2)∶n(HCl)＝1∶(1.05-1.10)，现有氯乙烯生产过程中过量氯化氢处理工艺过程是，首先粗氯乙烯由转化器出来，进入除汞器用活性炭吸附主要含有氯高汞化合物的汞蒸汽后，再进入合成气石墨冷却器将气温冷却至15℃左右方可进入降膜吸收***，用由筛板塔流入的稀盐酸吸收合成气中的过氯化氢，制得25-28％的副产盐酸。制酸后的合成气先后进入筛板塔，水洗塔和碱洗塔净化，吸收余下的氯化氢和二氧化碳等杂气，获得精制的氯乙烯供聚合用，水洗，碱洗塔要保持一定的液体循环量，以满足净化的需要，新鲜水从水洗塔连续加入，废液亦连续排放，少部分流入筛板塔后进入降膜吸收***制酸，碱液则定时更换，当其中碳酸钠浓度超标后必须更换一定浓度的氢氧化钠溶液作为吸收液。该工艺的不足之处在于：
(1)水洗塔必须向外连续排放含有稀酸和氯乙烯的废水，这样不仅造成了可观的损失，而且污染环境，构成安全隐患，增大污染治理的投入；
(2)氯化氢无法循环回收作为合成氯乙烯的原料气，所产生的副产物是难以直接销售的低浓度的含汞盐酸；
(3)工艺流程长，使用的装置多，筛板塔操作弹性小，压力降高，过程操作控制难
(4)开车阶段有大量氯化氢进入***，极易引起过程超高温，损坏装置；
(5)碱洗塔非连续操作，需要定期更换碱液，这对氯乙烯精制质量有一定影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氯乙烯生产过程中氯化氢全回收零排放的工艺。
一种PVC生产过程中氯化氢全回收零排放工艺，包括以下步骤：
将从除汞器中过来的含氯化氢的粗氯乙烯混合气体从组合吸收塔下部进入后在塔内上升，经过等温吸收区，使混合气体冷却，然后再进入浓酸吸收区在绝热的情况下吸收氯化氢气体，剩余的气体进入稀酸吸收区在绝热的情况下进行吸收，最后气体经过清水区残余的氯化氢气体部分被吸收，从塔顶排出含有低于0.05％氯化氢的氯乙烯气体；同时，组合吸收塔清水吸收区清水在吸收氯化氢气体后流入稀酸吸收区，在稀酸吸收区吸收氯化氢之后，继续沿吸收塔往下，进入浓酸吸收区，该液体在浓酸吸收区吸收氯化氢后进入等温吸收区，在继续吸收氯化氢气体后从塔底排出20-40％的盐酸。
所述的工艺还包括以下步骤：
从组合吸收塔塔底排出的浓盐酸，进入盐酸脱吸***进行脱吸后，放出氯化氢气体，剩下的19-21％稀盐酸进入稀酸罐中储存，放出的氯化氢气体经干燥处理后得到的气体可以作为合成氯乙烯的原料气。
从稀酸罐中出来的19-21％的稀盐酸进入稀盐酸深脱吸***进行脱吸后，放出氯化氢气体，剩下的小于1％的稀盐酸可打入组合吸收塔的上部清水吸收区，放出的氯化氢气体经干燥后可以作为合成氯乙烯的原料气。
从稀酸罐中出来的19-21％稀盐酸可打入组合吸收塔的浓酸吸收区继续吸收氯化氢气体。
PVC生产过程中氯化氢全回收零排放的装置，所用的装置为氯化氢组合吸收塔，盐酸脱吸装置和稀盐酸深脱吸装置，所述的氯化氢组合吸收塔由下而上依次包括一等温吸收区，三个绝热吸收区，其中绝热吸收区由下而上依次为浓酸吸收区、稀酸吸收区和清水吸收区。
所述的稀盐酸深脱吸***中脱吸方法包括浓硫酸脱吸法、氯化钙脱吸法和压差法。
所述的浓硫酸脱吸法的具体步骤为：
19-21％稀盐酸进入萃取器的中部，浓硫酸进入萃取器的上部，两种酸在萃取器内混合，浓硫酸放出大量稀释热，将稀盐酸加热汽化，浓硫酸吸水性极强，汽化的稀盐酸中的水分被吸取，剩下氯化氢上升到上面的塔体内，经浓硫酸干燥后引出萃取器，进入氯化氢气柜；从萃取器底流出来的混合酸，经石墨冷却器冷却后进入混酸槽，由稀硫酸泵打入脱氯塔，脱氯后的气体经尾气吸收塔水洗后排空；从脱氯塔中出来的混合酸中硫酸的浓度为70-72％的硫酸，将其贮存在硫酸槽中，然后再由硫酸泵打入硫酸提浓器中，硫酸提浓器中采用明火加热加入其中的硫酸，使其温度上升至320-380℃，闪蒸硫酸中的水分，在高温下浓缩硫酸，直至从硫酸提浓器中部取出的硫酸的浓度达95-98％。利用真空吸力将水分分离，在加热升温过程中，从硫酸提浓器顶端排出的蒸汽经过冷凝器冷凝得到极少量的45-55％的硫酸和大量的残水。
所述的氯化钙脱吸法的具体步骤为：
19-21％的稀盐酸与氯化钙溶液混合后进入分离塔的顶部，与来自再沸器的汽液混合物进行接触，稀酸中的氯化氢气体得到脱吸，脱吸出的氯化氢气体从塔顶进入冷却器和再冷却器，然后再经过除雾器，成为干燥的氯化氢气体；分离塔的下部与再沸器相连，塔底被稀释的氯化钙溶液排出分离塔，进入闪蒸槽的上部，闪蒸槽的下部与再沸器相连，闪蒸槽的底部排出的被浓缩氯化钙溶液再由离心泵打入分离塔的顶部，再一次与15-25％的盐酸混合，进行再一次的循环分离中，而从闪蒸槽顶部排出的水蒸汽经过冷凝器冷却后贮存备用。所述的氯化钙溶液的质量百分比浓度为35-63％。
所述的压差法的具体步骤为：
19-21％稀盐酸和来自高压***的稀盐酸从脱吸塔中部进入真空***，与来自共沸器的混合气进行相互传热、传质；水蒸气通过塔顶冷凝器呈水溶液后贮存，塔底排放的浓盐酸进入储罐，经过双效换热器加热后，打入脱吸塔中部进入高压***，和脱吸塔底部被蒸发的氯化氢和水的混合气充分接触；气液混合物在塔内完成热量与质量交换，浓酸中的氯化氢得到热量被解吸出来，经塔顶冷却器和再冷却器冷却后，再经过除雾器进一步去水，变成干燥的氯化氢气体，从脱吸塔底部排出的约为17％的稀酸经双效换热器冷却后，进入稀酸罐再循环。
所述的萃取器为上部塔体直径与下部槽体直径比值为1∶1.5-1∶3。
所述的萃取器的材料是耐高温且耐腐蚀的材料，优选高硅陶瓷材料。
所述的氯化钙的浓度为35％-63％。
所述的高压***中所达到的高压为0.4-0.75MPa。
所述的真空***中所达到的真空度为-0.7至-0.9MPa。
本发明的另一目的在于提供氯乙烯生产过程中氯化氢全回收零排放所用的装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
在本发明中，采用的核心装置为氯化氢组合吸收塔；盐酸脱吸装置和稀盐酸深脱吸装置：
合成气氯乙烯中过量的氯化氢全回收工艺技术，所用的核心装置是氯化氢组合吸收塔1，塔内自下而上可分为四个区，一个等温吸收区1a，即氯乙烯、氯化氢等温吸收冷却区，三个绝热吸收区，包括浓酸吸收区1b(一层填料区)，稀酸吸收区1c(二层填料区)，清水吸收区1d(筛板区)，温度较高的含氯化氢5％-10％的氯乙烯混合气，从组合吸收塔下部进入，由下而上经过各区域冷却，吸收后，99％以上的氯化氢被除去，脱氯化氢的氯乙烯气体从塔顶排出，送入组合碱洗塔进一步精制，清水从顶层塔板连续加入，浓度为30％-32％的浓盐酸由下段出料口连续排出。
具体的说，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明采用的核心装置为氯化氢组合吸收塔1，所述组合吸收塔1塔内可分为四个区，一个等温吸收区1a，即氯乙烯、氯化氢等温吸收冷却区，三个绝热吸收区，包括浓酸吸收区1b(一层填料区)，稀酸吸收区1c(二层填料区)，清水吸收区1d(筛板区)。
本发明中氯乙烯生产过程中氯化氢全回收的方法具体为：
4000-5400m3/h的40-50℃的压强为10-20kPa的含氯化氢的氯乙烯混合气体从组合塔1的下部进入，其中氯化氢气体的体积百分含量为3.5-5％，所述的混合气体首先经过一个等温吸收区1a，所述等温吸收区的结构为现有技术中降膜吸收器结构，由于氯化氢气体极易溶于水，而且在吸收的过程中不断放热，所放出的热量被降膜吸收器中的冷却器移走，因此在等温吸收的过程中所述混合气体的温度逐渐下降，氯化氢气体部分被吸收，这是一个边吸收边降温的过程，所用的吸收器是专有的石墨降膜吸收器，氯化氢气体与管子(或短孔)表面均匀分布的液膜充分接触后被吸收，放出的热量由壳程的冷却水移出。
经过等温吸收区1a的混合气体进入上层的浓酸吸收区1b，即一层填料区。该区域进行的是绝热吸收的过程，吸收低浓度的氯化氢气体制取稀盐酸时，在绝热的情况下进行，这样可以利用吸收时放出的热量来蒸发一部分水，提高盐酸的浓度。填料区装有一定高度的填料，自塔上部进入的液体通过分布器均匀喷洒于吸收塔截面上，在填料层内液体沿填料表面呈膜状流下，各层填料之间设有液体再分布器，将液体重新均匀分布，以避免发生“壁流现象”。混合气体则从一层填料区的下方进入，通过填料区填料缝隙中的自由空间，在等温吸收区没有被吸收的氯化氢气体的一部分被填料表面的液体所吸收，未被吸收的气体进入浓酸吸收区的上部。因为在该区吸收的氯化氢气体比较多，而且该层的液体是从上层的稀酸吸收区1c由于重力的作用滴下，本身就是含有一定浓度氯化氢的溶液，所以该填料层的液体--盐酸的浓度比较高，因此称为浓酸吸收区。
从浓酸吸收区出来的混合气体继续上升，进入上层的稀酸吸收区1c，即二层填料区。该区域进行的也是绝热吸收的过程，其吸收过程与上述一层填料区相似，只是由于该填料层内吸收的氯化氢气体相对而言比浓酸吸收区1b吸收的气体少，而且从上层的清水区滴下的液体中本身的氯化氢的含量很低，所以经过该区的液体中氯化氢的含量相对一层填料区低，即盐酸的浓度比浓酸吸收区低，因此称为稀酸吸收区。
从稀酸吸收区1c出来的混合气体继续上升，进入上层的清水吸收区1d，即筛板区。在这个区的吸收过程也是绝热吸收的过程，未被吸收的残余的氯化氢气体被水吸收。经过上述这一系列的过程，从组合吸收塔顶部出来的气体中氯乙烯的纯度很高，绝大部分氯化氢气体被吸收，氯化氢含量低于0.05％，脱除氯化氢气体后的温度为25-30℃，压强为6-15kPa，4700～4900m3/h的氯乙烯混合气体从组合吸收塔的塔顶排出，再送入组合碱洗塔进一步精制。清水从顶层塔板连续加入，浓度为30-32％的浓盐酸由吸收塔底部出料口连续排出。此酸可作为脱吸原料进行脱吸后制备的氯化氢气体返回合成岗位供合成氯乙烯用。简言之气体中含有HCL总量的85％在浓度为19-21％的浓酸吸收区进行吸收；10％-12％在稀酸吸收；总量的3-5％是被清水区吸收的。
从组合塔1底端排出的浓盐酸30％-32％的浓盐酸先进入浓酸罐4中，然后进入盐酸脱吸***2进行脱吸。经过盐酸脱吸***2后，盐酸的浓度下降到19％-21％，脱吸的氯化氢气体从该盐酸脱吸***2中排出，经过充分干燥后进入合成工序合成氯乙烯。同时，剩下的19-21％的稀酸进入稀酸罐5中储存起来。稀酸罐5通过管道分别与组合吸收塔1的浓酸吸收区1b和稀盐酸深脱吸***3相连。进入稀盐酸深脱吸***3的19％-21％的盐酸经过该脱吸***后，盐酸的浓度下降到小于1％，脱吸***产生的氯化氢气体从该脱吸***出口排出，充分干燥后进入合成工序合成氯乙烯。脱吸之后的溶液中盐酸的浓度下降到小于1％，组合吸收塔1上部清水吸收区吸收剂的水量即来源于此。
在稀盐酸深脱吸***3中进行稀盐酸深脱吸，可以采用以下三种方法脱吸：
(1)浓硫酸脱吸法
本法利用了浓硫酸吸水性与浓硫酸稀释时大量放热的性能，能从盐酸中彻底解吸出氯化氢气体的新颖技术，它克服了传统的盐酸热脱吸法难以回避的恒沸点，从而大大提高了盐酸中氯化氢的解析率，且不需要热源。其具体步骤如下：
如图2所示，稀盐酸、浓硫酸分别进入盐酸罐63和硫酸罐64，然后分别由盐酸泵65和硫酸泵66打入盐酸高位槽67和硫酸高位槽68，在两高位槽的溢流回液管正常的情况下，先将盐酸高位槽67的稀盐酸经流量计调节计量后进入萃取器61的上部，再将硫酸高位槽68的浓硫酸经流量调节计量后进入萃取器61的中部，所述浓硫酸的百分比浓度为98％的硫酸，所述稀盐酸的百分比浓度为19-21％，其中浓硫酸与稀盐酸的体积比为2∶1-4∶1，所述的两种酸在萃取器61槽体内不断溢流、混合，萃取出的氯化氢从槽体内离开液面，不断上升到上面的塔体内，经自上而下的浓硫酸干燥后引出萃取器61，进入氯化氢气柜。所述的萃取器61为上部塔体的直径与下部槽体的直径的比值为1∶1.5-1∶3，由于浓硫酸与稀盐酸在萃取器中混合时会产生大量的热，所以萃取器的材料必须耐高温耐酸腐蚀，选用的是高硅陶瓷材料萃取器。二个萃取器仅用一个，开一备一，萃取器直径底部放大有利于气体扩散，提高脱吸效果。
从萃取器61和萃取器62槽体底部流出来的混合酸，经石墨冷却器69冷却后进入混酸槽，由混酸泵打入脱氯塔610，脱氯后的气体经尾气吸收塔611水洗后排空。
从脱氯塔610中出来的混合酸中硫酸的浓度为70-72％的硫酸，将其贮存在硫酸槽中，然后再由硫酸泵打入硫酸提浓器614中，硫酸提浓器中采用明火加热加入其中的硫酸，使其温度上升至320-380℃，蒸发硫酸中的水分，在高温下浓缩硫酸，直至从硫酸提浓器614中部取出的硫酸的浓度达95-98％。在加热升温过程中，硫酸蒸汽先从塔顶放出进入汽提塔617，从硫酸提浓器614顶端排出的蒸汽经过冷凝器615冷凝，得到45-55％的硫酸。
(2)氯化钙法
氯化钙法又称恒沸点破坏法，即在稀酸中加入氯化钙打破其共沸点的限制，将氯化氢蒸发出来。
如图3所述，从该稀盐酸脱吸***外进入的质量百分比浓度为19-21％左右的稀盐酸与质量百分比浓度为35-63％氯化钙溶液混合后进入分离塔71的顶部，与来自再沸器的130-150℃压强为0.4-1.0MPa的汽液混合物进行接触。该***中的稀盐酸与氯化钙溶液的体积比为3-6∶1，由于氯化钙的加入，稀酸的共沸点被打破，因此稀酸中的氯化氢气体得到解吸，解吸出的氯化氢气体从分离塔71塔顶进入冷却器72和再冷却器73冷却，再经过除雾器74进一步去水，成为干燥的氯化氢气体。分离塔71的下部与共沸器75的上部相连，分离塔71塔底被稀释的氯化钙溶液排出分离塔71，进入闪蒸槽76的上部，闪蒸槽76的下部与再沸器77相连，闪蒸槽76的底部排出的氯化钙溶液再由离心泵78打入分离塔71的顶部，再一次与19.1％的盐酸混合，进入下一次的循环分离中。而从闪蒸槽76顶部排出的水蒸汽经过冷凝器711冷却后排出贮存。考虑到稀酸中可能含有一定的杂质，因此对氯化钙的回收利用一般不超过30次，废水中氯化氢的最终含量小于1％。
(3)压差法
压差法是根据不同压力下稀酸共沸点的差异来脱吸氯化氢气体。在高压状况下，共沸点酸中氯化氢质量分数为16％-18％左右，而在真空***下，共沸点酸中氯化氢质量分数在22-24％，这种差异是低浓度酸中的水被蒸发。
如图4所示，在该稀盐酸脱吸***中，所述***外的稀盐酸从脱吸塔81的上部进入，和来自高压***的稀盐酸从脱吸塔81中部进入真空***，所述真空***的真空度为-0.9MPa至-0.7MPa，与来自再沸器82的130-150℃的压强为0.4-1.0MPa混合气进行相互传热、传质。由于真空状况下酸的共沸点较高，因此在塔内热、质交换的过程中，水蒸气通过与脱吸塔顶相连的冷凝器后废水后处理排放，塔底约23％左右的浓酸进入储罐83，然后经过双效换热器85加热至160-200℃后，由浓酸泵打入脱吸塔87中部进入高压***，和脱吸塔87底部被蒸发的氯化氢和水的混合气充分接触；气液混合物在吸收塔内完成热量与质量交换，浓酸中的氯化氢得到热量被解吸出来，经塔顶冷却器和再冷却器冷却后，再经过除雾器进一步去水，变成干燥的氯化氢气体，该气体的含水量可降到(5-10)×10-6。从脱吸塔87底部排出的约为17％的稀酸经双效换热器85冷却后，进入稀酸罐89再循环。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明适合多工况操作，可将氯乙烯生产过程中过量的氯化氢吸收后经脱吸转化为氯乙烯的合成原料气。因此，在传统工艺中产生的低浓度的难以销售的盐酸直接变成了氯乙烯的合成原料气，可以节省生产成本；
(2)本发明中实现了多余氯化氢全回收，而且本发明***中不排放废水，废气，实现了零排放，因此本发明提供的技术方案不会对环境产生污染；
(3)本发明中使用的核心装置是氯化氢组合吸收塔，氯化氢回收过程中流程得到了简化，所用的装置少，占地面积小，可以节省投资费用；
(4)本发明中组合吸收塔的特殊设计，采用了专有的降膜吸收器、填料塔和板式塔设计，合适选用了循环泵，操作压降低，操作弹性大，过程控制方便。
(5)本发明中组合吸收塔的特殊设计，在开车阶段允许大量氯化氢流入装置，且不会引起过程超温。这就避免了传统工艺中开车阶段大量氯化氢进入***，极易引起过程超温从而损坏装置的问题。
附图说明
图1氯乙烯生产过程中过量氯化氢全回收图；
图2浓硫酸脱吸法进行稀盐酸深脱吸图；
图3氯化钙脱吸法进行稀盐酸深脱吸图；
图4压差脱吸法进行稀盐酸深脱吸图。
具体实施方式
实施例1
40℃的压强为10kPa的5400m3/h含氯化氢的氯乙烯混合气体从组合塔1的下部进入，首先经过一个等温吸收区1a，含氯化氢的氯乙烯混合气体的温度逐渐下降，氯化氢气体部分被吸收。所用的吸收器是专有的石墨降膜吸收器，氯化氢气体与管子(或短孔)表面均匀分布的液膜充分接触后被吸收，放出的热量由壳程的冷却水移出。
经过等温吸收区1a的混合气体进入上层的浓酸吸收区1b，即一层填料区。经过等温吸收区1a的混合气体则从一层填料区的下方进入，通过填料区填料缝隙中的自由空间，在等温吸收区没有被吸收的氯化氢气体的一部分被填料表面的液体所吸收，未被吸收的气体进入浓酸吸收区的上部。
从浓酸吸收区出来的混合气体继续上升，进入上层的稀酸吸收区1c，即二层填料区，进行吸收后，从稀酸吸收区1c出来的混合气体继续上升，进入上层的清水吸收区1d，即筛板区。在这个区的吸收过程也是绝热吸收的过程，未被吸收的残余的氯化氢气体被水吸收。
经过上述这一系列的过程，从组合吸收塔顶部出来的气体中氯乙烯的纯度很高，绝大部分氯化氢气体被吸收，排出的氯乙烯混合气中氯化氢含量0.05％，所述的混合气体在25℃，压强为6kPa，4700m3/h从塔顶排出，送组合碱洗塔进一步精制。清水从顶层塔板连续加入，浓度为30％的浓盐酸由吸收塔底部出料口连续排出。此酸可作为脱吸原料脱吸制氯化氢气体返回合成岗位供合成氯乙烯用。
从组合塔1出料口排出的浓盐酸先进入浓酸罐4中，然后进入盐酸脱吸***2进行脱吸。经过盐酸脱吸***2后，盐酸的浓度下降到19％左右，脱吸的氯化氢气体从该盐酸脱吸***2中排出，经过充分干燥后进入合成工序合成氯乙烯。同时，剩下的19％的稀酸进入稀酸罐5中储存起来。稀酸罐5通过管道分别与组合吸收塔1的浓酸吸收区1b和稀盐酸深脱吸***3相连。进入稀盐酸深脱吸***3的19％的盐酸经过该***后，盐酸的浓度下降到小于1％，脱吸的氯化氢气体从该脱吸***出口排出，充分干燥后进入合成工序合成氯乙烯。脱吸之后的溶液中盐酸的浓度下降到小于1％，当组合吸收塔1上部清水吸收区吸收剂的水量即来源于此，
本实施例所采用的稀盐酸深脱吸方法为浓硫酸脱吸法：
其具体步骤如下：
21％的稀盐酸、98％的浓硫酸分别进入盐酸罐63和硫酸罐64，然后分别由盐酸泵65和硫酸泵66打入盐酸高位槽67和硫酸高位槽68，在两高位槽的溢流回液管正常的情况下，先将盐酸高位槽67的盐酸经流量计调节计量后进入萃取器61的上部，其中浓硫酸与稀盐酸的体积比为2∶1再将硫酸高位槽68的硫酸经流量调节计量后进入萃取器61的中部，两种酸在萃取器61槽体内不断溢流、混合，萃取出的氯化氢从槽体内离开液面，不断上升到上面的塔体内，经自上而下的浓硫酸干燥后引出萃取器61，进入氯化氢气柜。所述的萃取器61为上部塔体的直径与下部槽体的直径的比值为1∶2，是由高硅陶瓷材料萃取器。二个萃取器仅用一个是开一备一，萃取器直径底部放大有利于气体扩散，提高脱吸效果。
从萃取器61和萃取器62槽体底部流出来的混合酸，经石墨冷却器69冷却后进入混酸槽，由混酸泵打入脱氯塔610，脱氯后的气体经尾气吸收塔611水洗后排空。
从脱氯塔610中出来的混合酸中硫酸的浓度为70％的硫酸，将其贮存在硫酸槽中，然后再由硫酸泵打入硫酸提浓器614中，硫酸提浓器中采用明火加热加入其中的硫酸，使其温度上升至360℃，蒸发硫酸中的水分，在高温下浓缩硫酸，直至从硫酸提浓器614中部取出的硫酸的浓度达97％。在加热升温过程中，硫酸蒸汽先从塔顶放出进入汽提塔617，从硫酸提浓器614顶端排出的蒸汽经过冷凝器615冷凝，得到50％的硫酸。
实施例2
其它步骤和工艺条件与实施例1相同，不同的是：浓硫酸脱吸方法中：
21％的稀盐酸、98％的浓硫酸分别进入盐酸罐63和硫酸罐64，然后分别由盐酸泵65和硫酸泵66打入盐酸高位槽67和硫酸高位槽68，在两高位槽的溢流回液管正常的情况下，先将盐酸高位槽67的盐酸经流量计调节计量后进入萃取器61的上部，其中浓硫酸与稀盐酸的体积比为3∶1再将硫酸高位槽68的硫酸经流量调节计量后进入萃取器61的中部，两种酸在萃取器61槽体内不断溢流、混合，萃取出的氯化氢从槽体内离开液面，不断上升到上面的塔体内，经自上而下的浓硫酸干燥后引出萃取器61，进入氯化氢气柜。所述的萃取器61为上部塔体的直径与下部槽体的直径的比值为1∶3，是由高硅陶瓷材料萃取器。二个萃取器仅用一个是开一备一，萃取器直径底部放大有利于气体扩散，提高脱吸效果。
从萃取器61和萃取器62槽体底部流出来的混合酸，经石墨冷却器69冷却后进入混酸槽，由混酸泵打入脱氯塔610，脱氯后的气体经尾气吸收塔611水洗后排空。
从脱氯塔610中出来的混合酸中硫酸的浓度为72％的硫酸，将其贮存在硫酸槽中，然后再由硫酸泵打入硫酸提浓器614中，硫酸提浓器中采用明火加热加入其中的硫酸，使其温度上升至320℃，蒸发硫酸中的水分，在高温下浓缩硫酸，直至从硫酸提浓器614中部取出的硫酸的浓度达95％。在加热升温过程中，硫酸蒸汽先从塔顶放出进入汽提塔617，从硫酸提浓器614顶端排出的蒸汽经过冷凝器615冷凝，得到55％的硫酸。
实施例3
其它步骤和工艺条件与实施例1相同，不同的是：浓硫酸脱吸方法中：
19％的稀盐酸、98％的浓硫酸分别进入盐酸罐63和硫酸罐64，然后分别由盐酸泵65和硫酸泵66打入盐酸高位槽67和硫酸高位槽68，在两高位槽的溢流回液管正常的情况下，先将盐酸高位槽67的盐酸经流量计调节计量后进入萃取器61的上部，其中浓硫酸与稀盐酸的体积比为4∶1再将硫酸高位槽68的硫酸经流量调节计量后进入萃取器61的中部，两种酸在萃取器61槽体内不断溢流、混合，萃取出的氯化氢从槽体内离开液面，不断上升到上面的塔体内，经自上而下的浓硫酸干燥后引出萃取器61，进入氯化氢气柜。所述的萃取器61为上部塔体的直径与下部槽体的直径的比值为1∶1.5，是由高硅陶瓷材料萃取器。二个萃取器仅用一个是开一备一，萃取器直径底部放大有利于气体扩散，提高脱吸效果。
从萃取器61和萃取器62槽体底部流出来的混合酸，经石墨冷却器69冷却后进入混酸槽，由混酸泵打入脱氯塔610，脱氯后的气体经尾气吸收塔611水洗后排空。
从脱氯塔610中出来的混合酸中硫酸的浓度为71％的硫酸，将其贮存在硫酸槽中，然后再由硫酸泵打入硫酸提浓器614中，硫酸提浓器中采用明火加热加入其中的硫酸，使其温度上升至380℃，蒸发硫酸中的水分，在高温下浓缩硫酸，直至从硫酸提浓器614中部取出的硫酸的浓度达98％。在加热升温过程中，硫酸蒸汽先从塔顶放出进入汽提塔617，从硫酸提浓器614顶端排出的蒸汽经过冷凝器615冷凝，得到45％的硫酸。
实施例4
50℃的压强为20kPa的4000m3/h含氯化氢的氯乙烯混合气体从组合塔1的下部进入，首先经过一个等温吸收区1a，含氯化氢的氯乙烯混合气体的温度逐渐下降，氯化氢气体部分被吸收。所用的吸收器是专有的石墨降膜吸收器，氯化氢气体与管子(或短孔)表面均匀分布的液膜充分接触后被吸收，放出的热量由壳程的冷却水移出。
经过等温吸收区1a的混合气体进入上层的浓酸吸收区1b，即一层填料区。经过等温吸收区1a的混合气体则从一层填料区的下方进入，通过填料区填料缝隙中的自由空间，在等温吸收区没有被吸收的氯化氢气体的一部分被填料表面的液体所吸收，未被吸收的气体进入浓酸吸收区的上部。
从浓酸吸收区出来的混合气体继续上升，进入上层的稀酸吸收区1c，即二层填料区，进行吸收后，从稀酸吸收区1c出来的混合气体继续上升，进入上层的清水吸收区1d，即筛板区。在这个区的吸收过程也是绝热吸收的过程，未被吸收的残余的氯化氢气体被水吸收。
经过上述这一系列的过程，从组合吸收塔顶部出来的气体中氯乙烯的纯度很高，绝大部分氯化氢气体被吸收，排出的氯乙烯混合气中氯化氢含量0.03％，所述的混合气体在30℃，压强为15kPa，4700～4900m3/h从塔顶排出，送组合碱洗塔进一步精制。清水从顶层塔板连续加入，浓度为30-32％的浓盐酸由吸收塔底部出料口连续排出。此酸可作为脱吸原料脱吸制氯化氢气体返回合成岗位供合成氯乙烯用。
从组合塔1出料口排出的浓盐酸先进入浓酸罐4中，然后进入盐酸脱吸***2进行脱吸。经过盐酸脱吸***2后，盐酸的浓度下降到19％左右，脱吸的氯化氢气体从该盐酸脱吸***2中排出，经过充分干燥后进入合成工序合成氯乙烯。同时，剩下的19％的稀酸进入稀酸罐5中储存起来。稀酸罐5通过管道分别与组合吸收塔1的浓酸吸收区1b和稀盐酸深脱吸***3相连。进入稀盐酸深脱吸***3的19％的盐酸经过该***后，盐酸的浓度下降到小于1％，脱吸的氯化氢气体从该脱吸***出口排出，充分干燥后进入合成工序合成氯乙烯。脱吸之后的溶液中盐酸的浓度下降到小于1％，当组合吸收塔1上部清水吸收区吸收剂的水量即来源于此，
所不同的是在稀盐酸深脱吸这一步骤中所采用的方法为压差法。这一部分的具体步骤为：
在本脱吸***中，本***外的浓度为19％常温下的稀盐酸从脱吸塔81的上部进入，和来自高压***的稀盐酸从脱吸塔81中部进入真空***，所述高压***的压强为0.4Mpa，所述真空***中的真空度为-0.9Mpa与来自再沸器82的140℃0.6MPa的混合气进行相互传热、传质。水蒸气通过与脱吸塔顶相连的冷凝器后废水后处理排放，塔底约23％左右的浓酸进入储罐83，然后经过双效换热器85加热后，所述加热的温度为200℃由浓酸泵打入脱吸塔87中部进入高压***，和脱吸塔87底部被蒸发的氯化氢和水的混合气充分接触，气液混合物在吸收塔内完成热量与质量交换，浓酸中的氯化氢得到热量被解吸出来，经塔顶冷却器和再冷却器冷却后，再经过除雾器进一步去水，变成干燥的氯化氢气体，该气体的含水量可降到10×10-6。从脱吸塔87底部排出的约为17％的稀酸经双效换热器85冷却后，进入稀酸罐89再循环。
实施例5
其余步骤与实施例4相同，不同的是压差法深脱吸步骤为：
在本脱吸***中，本***外的浓度为19％常温下的稀盐酸从脱吸塔81的上部进入，和来自高压***的19％稀盐酸从脱吸塔81中部进入真空***，所述高压***的压强为0.75Mpa，所述真空***中的真空度为-0.7Mpa，与来自再沸器82的180℃0.8MPa的混合气进行相互传热、传质。水蒸气通过与脱吸塔顶相连的冷凝器后废水后处理排放，塔底约23％左右的浓酸进入储罐83，然后经过双效换热器85加热后，所述加热的温度为200℃，再由浓酸泵打入脱吸塔87中部进入高压***，和脱吸塔87底部被蒸发的氯化氢和水的混合气充分接触，气液混合物在吸收塔内完成热量与质量交换，浓酸中的氯化氢得到热量被解吸出来，经塔顶冷却器和再冷却器冷却后，再经过除雾器进一步去水，变成干燥的氯化氢气体，该气体的含水量可降到8×;10-6。从脱吸塔87底部排出的约为17％的稀酸经双效换热器85冷却后，进入稀酸罐89再循环。
实施例6
45℃的压强为15kPa的5000m3/h含氯化氢的氯乙烯混合气体从组合塔1的下部进入，首先经过一个等温吸收区1a，含氯化氢的氯乙烯混合气体的温度逐渐下降，氯化氢气体部分被吸收。所用的吸收器是专有的石墨降膜吸收器，氯化氢气体与管子(或短孔)表面均匀分布的液膜充分接触后被吸收，放出的热量由壳程的冷却水移出。
经过等温吸收区1a的混合气体进入上层的浓酸吸收区1b，即一层填料区。经过等温吸收区1a的混合气体则从一层填料区的下方进入，通过填料区填料缝隙中的自由空间，在等温吸收区没有被吸收的氯化氢气体的一部分被填料表面的液体所吸收，未被吸收的气体进入浓酸吸收区的上部。
从浓酸吸收区出来的混合气体继续上升，进入上层的稀酸吸收区1c，即二层填料区，进行吸收后，从稀酸吸收区1c出来的混合气体继续上升，进入上层的清水吸收区1d，即筛板区。在这个区的吸收过程也是绝热吸收的过程，未被吸收的残余的氯化氢气体被水吸收。
经过上述这一系列的过程，从组合吸收塔顶部出来的气体中氯乙烯的纯度很高，绝大部分氯化氢气体被吸收，排出的氯乙烯混合气中氯化氢含量0.02％，所述的混合气体在28℃，压强为10kPa，4800m3/h从塔顶排出，送组合碱洗塔进一步精制。清水从顶层塔板连续加入，浓度为32％的浓盐酸由吸收塔底部出料口连续排出。此酸可作为脱吸原料脱吸制氯化氢气体返回合成岗位供合成氯乙烯用。
从组合塔1出料口排出的浓盐酸先进入浓酸罐4中，然后进入盐酸脱吸***2进行脱吸。经过盐酸脱吸***2后，盐酸的浓度下降到19％左右，脱吸的氯化氢气体从该盐酸脱吸***2中排出，经过充分干燥后进入合成工序合成氯乙烯。同时，剩下的19％的稀酸进入稀酸罐5中储存起来。稀酸罐5通过管道分别与组合吸收塔1的浓酸吸收区1b和稀盐酸深脱吸***3相连。进入稀盐酸深脱吸***3的19％的盐酸经过该***后，盐酸的浓度下降到0.9％，脱吸的氯化氢气体从该脱吸***出口排出，充分干燥后进入合成工序合成氯乙烯。脱吸之后的溶液中盐酸的浓度下降到小于1％，当组合吸收塔1上部清水吸收区吸收剂的水量即来源于此，
本实施例所采用的稀盐酸深脱吸方法为浓硫酸脱吸法：
具体步骤为：
从本***外进入的21％的稀盐酸，与质量百分比浓度为50％氯化钙溶液混合后进入分离塔71的顶部，稀盐酸与氯化钙溶液的体积比为4∶1，与来自再沸器的温度为140℃，压强为0.4MPa的汽液混合物进行接触。由于氯化钙的加入，稀酸的共沸点被打破，因此稀酸中的氯化氢气体得到解吸，解吸出的氯化氢气体从分离塔71塔顶进入冷却器72和再冷却器73冷却，再经过除雾器74进一步去水，成为干燥的氯化氢气体。分离塔71的下部与共沸器75的上部相连，分离塔71塔底被稀释的氯化钙溶液排出分离塔71，进入闪蒸槽76的上部，闪蒸槽76的下部与再沸器77相连，闪蒸槽76的底部排出的氯化钙溶液再由离心泵78打入分离塔71的顶部，再一次与21％的盐酸混合，进入下一次的循环分离中。而从闪蒸槽76顶部排出的水蒸汽经过冷凝器711冷却后排出贮存。考虑到稀酸中可能含有一定的杂质，因此对氯化钙的回收利用一般不超过30次，废水中氯化氢的最终含量小于1％。
实施例7
其余步骤与实施例6相同，不同的是所述浓硫酸脱吸法的具体步骤为：
从本***外进入的19.1％的稀盐酸，与质量百分比浓度为63％氯化钙溶液混合后进入分离塔71的顶部，稀盐酸与氯化钙溶液的体积比为6∶1，与来自再沸器的温度为140℃，压强为0.4MPa的汽液混合物进行接触。由于氯化钙的加入，稀酸的共沸点被打破，因此稀酸中的氯化氢气体得到解吸，解吸出的氯化氢气体从分离塔71塔顶进入冷却器72和再冷却器73冷却，再经过除雾器74进一步去水，成为干燥的氯化氢气体。分离塔71的下部与共沸器75的上部相连，分离塔71塔底被稀释的氯化钙溶液排出分离塔71，进入闪蒸槽76的上部，闪蒸槽76的下部与再沸器77相连，闪蒸槽76的底部排出的氯化钙溶液再由离心泵78打入分离塔71的顶部，再一次与19.1％的盐酸混合，进入下一次的循环分离中。而从闪蒸槽76顶部排出的水蒸汽经过冷凝器711冷却后排出贮存。考虑到稀酸中可能含有一定的杂质，因此对氯化钙的回收利用一般不超过30次，废水中氯化氢的最终含量小于1％。
实施例8
其余步骤与实施例6相同，不同的是所述浓硫酸脱吸法的具体步骤为：
从本***外进入的20％的稀盐酸，与质量百分比浓度为35％氯化钙溶液混合后进入分离塔71的顶部，稀盐酸与氯化钙溶液的体积比为3∶1，与来自再沸器的温度为180℃，压强为0.8MPa的汽液混合物进行接触。由于氯化钙的加入，稀酸的共沸点被打破，因此稀酸中的氯化氢气体得到解吸，解吸出的氯化氢气体从分离塔71塔顶进入冷却器72和再冷却器73冷却，再经过除雾器74进一步去水，成为干燥的氯化氢气体。分离塔71的下部与共沸器75的上部相连，分离塔71塔底被稀释的氯化钙溶液排出分离塔71，进入闪蒸槽76的上部，闪蒸槽76的下部与再沸器77相连，闪蒸槽76的底部排出的氯化钙溶液再由离心泵78打入分离塔71的顶部，再一次与20％的盐酸混合，进入下一次的循环分离中。而从闪蒸槽76顶部排出的水蒸汽经过冷凝器711冷却后排出贮存。考虑到稀酸中可能含有一定的杂质，因此对氯化钙的回收利用一般不超过30次，废水中氯化氢的最终含量小于1％。
Claims (10)
1.一种PVC生产过程中氯化氢全回收方法，其特征在于包括以下步骤：
将从除汞器中过来的含氯化氢的粗氯乙烯混合气体从组合吸收塔下部进入后在塔内上升，经过等温吸收区，使混合气体冷却，同时部分氯化氢气体被吸收；然后混合气体再进入浓酸吸收区在绝热的情况下吸收氯化氢气体；被吸收后剩余的气体进入稀酸吸收区在绝热的情况下进行吸收；最后所剩的气体经过清水区，残余的氯化氢气体部分被吸收，从塔顶排出含有低于0.05％氯化氢的氯乙烯气体；
组合吸收塔清水吸收区清水在吸收氯化氢气体后流入稀酸吸收区，在稀酸吸收区吸收氯化氢之后，继续沿吸收塔往下，进入浓酸吸收区，该液体在浓酸吸收区吸收氯化氢后进入等温吸收区，继续吸收氯化氢气体后从塔底排出质量百分比浓度为20-40％的浓盐酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：
从组合吸收塔塔底排出的浓盐酸，进入盐酸脱吸***进行脱吸后，放出氯化氢气体，剩下的19-21％稀盐酸进入稀酸罐中储存，放出的氯化氢气体经干燥处理后得到的氯化氢气体可以作为合成氯乙烯的原料气。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于在稀酸罐中储存的19-21％的稀盐酸打入稀盐酸深脱吸***进行脱吸后，放出氯化氢气体，放出的氯化氢气体经干燥后可以作为合成氯乙烯的原料气；剩下的浓度小于1％的稀盐酸打入组合吸收塔的上部清水吸收区。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于在稀酸罐中储存的19-21％稀盐酸再打入组合吸收塔的浓酸吸收区继续吸收氯化氢气体。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的稀盐酸深脱吸***中脱吸方法包括浓硫酸脱吸法、氯化钙脱吸法或压差法；
所述的浓硫酸脱吸法包括：
在稀酸罐中储存的19-21％的稀盐酸进入萃取器的中部，浓硫酸进入萃取器的上部，两种酸在萃取器内混合，浓硫酸放出大量稀释热，将稀盐酸加热汽化，汽化的稀盐酸中的水分被吸收，剩下氯化氢上升到萃取器的上部塔体内，经浓硫酸干燥后引出萃取器，进入氯化氢气柜；从萃取器底流出来的混合酸，经石墨冷却器冷却后进入混酸槽，由稀硫酸泵打入脱氯塔，脱氯后的气体经尾气吸收塔水洗后排空；从脱氯塔中出来的混合酸中硫酸的浓度为70-72％的硫酸，将其贮存在硫酸槽中，然后再由硫酸泵打入硫酸提浓器中，硫酸提浓器中采用明火加热加入其中的硫酸，使其温度上升至320-380℃，闪蒸硫酸中的水分，在高温下浓缩硫酸，直至从硫酸提浓器中部取出的硫酸的浓度达95-98％，利用真空吸力将水分分离，在加热升温过程中，从硫酸提浓器顶端排出的蒸汽经过冷凝器冷凝得到极少量的45-55％的硫酸和大量的残水；
所述的氯化钙脱吸法包括：
19-21％的稀盐酸和氯化钙溶液混合后进入分离塔的顶部，与来自再沸器的汽液混合物进行接触，稀酸中的氯化氢气体得到解吸，解吸出的氯化氢气体从塔顶进入冷却器和再冷却器，然后再经过除雾器，成为干燥的氯化氢气体；分离塔的下部与再沸器相连，塔底被稀释的氯化钙溶液排出分离塔，进入闪蒸槽的上部，闪蒸槽的下部与再沸器相连，闪蒸槽的底部排出的被浓缩氯化钙溶液再由离心泵打入分离塔的顶部，再一次与15-25％的盐酸混合，进行再一次的循环分离中，而从闪蒸槽顶部排出的水蒸汽经过冷凝器冷却后贮存备用；
所述的压差法包括：
19-21％稀盐酸和来自高压***的稀盐酸从脱吸塔中部进入真空***，与来自共沸器的混合气进行相互传热、传质；水蒸气通过塔顶冷凝器呈水溶液后贮存，塔底排放的浓盐酸进入储罐，经过双效换热器加热后，打入脱吸塔中部进入高压***，和脱吸塔底部被蒸发的氯化氢和水的混合气充分接触；气液混合物在塔内完成热量与质量交换，浓酸中的氯化氢得到热量被解吸出来，经塔顶冷却器和再冷却器冷却后，再经过除雾器进一步去水，变成干燥的氯化氢气体，从脱吸塔底部排出的为17％的稀酸经双效换热器冷却后，进入稀酸罐再循环。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述的氯化钙的质量百分比浓度为35％-63％。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述的压差法中，高压***中所达到的高压为0.4-0.75MPa。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述的压差法中，真空***中所达到的压力为-0.7至-0.9MPa。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述萃取器上部塔体直径与下部槽体直径比值为1∶1.5-1∶3；所述的萃取器的材料是耐高温且耐腐蚀的材料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述的萃取器的材料是高硅陶瓷材料。
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Address after: 226011, Nantong District, Jiangsu City, Gangzha Province Qin street street Xi'an Bridge Village 15 groups Patentee after: Chou Xiaofeng Address before: 226001 room five, 204 garden, Zhonghe garden, Nantong, Jiangsu Patentee before: Chou Xiaofeng |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20080806 Assignee: Nantong Long Trust Graphite Science and Technology Development Co., Ltd. Assignor: Chou Xiaofeng Contract record no.: 2013320000477 Denomination of invention: Hydrogen chloride whole reclaiming zero discharging technique and device for PVC producing process Granted publication date: 20110427 License type: Exclusive License Record date: 20130531 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model |