聚氯乙烯装置VCM气相脱水工艺设计.pdf

毕业设计 8 万吨年聚氯乙烯装置VCM 气相脱水工艺设计 第一章 概述 青海氯碱化工公司“十二五”规划中，聚氯乙稀产品有很大的发展，其中一个发展阶 段是：聚氯乙稀生产规模由目前的4 万吨/年扩大到8 万吨/年。本设计课题－聚氯乙稀装 置VCM 气相脱水工艺,是这个大项目派生出来的一个子项目，所谓氯乙烯气相脱水工艺， 就是氯乙烯在气相状态时利用降温减湿，固碱吸湿，硅胶等吸附氯乙烯中的水,进而来脱 除氯乙烯中的水分。这一工艺中有固碱吸湿过程（即固碱干燥）。固碱干燥实质上是通过 形成高浓度碱液，减小水在气相中的分压，来达到干燥目的。固碱不仅能吸湿脱水，而且 能进一步除掉氯乙烯中夹带的微量氯化氢及铁，减轻酸腐蚀，延长设备的使用寿命，还能 除掉从聚合过程中回收的氯乙烯中的微量活性分子。这样节能减少精馏塔中的自聚物，改 善精馏操作状态，延长精馏操作周期，减少因精馏操作不良引起的停工时间和停工物料损 失，从而氯乙烯单体的产量和质量。所以也可以这么说，VCM 气相脱水项目也是提高VCM 单体质量的项目，具有一定的操作价值和研究意义。 1.1 气体减湿技术概述 气体减湿，即降低气体湿度，是一种属于热质传递过程的单元操作。在化工生产中， 干燥操作所用的热气流在加热前常需经过减湿处理，以提高热能利用率；有些经过水冷的 气体，也需经减湿处理才能进入下一过程。 减湿常用的方法有：①吸附除湿。使气体与固体吸附剂接触，气体所含水汽被吸附后， 湿度降低。选择适当吸附剂和操作流程，可将气体的湿度降得很低。吸附剂经再生后循环 使用。此法用于湿度较小而除湿要求较高的场合。②吸收除湿。使湿气体与某些水汽平衡 分压很低的液体接触，气体所含水汽被吸收而减湿。选择适当的吸收剂，可得到湿度很低 的气体。吸收剂通常可以再生。常用的吸收剂有三甘醇(C H O )、溴化锂、浓硫酸等。 6 14 4 ③压缩除湿。将气体压缩，因而提高了水汽分压，相应提高了露点，然后予以冷却，使水 汽凝结而减湿。④冷却除湿。湿气体在间壁式换热器中冷却。当温度降至露点以下时，部 分水汽凝结成水或霜，从而使气体减湿。根据所要求的减湿程度，冷却剂可用冷却水或各 种冷冻盐水（见载冷剂）。此种减湿方法通常用于空调器或其他类似装置。这些装置的优 点是性能稳定，使用方便；缺点是设备费用及操作费用都较高，低温时传热面结霜会使热 阻（见传热过程）增加。⑤升温减湿。用间壁式换热器将气体加热，使气体相对湿度减小， 可用于空气调节、通风等场合。若不允许温度升高，此法就不适用。⑥气液直接接触除湿。 使气体直接与温度低于减湿后气体露点的液体接触，气体所含水汽被部分冷凝进入液相， 气体得到减湿。此法虽不能得到湿度很低的气体，但其操作费用很低，特别适用于大量气 体的减湿。在工业上，除减湿要求较高的场合外，一般应优先采用此法。 1.2 本设计VCM 气相脱水技术概况 （1） 降温减湿 罗茨风机抽气柜中的VC，按规定流量送到冷却器，多余的VC 通过FIC/401 控制回流 至VC 气柜。规定流量的VC 在冷却器中冷却到5℃。冷却下来的水由集水器收集，以备回 收废水中的 VC。已冷却到 5℃的气相氯乙烯经过分离出液相水后进入固碱干燥器。此时 VC 气相含水量一般小于2500ppm。 （2） 固碱吸湿 含水量小于 2500ppm 的VC，进入固碱干燥器进一步除掉水份。此过程中放出热量， 由﹣5℃冷媒水通过冷却盘管和冷却夹套换热带走。干燥器底部有60℃的热水夹套，可对 沉降在底部的液碱进行加热，以免冬季液碱固化，不便于排放。经过固碱吸湿的气相 VC 进入硅胶干燥器，其含水量一般都小于600ppm。 第二章 物料衡算 2.1 物料衡算的已知条件 2.1.1 物料衡算的基础 本设计、项目是 8 万吨/年聚氯乙烯大项目中的一个子项目，这个大项目的部分过程 的物料消耗表见表2-1 表2-1 8 万吨/年聚氯乙烯项目的部分过程的物料消耗表 Vc 气柜 VC 气相脱水 VC 精馏 VC 聚合 出:含水 进:含水 出:脱水 进:脱水 出:精