聚录乙烯(pvc)课件任务三 氯乙烯单体的精馏

⑥ 调节阀门
主要阀门按如下顺序调节。
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所开阀门：各全凝器和尾凝器的下料阀，低沸 塔气相出口阀，水分离器进出口阀，中间槽下料和平 衡阀，高沸塔塔顶气相出口阀，成品冷凝器气相进口
阀，至贮槽下料阀和平衡阀。
所关阀门：粗氯乙烯进口总管阀，尾气放空阀，
水分离器短路阀，各放水阀，塔釜下料阀，中间槽至
碳、水、乙醛、二氯乙烷等)，其中有些杂质会 严重影响以后的聚合反应和聚合产品质量。因 此杂质应尽量除去，以得到满足聚合要求的单 体级氯乙烯。
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(二)精馏的方法（混合物液化后进行精馏） 氯乙烯与杂质的沸点虽然相差较大，但有的沸 点高于氯乙烯，有的则低于氯乙烯，因而用简单蒸 馏不能达到要求；另外氯乙烯及其混合物沸点较低， 在常温常压下多为气体，常压下精馏需在低温下进 行，这样不仅需消耗相当数量的冷冻剂，而且操作 不便，因此氯乙烯生产中一般在0.5MPa下，使混合 物的沸点提高到常温或较高的温度。
因处理的上升蒸汽量大，
相应的塔顶冷凝器、加热釜
的换热面积及塔身直径都比
低沸塔大些。
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根据馏分要求，加料部位有两种：当塔底残液允
许含有较多的氯乙烯（残液定期排入Ⅲ塔蒸馏回收单
体）时，加料可选择塔身较低部位，即精馏段具有较
多的塔板数—约25块，提馏段具有较少的塔板数—约 为10块；当无Ⅲ塔回收单体时，塔底残液为降低氯乙 烯含量以减少单体损失，加料可选择在塔身较高的部 位，即提馏段具有较多的塔板数—15~20块，同时为 保证成品单体的纯度，总的塔板数也应增加。
贮槽直接（短路）下料阀、平衡阀以及放水阀，高沸
塔进料阀、放残液阀、塔底与受槽平衡阀。
式逸入上升的蒸气中，而难挥发组分氯乙烯则以相反 的方向进入向下流的液体中。也即，气液通Biblioteka Baidu一次接 触，上升蒸气中易挥发组分乙炔的含量将因液体的部 分气化而增多；向下流的液体中难挥发组分氯乙烯的
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含量将因蒸气的部分冷凝而增多。通过许多块 塔板上气液相间的热量和物质传递，使上升蒸 气达到塔顶部时，含有很浓的易挥发组分乙炔， 而向下流的液体到达塔底部时，则含有很浓的
不同的蒸气压和不同的沸点，借恒压下降低温度
或升高温度时，各物质在气相里的组成和在液相 里的组成的差别，来获得分离的。
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精馏必须具备两个条件：一是由塔底加热釜(或 称再沸器)使物料产生上升的蒸气；二是由塔顶冷凝 器使部分蒸气冷凝为向下流的液体(又称回流)。
在连续精馏塔的每一块理论塔板上，均发生部
25~30℃下冷凝成液体产品单体；塔釜可用转化器 热水加热，使混合液在30~40℃下沸腾气化。
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(二)操作温度的选择 在一定的压力下，混合物的组成是依温度而 变的。低沸塔或高沸塔的塔顶和塔釜温度，是影 响精馏质量的主要参数。 低沸塔 若塔顶或塔底温度过低，易使塔顶
馏分中的乙炔冷凝或塔底液的乙炔蒸出不完全, 使塔底馏分(作为高沸塔进料液)中乙炔含量增加， 影响低沸塔的精馏效果。
难挥发组分氯乙烯(几乎不含乙炔)，从而实现
完全的分离。
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三、氯乙烯单体精馏条件的选择
(一)操作压力的选择
低沸塔选择5~6atm；高沸塔选择2.5~3.5atm
纯氯乙烯的沸点是-13.9℃；对 于低沸塔所处理的乙炔一氯乙烯混 合物的沸点，则因乙炔及其他低沸 点物的存在，使混合物沸点相应降 低；随着含乙炔含量的增加，混合
若塔釜温度太低，则影响上升蒸气量，使残
液中氯乙烯含量增加，甚至液面升高。若塔顶冷
凝器或成品冷凝器温度太高，易使回流量不足，
或高沸塔压力上升；若此温度过低，又使回流量
过大而浪费冷量，或使高沸塔压力下降。
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(三)操作回流比的选择 一般低沸塔的回流比在5~10范围，高沸塔在 0.2~0.6范围。
氧含量＜3%为合格，待系统内压力排空后，关闭各排 空阀。
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④ 备盐水 通知冷冻站送盐水，各设备充盐
水，并排气至有盐水流出为止，检查设备、管道是 否有漏点，临近开车前通知冷冻站循环降温，并将 工业水循环。 ⑤ 备热水 启动热水泵，于加热釜充入热水
至排气口有水流出为止，并进行试压捉漏，临近开 车前，使低高沸塔加热釜适当预热。
低沸塔由于向下流的液体流量较大，而上升蒸气
流量较小，因此塔的直径可以相对地比高沸塔小些，
而降液管截面积与塔截面的相对比例则较大些。
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注意：塔身安装要垂直（否则，倾斜的塔 身会使向下流的液体偏流到塔壁一边，从而影 响到气液相的质量交换）；应在填料高度与塔 径之比为2~6范围内加设集液盘(以使流向塔壁 的液体再聚集到塔中心来)
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(二)高沸塔 又称为二氯乙烷塔或精馏 塔，是用来从粗氯乙烯中分离 出二氯乙烷等高沸点馏分的精 馏塔。
在大型装置中，多用板式
塔，如浮动喷射塔盘、浮阀塔
盘、筛板塔盘、导向筛板塔盘
或泡罩塔盘，小型装置则常用 填料塔。
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图为板式塔的总体结构 图，其结构与低沸塔类似， 由三部分组成，即塔顶冷凝 器1、塔节(身)3和加热釜5。
一
二 三 四 五 六
氯乙烯单体精馏的目的和方法 氯乙烯单体精馏的原理 氯乙烯单体精馏条件的选择 氯乙烯单体精馏设备的识别 氯乙烯精馏工艺流程的识读 氯乙烯单体精馏系统的操作
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一、氯乙烯单体精馏的目的和方法
(一)精馏的目的 从转化器出来的氯乙烯(含量一般为89~91%)
含有杂质(乙炔、氯化氢、氮气、氢气、二氧化
排出的不冷凝气体，经尾气吸附装置(图中未标
出)，回收其中氯乙烯组分后，惰性气体经压力自
控的减压阀排空。
中间槽的粗氯乙烯借阀门减压后进入高沸塔7， 向下流的液相经塔底的加热釜将氯乙烯组分蒸出， 上升的蒸气与塔板上液相进行热量和物质交换，
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至塔顶排出精氯乙烯气体，经塔顶冷凝器以0℃ 冷冻盐水将其冷凝作为塔顶回流液，大部分气体 则进入成品冷凝器8，借工业水或0℃的冷冻盐水 间接冷却将氯乙烯全部冷凝下来，借位差进入成 品贮槽9中，根据聚合装置需要，借氯乙烯气化 槽中单体的气化压力，将成品单体间歇压送至聚 合装置使用。
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几种化合物的沸点
压力 (MPa)
乙炔 氯乙烯 乙醛 氯乙烷 二氯乙烷 -84 -53 -13.9 35 20.2 70 12.3 63 83.5 147
0.1 0.5
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二、氯乙烯精馏的原理
液体混合物的精馏过程，是基于不同组成混
合物的不同物质具有不同的挥发度，也就是具有
回流比
是指精馏段内液体回流量与塔顶馏
出液量之比，是表征精馏塔效率的主要参数之一。
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(四)氯乙烯精馏的工艺控制指标 低沸塔压力(表压) 低沸塔塔顶温度 高沸塔压力(表压) 高沸塔塔釜温度 0.5~0.55MPa 15~30℃ 0 .25~0.35MPa 不得超过系统压力
下相应液化点加8℃(一般30℃左右) 精氯乙烯纯度 ＞99.9 %， 含乙炔＜0.001 %
学习目标
知识目标
1.理解氯乙烯精馏的目
能力目标
1.会识读氯乙烯精馏系统 的工艺流程 2.会进行低沸塔操作、高 沸塔操作和系统的开车准备 操作、开车操作、停车操作 及正常操作 3.会对系统的常见异常情 况进行分析处理
的、精馏的原理、精馏
条件的选择及精馏主要 设备的结构和工作原理 2.学会氯乙烯精馏系统 主要设备和系统的操作 方法。
液的沸点下降很快。
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低沸塔若在较低压力或常压下操作，则全凝器温 度需要降低到-1~-20℃，尾气冷凝器温度甚至需要降 低到-55℃以下，塔底温度必须控制在0~ -5 ℃左右。 将增加氯乙烯产品的电耗和生产成本；用于塔 釜加热的热载体需选用特殊的化合物；粗氯乙烯必 须严格脱水干燥，否则微量的水分都会引起精馏系 统结冰而堵塞；考虑氯乙烯压缩机的许用压缩比； 设备机械强度的提高带来的建设投资费用增加等。
(二)管理范围
从油分离器至送料泵出口管的所有设备、管 道、阀门、仪表、电气等均属本系统管理。
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(三)开车前的准备工作 ① 检查系统 否完整好用。 ② 试压捉漏 用压缩机送来压缩空气进行系统 检查设备、管道、阀门和仪表是
试压、捉漏后，利用压力进行系统吹除铁屑等杂物。 ③ 置换系统 按流程用氮气置换系统内空气至
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自高沸塔底分离收集到的1，1-二氯乙烷为 主的高沸点物质，间歇排放入高沸物受槽，并由 填料式蒸馏塔(又称Ⅲ塔)回收其中的氯乙烯或 40~70℃的馏分(图中未标出)
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六、氯乙烯精馏系统的操作
(一)生产任务 本系统的主要生产任务是将压缩岗位送来的 粗氯乙烯气体，经两次精馏，除去其中的低沸物 和高沸物，再经固碱干燥除去H2O、HCl和铁离子， 制得99.9%以上的精氯乙烯液态产品。
沸点物质的氯乙烯在35~45℃下沸腾气化。
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高沸塔 高沸塔所处理的氯乙烯一高沸点物混 合液，因高沸点物的存在，使混合物沸点相应地比 低沸塔混合物高(主要高沸点物的沸点范围在 21~113.5℃)，所以可适当降低操作压力。 选择操作压力(表压)2.5~3.5atm。塔顶的高纯
度氯乙烯气体，可用工业水或0℃盐水作冷媒，于
炔和其它低沸点馏分(包括惰性
气体)的精馏塔。图为板式塔的
总体结构图
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该塔主要由三部分组成， 即塔顶冷凝器1、塔节(身)3 和加热釜5，为便于清理换热 器的列管和塔盘构件，采用 法兰连接的可拆结构。
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每个塔节安装4块塔盘，共有40~44块塔盘；经全 凝器冷凝的氯乙烯液体自上面第四块塔板加入，即精 馏段为4块塔板，提馏段为40块塔板；其塔顶回流液 应包括塔顶冷凝器内回流和尾气冷凝器外回流两部分。
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尾气放空含氯乙烯 尾气放空含乙炔 尾气放空含氧 送料压力(表压) 尾气回收吸附温度
≤36mg/m3 ≤120mg / m3 分析含氧≤3% ≤0.6MPa ≤30℃
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四、氯乙烯精馏设备的识别
(一)低沸塔 又称为乙炔塔或初馏塔，
是用来从粗氯乙烯中分离出乙
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低沸塔 一般选择操作压力在0.5 ~ 0.6MPa左
右。使粗氯乙烯气体的冷凝可采用工业水或0℃盐水，
于20~40℃下冷凝成液体后加入低沸塔；塔顶尾气冷
凝器则可采用-20~ -35℃冷冻盐水，使含乙炔量较高
的蒸气混合物在-15~-25 ℃下冷凝，作为塔顶的回流；
塔底加热釜则可用转化器热水作热媒加热，使含高
器5，其冷凝液主要含有氯乙烯及乙炔组分，作为回
流液返入低沸塔顶部；不冷凝气体也由塔顶经全凝器 通入尾气冷凝器处理；低沸塔底部的加热釜借转化器 循环热水来进行间接加热，以将沿塔板下流的液相中
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的低沸物蒸出；已经脱除低沸物的氯乙烯借位差
送入中间槽4；尾气冷凝器(用-35℃冷冻盐水冷却)
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五、氯乙烯精馏工艺流程的识读
任务三 氯乙烯单体的精馏
由压缩机送来的粗氯乙烯，首先进入全凝器1a， 1b，借工业水或0℃的冷冻盐水进行间接冷却，使大 部分氯乙烯气体冷凝液化；液体氯乙烯借位差进入水
分离器2，借密度差连续分层，除水后进入低沸塔3；
全凝器中未冷凝气体(主要为惰性气体)进入尾气冷凝
分气化和部分冷凝。塔顶部的蒸气所含易挥发组分
(低沸点组分)较多，温度也低些；塔底部的液体所
含难挥发组分(高沸点组分)较多，温度也较高些。
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以低沸塔某一层塔板为例，当上层塔板下流的液
体(含有较多的易挥发乙炔)与下层塔板上升的蒸气
(含有较少的易挥发乙炔)接触时，两者发生了气液相
之间的热量和物质传递，使易挥发组分乙炔以扩散方
任务三 氯乙烯单体的精馏
若塔顶温度或塔釜温度过高，则使塔顶馏分 中氯乙烯浓度上升，增加尾气冷凝器的负荷，以 致降低分馏收率。 高沸塔 若塔釜温度过高，易使塔底馏分
中的高沸物蒸出，使塔顶馏分（作为高纯度单
体）的高沸物含量增加；使蒸出釜列管中液面
下降，导致多氯烃的分解、炭化和结焦，影响
传热效果。
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