CN217392358U - 氯乙烯生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种氯乙烯生产系统，属于聚氯乙烯生产技术领域，包括：前转化器、后转化器、后处理单元、热水单元和冷剂单元；前转化器和后转化器的结构一样，且均设置有立罐式壳体、第一折流板和第二折流板，第一折流板和第二折流板均为中空结构，且第一折流板和第二折流板将立罐式壳体的内部在纵向上分割成三个独立的换热空间，每个换热空间均设置有热介质进口和热介质出口；前转化器和后转化器的热介质进口和热介质出口分别与热水单元连接；冷剂单元包括冷剂储罐、冷剂泵和冷剂冷凝器。本实用新型的氯乙烯生产系统，解决了现有氯乙烯生产系统的转化器温度过高、触媒易烧结失效、触媒消耗高且使用寿命短、氯乙烯产率低、生产成本高的问题。

Description

氯乙烯生产系统

技术领域

本实用新型涉及聚氯乙烯生产技术领域，尤其涉及一种氯乙烯生产系统。

背景技术

聚氯乙烯是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，在建筑材料、工业制品、日用品、地板砖、人造革、包装膜、瓶、电线电缆、发泡材料、纤维等方面均有广泛应用。氯乙烯是聚氯乙烯及其共聚物制备的原料，是全球三大合成树脂制备材料之一。目前全球主流的氯乙烯合成技术有两个重要分支，即乙烯氧氯化法以及乙炔氢氯化法。在中国特有的能源结构下，电石乙炔法在合成PVC产业中有很好的发展远景。

目前，氯乙烯通过电石乙炔法生产，乙炔法以乙炔和氯化氢为原料，在氯化汞触媒(氯化汞负载于活性炭上)作用下反应合成氯乙烯单体，氯乙烯单体聚合得到PVC。而在氯乙烯生产线中，转化器为关键设备之一，转化器的正常运行对于生产线的生产能力起关键性作用。实际生产中，向转化器中通入氯化氢和乙炔，乙炔与氯化氢混合气体在转化器中经过触媒进行转化，反应生产氯乙烯。氯化氢和乙炔反应需要高温，为满足反应所需温度，氯乙烯转化器内部通入有高温水进行加热，又因为氯乙烯和乙炔反应为放热反应，因此在氯乙烯转化器内部还设置有散热装置。

现有的氯乙烯转化器内部通入大量流动的高温水，在加热的同时还将反应所产生的热能带走，但是由于常规的转化器仅有一路冷却介质的进出口，无法及时根据生产负荷放出反应热量的变化对内部空间进行冷却调节，易产生局部过热、热量转移不及的问题，从而容易造成转化器温度过高、触媒易烧结失效、触媒消耗高等问题，无形中降低了氯乙烯的产率，增加了生产成本，同时触媒能否正常高效使用以及其使用寿命的长短，直接关系到氯乙烯的产率及整个聚氯乙烯合成的产量。因此，提供一种稳定运行、转化器高效工作、氯化汞触媒消耗低的氯乙烯生产系统对氯乙烯生产及聚氯乙烯生产均具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型提供一种氯乙烯生产系统，用以解决现有氯乙烯生产系统的转化器温度过高、触媒易烧结失效、触媒消耗高且使用寿命短、氯乙烯产率低、生产成本高的问题。

具体地，本实用新型提供一种氯乙烯生产系统，包括：前转化器、后转化器、后处理单元、热水单元和冷剂单元；

上述前转化器和后转化器的结构一样，且均设置有立罐式壳体、第一折流板和第二折流板，第一折流板和第二折流板均为中空结构，且第一折流板和第二折流板将立罐式壳体的内部在纵向上分割成三个独立的换热空间，每个换热空间均设置有热介质进口和热介质出口；

上述前转化器的原料气入口与乙炔氯化氢混合气输送管路连接，前转化器和后转化器串联连接；后转化器的粗品气出口与用于纯化氯乙烯的后处理单元连接；

上述前转化器和后转化器的热介质进口和热介质出口分别与热水单元连接；冷剂单元包括冷剂储罐、冷剂泵和冷剂冷凝器，冷剂泵用于通过工艺管路将冷剂储罐中的冷剂分别输送至前转化器和后转化器的第一折流板和第二折流板；第一折流板和第二折流板分别与冷剂冷凝器的热料入口连接，冷剂冷凝器的热料出口与冷剂储罐连接。

进一步优选的，后处理单元包括依次连接的除汞器、石墨冷却器、脱酸塔、碱洗塔和气液分离器。

进一步优选的，热水单元包括热水塔和热水泵，热水泵用于通过工艺管路将热水塔中的热水分别输送至前转化器和后转化器的热介质进口，前转化器和后转化器的热介质出口分别与热水塔的回水口连接。

进一步优选的，立罐式壳体内还设置有分别位于其上部的上管板和位于其下部的下管板，第一折流板和第二折流板设置于上管板和下管板之间；上管板和下管板之间设置有多个列管，列管中填装有氯化汞触媒；紧邻下管板设置有氯化汞触媒支撑座。

进一步优选的，立罐式壳体的上下两端设置有椭圆形封头，上端的椭圆形封头上设置有原料气入口，下端的椭圆形封头上设置有粗品气出口，原料气入口和粗品气出口通过列管的管程连通。

进一步优选的，氯化汞触媒支撑座的底部为防腐支架，防腐支架与下管板之间由上至下分层放置有填料、玻璃棉和丝网，填料为活性炭或瓷环。

进一步优选的，每个换热空间的热介质进口在垂直方向上位于热介质出口的下方，且径向位置相对立。

进一步优选的，原料气入口处固定连接有原料气分布器，原料气分布器由固定直径的气体进口管、锥形渐缩管和锥形渐扩管组成；气体进口管与原料气入口固定连接；气体进口管上周向均匀分布有多个排气缝，每个排气缝外侧均设置有导流叶片。

进一步优选的，每个导流叶片与对应的排气缝的切线方向的夹角为40°-60°，且呈顺时针或逆时针排列。

进一步优选的，锥形渐缩管和锥形渐扩管完全对称，且锥形渐缩管和锥形渐扩管的连接处的管径等于原料气入口的管径。

本实用新型提供的氯乙烯生产系统，通过前转化器、后转化器、后处理单元、热水单元和冷剂单元的相互配合，实现的有益效果如下：

1)本实用新型的氯乙烯生产系统，通过转化器和热水单元、冷剂单元的配合使用，提供不同的换热介质，提高了转化器的换热效率，减少转化器中局部高温带来的触媒烧结失效、应力腐蚀现象，增强了转化器的冷却能力，使得乙炔催化转化率提升，触媒使用寿命延长、利用率提高，具有降耗增产、节约资源的效果。

2)本实用新型中通过后处理单元的除汞和除酸，能将转化器排出的粗氯乙烯中夹带的汞、氯化氢等杂质除去，能提供高纯度的氯乙烯产品。同时，还能利用后处理单元在转化器更换汞触媒时，回收两台转化器中残留的氯乙烯气体，避免其外排造成的环境污染和资源浪费，进而提高氯乙烯的产量，具有降耗增产的效果。

3)本实用新型的转化器通过中空结构的第一折流板和第二折流板和冷剂单元的配合使用，达到增强转化器的冷却能力、降低转化器内部温度、维持转化器反应温度稳定的目的，因此降低了热水单元的运行负荷，减小了热水供应量和热水动力设备的能耗，具有提效降耗的作用。

4)本实用新型的转化器通过原料分布器，使得原料气在转化器上端的椭圆形封头内产生顺时针或逆时针的环流，促使原料气在立罐式壳体上端的椭圆形封头内分布更加均匀，避免了原料气在椭圆形封头的中部集中的情况，增加了原料气的混合均匀性，同时还能使原料气不会对原料气入口位置对应的上管板和列管造成冲击，表现出气体分配均匀、操作稳定、操作弹性大、提高转化率的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的氯乙烯生产系统的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的氯乙烯生产系统的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的转化器的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的转化器的原料气分布器的结构示意图；

图5为图4的A-A面的剖视图。

附图标记说明：

1、前转化器，2、后转化器，3、冷剂储罐，4、冷剂泵，5、冷剂冷凝器，6、除汞器，7、石墨冷却器，8、脱酸塔，9、碱洗塔，10、气液分离器，11、热水塔，12、热水泵；

101、立罐式壳体，102、第一折流板，103、第二折流板，104、热介质进口，105、热介质出口，106、原料气入口，107、粗品气出口，108、上管板，109、下管板，1010、列管，1011、氯化汞触媒支撑座，1012、原料气分布器；

1101、防腐支架，1102、填料，1103、玻璃棉，1104、丝网，1201、气体进口管，1202、锥形渐缩管，1203、锥形渐扩管，1204、排气缝，1205、导流叶片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。除非另作定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。除非另行指出，“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1所示，本实用新型的氯乙烯生产系统，包括：前转化器1、后转化器2、后处理单元、热水单元和冷剂单元；

前转化器1和后转化器2的结构一样，且均设置有立罐式壳体101、第一折流板102和第二折流板103，第一折流板102和第二折流板103均为中空结构，且第一折流板102和第二折流板103将立罐式壳体101的内部在纵向上分割成三个独立的换热空间，每个换热空间均设置有热介质进口104和热介质出口105；

前转化器1的原料气入口106与乙炔氯化氢混合气输送管路连接，前转化器1和后转化器2串联连接；后转化器2的粗品气出口107与用于纯化氯乙烯的后处理单元连接；

前转化器1和后转化器2的热介质进口104和热介质出口105分别与热水单元连接；冷剂单元包括冷剂储罐3、冷剂泵4和冷剂冷凝器5，冷剂泵4用于通过工艺管路将冷剂储罐3中的冷剂分别输送至前转化器1和后转化器2的第一折流板102和第二折流板103；第一折流板102和第二折流板103分别与冷剂冷凝器5的热料入口连接，冷剂冷凝器5的热料出口与冷剂储罐3连接。

本实用新型的氯乙烯生产系统采用了乙炔与氯化氢加成法制氯乙烯。乙炔与氯化氢加成法，是将乙炔气和氯化氢气体混合，摩尔比控制在CH≡CH:HCl＝1:1.05～1，干燥的乙炔气和氯化氢气体的混合气进入转化器，在氯化汞触媒的作用下，氯化氢和乙炔反应生成氯乙烯，反应式为：

且反应需在110-180℃条件下进行。

在实际生产中，原料气-乙炔氯化氢混合气进入转化器的立罐式壳体101后，在氯化汞触媒的催化作用下进行反应，反应会释放大量热量，如不及时移走反应热，会导致转化器内局部温度过高(200-300℃)，转化器易产生触媒烧结失效、应力变形腐蚀等现象。因而，本实用新型中，通过折流板将立罐式壳体101的内部在纵向上分割成三个独立的换热空间，且每个换热空间均设置有热介质进口104和热介质出口105，通过热水单元提供的热水作为反应期间的冷却介质，保证能充分利用热水将反应热及时移出，热水在三进三出形成的三个独立的换热空间中高效畅通，相较于一进一出的单个换热空间，提高了转化器的换热效率，减少局部高温受热带来的触媒烧结失效、应力腐蚀现象，从而延长了触媒和转化器的使用寿命，保证转化器的稳定运行。

虽然在转化器的换热空间中有循环不断的热水持续换热带走反应热，但由于气相反应是在热导率小的活性炭上进行的，传热系数很小，反应热不容易从触媒载体-活性炭上传递释放出来，造成热水供应量非常大才能满足工艺要求，因而热水单元的热水动力设备的能耗较大；且转化器换热效率偏低，也会为了控制反应温度而降低加工量，导致氯乙烯的产量偏低。

本实用新型中通过设置中空结构的第一折流板102和第二折流板103，并且向第一折流板102和第二折流板103中通入冷剂单元提供的冷剂来与反应物料和触媒载体进行换热，达到了增强转化器冷却能力的目的，并且不受转化器体积的影响和限制。冷剂单元的冷剂泵4将冷剂储罐3中的冷剂(如庚烷或80℃的热水)泵送至第一折流板102和第二折流板103的入口，物料在流经第一折流板102和第二折流板103时，与其中温度低于热水的冷剂进行换热被冷却，冷剂吸热后排出第一折流板102和第二折流板103，然后带出反应热的冷剂在冷剂冷凝器5被冷却，并送至冷剂储罐3中进行存储和循环。

通过第一折流板102和第二折流板103和冷剂单元的配合使用，达到增强转化器的冷却能力、降低转化器内部温度、维持转化器反应温度稳定的目的，因此降低了热水单元的运行负荷，减小了热水供应量和热水动力设备的能耗，具有提效降耗的作用，也一定程度上避免了大流量高压力的热水更易发生渗漏的情况，从而避免了热水渗漏对触媒和反应效率的不利影响。

本实用新型的氯乙烯生产系统，通过转化器和热水单元、冷剂单元的配合使用，提供不同的换热介质，提高了转化器的换热效率，减少转化器中局部高温带来的触媒烧结失效、应力腐蚀现象，增强了转化器的冷却能力，使得乙炔催化转化率提升，触媒使用寿命延长、利用率提高，具有降耗增产、节约资源的效果。

参见图2所示，作为一种优选实施方式，后处理单元包括依次连接的除汞器6、石墨冷却器7、脱酸塔8、碱洗塔9和气液分离器10。

首先，转化器的粗品气出口107排出的含汞的粗氯乙烯经除汞器6除汞后，能确保最终得到汞含量不超标的氯乙烯产品，且氯化汞触媒的载体-活性炭能回收循环利用，可实现涉汞固体的循环利用及无废固排放。石墨冷却器7的耐腐蚀性能好，脱汞的粗氯乙烯中还夹带有少量未反应的氯化氢，利用石墨冷却器7的耐酸性和热传导作用，能充分冷却脱汞的粗氯乙烯的同时，还能保证石墨冷却器7不被氯化氢腐蚀，延长设备的使用寿命和氯乙烯生产系统的运行时间。

然后，通过后处理单元的脱酸塔8和碱洗塔9，能去除脱汞的粗氯乙烯中夹带的少量未反应的氯化氢，最终得到纯度较高的氯乙烯产品。其中，脱酸塔8可以是水洗塔，通过喷淋水循环洗脱的方式将氯化氢吸收，再排出脱酸后的粗氯乙烯；也可以使用浓度较低的盐酸溶液(如工厂氯化氢合成工段产出的浓度为21wt％左右的盐酸)进行洗脱，氯化氢被吸收后，脱酸后的粗氯乙烯排出，用于洗脱的盐酸溶液循环使用，在循环过程中，由于不断吸收氯化氢，浓度会慢慢上升，待浓度上升至30wt％以上后，可将该部分盐酸溶液排出系统，作为副产物进行售卖。脱酸后的粗氯乙烯再经过碱洗塔9，碱洗介质为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液，通过酸碱中和反应将残余的氯化氢去除，进一步提高氯乙烯产品的纯度。

最后，通过后处理单元的气液分离器10将碱洗得到的氯乙烯中夹带的水分去除，氯乙烯产品送去聚氯乙烯生产工段或氯乙烯储罐，分离的污液送往废液处理工段。同样的，在前转化器1和后转化器2进行触媒更换时，两台转化器中残留的氯乙烯气体也能通过后处理单元进行纯化，然后送入氯乙烯储罐中，完成对该部分氯乙烯的回收，从而避免更换触媒时，两台转化器中残留的氯乙烯气体外排后造成的环境污染和资源浪费，进而提高氯乙烯的产量，具有降耗增产的效果。

作为一种优选实施方式，热水单元包括热水塔11和热水泵12，热水泵12用于通过工艺管路将热水塔11中的热水分别输送至前转化器1和后转化器2的热介质进口104，前转化器1和后转化器2的热介质出口105分别与热水塔11的回水口连接。

在本实用新型中，热水单元送至热介质进口104的热水(温度为96℃左右)在反应前期作为加热介质，能提供反应所需的温度，使得反应能顺利启动；反应开始后，由于反应为放热反应，除了少部分热量通过转化器的器壁散失外，绝大部分热量靠循环的热水移走，因而热水变成了冷却介质，用于转移走反应热并控制反应温度，从热介质出口105排出的热水温度不低于99℃，甚至部分热水吸热汽化为蒸汽。吸收反应热后的热水返回至热水塔11内降温，然后再次返回转化器中继续循环。

参见图3所示，作为一种优选实施方式，立罐式壳体101内还设置有分别位于其上部的上管板108和位于其下部的下管板109，第一折流板102和第二折流板103设置于上管板108和下管板109之间；上管板108和下管板109之间设置有多个列管1010，列管1010中填装有氯化汞触媒；紧邻下管板109设置有氯化汞触媒支撑座1011。

作为一种优选实施方式，立罐式壳体101的上下两端设置有椭圆形封头，上端的椭圆形封头上设置有原料气入口106，下端的椭圆形封头上设置有粗品气出口107，原料气入口106和粗品气出口107通过列管1010的管程连通。

在本实用新型的转化器中，氯化汞触媒是填装在列管1010中的，因此，原料气(即乙炔氯化氢混合气)在转化器的管程中被氯化汞触媒催化并发生反应，从而生成氯乙烯。另外的，立罐式壳体101的上下两端的封头也能均设置为锥形封头；还可以上端采用椭圆形封头，下端采用锥形封头。

作为一种优选实施方式，氯化汞触媒支撑座1011的底部为防腐支架1101，防腐支架1101与下管板109之间由上至下分层放置有填料1102、玻璃棉1103和丝网1104，填料1102为活性炭或瓷环。

为防止氯化汞触媒从列管1010中掉落而堵塞转化器的粗品气出口107，或造成氯化汞触媒的流失，设置的氯化汞触媒支撑座1011能够通过孔隙度不同的填料1102、玻璃棉1103和丝网1104对触媒进行固定，即使产品气流速过快，将氯化汞触媒从列管1010中吹出，但在氯化汞触媒支撑座1011中仍然能将其拦截，既能保证掉落的触媒颗粒不会堵塞转化器，也不会造成转化器的出口阻力增大，又能维持转化器中氯化汞触媒的数量，稳定触媒的催化效率。

作为一种优选实施方式，每个换热空间的热介质进口104在垂直方向上位于热介质出口105的下方，且径向位置相对立。

具体的，每个换热空间的热介质为液体热水，由于转化器为立罐式结构，原料气在转化器中是由上至下流动的，每个换热空间中的热介质进入换热空间后则是由下向上堆积流动，两者在列管1010内外逆向流动并进行换热，有利于每个换热空间中列管1010的充分换热，并通过通入低压热水利用热水的汽化潜热带走转化反应热。其中，每个换热空间的成对的热介质进口104和热介质出口105连接的管路上都设有调节热介质流量的阀门，通过调节管路中的热介质流量和流速，及时调整和控制转化器中的反应温度。

参见图3、图4和图5所示，作为一种优选实施方式，原料气入口106处固定连接有原料气分布器1012，原料气分布器1012由固定直径的气体进口管1201、锥形渐缩管1202和锥形渐扩管1203组成；气体进口管1201与原料气入口106固定连接；气体进口管1201上周向均匀分布有多个排气缝1204，每个排气缝1204外侧均设置有导流叶片1205。

本实用新型中的原料气分布器1012连通原料气入口106，原料气进入原料气分布器1012后，由于锥形渐缩管1202的聚拢作用，使得部分原料气需要通过气体进口管1201上设置的排气缝1204排出，再经过导流叶片1205的引导和挡推，使得这部分原料气分散在立罐式壳体101上端的椭圆形封头内，避免了原料气在椭圆形封头的中部集中的情况。而余下的部分原料气则通过锥形渐缩管1202进入锥形渐扩管1203中，在锥形渐扩管1203中由于流速降低体积膨胀使得原料气的压力降降低，从而由锥形渐扩管1203排出的原料气能更加均匀地分布至立罐式壳体101上端的椭圆形封头内，而不会对原料气入口106位置对应的上管板108和列管1010造成冲击。

参见图5所示，作为一种优选实施方式，每个导流叶片1205与对应的排气缝1204的切线方向的夹角为40°-60°，且呈顺时针或逆时针排列。

作为一种优选实施方式，锥形渐缩管1202和锥形渐扩管1203完全对称，且锥形渐缩管1202和锥形渐扩管1203的连接处的管径等于原料气入口106的管径。

本实用新型的原料气分布器1012，在气体进口管1201部分利用了切向环流原理，导流叶片1205的设计使原料气沿着导流叶片1205的角度流动，原料气沿气体进口管1201的切向导出，进而产生顺时针或逆时针的环流，促使原料气在立罐式壳体101上端的椭圆形封头内分布更加均匀；锥形渐扩管1203则使得高速进入转化器的原料气在管道中缓慢均匀扩张，具有一定的缓冲降压作用；该原料气分布器1012还增加了原料气的混合均匀性，增加了转化率，还具有气体分配均匀、操作稳定、操作弹性大的优点。

需要说明的是，本实用新型的转化器还包括本领域常规设置的手孔、吊耳、排气口、排污口、温度测量口等，在此不再赘述。

以下结合具体的实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实施例的氯乙烯生产系统，具体工作时的运行流程如下：

1)通过乙炔氯化氢混合气输送管路将80℃左右的乙炔氯化氢混合气送入前转化器1的原料气入口106，在通过前转化器1中填装有氯化汞触媒的多个列管1010时，在氯化汞的催化作用下，乙炔和氯化氢合成氯乙烯，形成的产品气(包括氯乙烯和未反应完全的乙炔氯化氢混合气)通过前转化器1的粗品气出口107送往后转化器2的原料气入口106，未反应完全的乙炔氯化氢混合气在后转化器2的列管1010中，合成氯乙烯，最终形成的粗氯乙烯从后转化器2的粗品气出口107排出，通过管路送往后处理单元。

其中，由于前转化器1和后转化器2结构一样，且其中发生的反应也相同，两者的运行流程也相同，以前转化器1的运行步骤为例，具体如下：

1.1)原料气(即乙炔氯化氢混合气)通过原料气入口106后，进入转化器的原料气分布器1012中，在原料气分布器1012的中部设置的锥形渐缩管1202的聚拢作用下，部分原料气通过上部的气体进口管1201上设置的排气缝1204排出，再经过与对应的排气缝1204的切线方向夹角为40°-60°的导流叶片1205的引导和挡推，使得这部分原料气沿气体进口管1201的切向导出，进而产生顺时针或逆时针的环流，促使原料气分散在立罐式壳体101上端的椭圆形封头内，避免了原料气在椭圆形封头的中部集中的情况。而余下的部分原料气则通过中部的锥形渐缩管1202进入下部的锥形渐扩管1203中，在锥形渐扩管1203中由于流速降低体积膨胀使得原料气的流速减缓，压力降低，从而由锥形渐扩管1203排出的原料气能更加均匀地分布至立罐式壳体101上端的椭圆形封头内，而不会对原料气入口106位置对应的上管板108和列管1010造成冲击。

1.2)分散在立罐式壳体101上端的椭圆形封头内的原料气通过上管板108，进入与上管板108连接的多个列管1010的管程中，在列管1010中，氯化氢和乙炔合成转化为氯乙烯，形成的产品气向下穿过列管1010和下管板109后，在氯化汞触媒支撑座1011中流动时，依次通过氯化汞触媒支撑座1011中的填料1102、玻璃棉1103和丝网1104，既能保证氯化汞触媒支撑座1011能将掉落的氯化汞触媒拦截，不会造成转化器的出口阻力增大，又能维持转化器中氯化汞触媒的数量，稳定触媒的催化效率。产品气最终通过下端的椭圆形封头上的粗品气出口107排出。

1.3)在通入原料气前，为提供对应的反应温度以启动反应，通过热水单元的热水泵12，将热水塔11中的热水输送至由第一折流板102和第二折流板103分割成的三个换热空间中，热水通过每个换热空间对应的热介质进口104，在换热空间的壳程中充满96℃左右的热水。原料气通入转化器并开始反应后，热水变为吸收大量反应热的冷却介质，吸收反应热后的热水从热介质出口105排出，并返回至热水塔11内降温，然后再次返回转化器中继续循环。

1.4)现有技术中，虽然有通过缩小列管1010直径和管间距以增加布管密度，从而增加换热接触面积的方式，但是这种方式受转化器体积的限制，列管1010数量增加带来的冷却效果增强并不显著。为了在不受转化器体积限制的情况下，进一步增强转化器的冷却效果，转化器中的第一折流板102和第二折流板103设置为中空结构，并且在反应期间，向第一折流板102和第二折流板103中通入冷剂单元提供的冷剂来与列管1010进行换热。冷剂单元的冷剂泵4将冷剂储罐3中的冷剂(如庚烷)泵送至第一折流板102和第二折流板103的入口，列管1010中的物料在流经第一折流板102和第二折流板103时，与其中低于热水温度的冷剂进行换热被冷却，冷剂吸热后排出第一折流板102和第二折流板103，然后带出反应热的冷剂在冷剂冷凝器5被冷却，并送至冷剂储罐3中进行存储和循环。

2)由后转化器2的粗品气出口107排出的粗氯乙烯，先进入后处理单元的除汞器6，在除汞器6除汞后，脱汞的粗氯乙烯进入石墨冷却器7中进行冷却，然后再送入脱酸塔8中，经过脱酸塔8中浓度较低的盐酸溶液(如工厂氯化氢合成工段产出的浓度为21wt％左右的盐酸)进行洗脱，并吸收粗氯乙烯中夹带的少量未反应的氯化氢，用于洗脱的盐酸溶液循环使用，在循环过程中，由于不断吸收氯化氢，浓度会慢慢上升，待浓度上升至30wt％以上后，可将该部分盐酸溶液排出系统，作为副产物进行售卖。

脱酸后的粗氯乙烯排至碱洗塔9中，在碱洗塔9中与喷淋下来的碱洗介质如氢氧化钠溶液接触，通过酸碱中和反应将残余的氯化氢去除，进一步提高氯乙烯产品的纯度。最后将碱洗得到的氯乙烯送入气液分离器10，将其中夹带的水分去除，氯乙烯产品送去聚氯乙烯生产工段或氯乙烯储罐，分离的污液送往废液处理工段。

需要说明的是，本领域技术人员在本实用新型的指导下，还能对上述系统做出部分修改设计。例如，系统内部的输送管道上在不同单元或装置、设备间设置有泵、压力传感器、流量计或温度传感器等，同时也设置有不同阀门，如泄压阀、调压阀、安全阀等用于调节和稳定整个系统压力的阀门，也可调节阀门的开度以调节管道内物料流量等。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种氯乙烯生产系统，其特征在于，包括：前转化器、后转化器、后处理单元、热水单元和冷剂单元；

所述前转化器和所述后转化器的结构一样，且均设置有立罐式壳体、第一折流板和第二折流板，所述第一折流板和所述第二折流板均为中空结构，且所述第一折流板和所述第二折流板将所述立罐式壳体的内部在纵向上分割成三个独立的换热空间，每个所述换热空间均设置有热介质进口和热介质出口；

所述前转化器的原料气入口与乙炔氯化氢混合气输送管路连接，所述前转化器和后转化器串联连接；所述后转化器的粗品气出口与用于纯化氯乙烯的所述后处理单元连接；

所述前转化器和所述后转化器的所述热介质进口和所述热介质出口分别与所述热水单元连接；

所述冷剂单元包括冷剂储罐、冷剂泵和冷剂冷凝器，所述冷剂泵用于通过工艺管路将所述冷剂储罐中的冷剂分别输送至所述前转化器和所述后转化器的所述第一折流板和所述第二折流板；所述第一折流板和所述第二折流板分别与所述冷剂冷凝器的热料入口连接，所述冷剂冷凝器的热料出口与所述冷剂储罐连接。

2.根据权利要求1所述的氯乙烯生产系统，其特征在于：所述后处理单元包括依次连接的除汞器、石墨冷却器、脱酸塔、碱洗塔和气液分离器。

3.根据权利要求1所述的氯乙烯生产系统，其特征在于：所述热水单元包括热水塔和热水泵，所述热水泵用于通过工艺管路将所述热水塔中的热水分别输送至所述前转化器和所述后转化器的热介质进口，所述前转化器和所述后转化器的热介质出口分别与所述热水塔的回水口连接。

4.根据权利要求1所述的氯乙烯生产系统，其特征在于：所述立罐式壳体内还设置有分别位于其上部的上管板和位于其下部的下管板，所述第一折流板和所述第二折流板设置于所述上管板和所述下管板之间；

所述上管板和所述下管板之间设置有多个列管，所述列管中填装有氯化汞触媒；紧邻所述下管板设置有氯化汞触媒支撑座。

5.根据权利要求4所述的氯乙烯生产系统，其特征在于：所述立罐式壳体的上下两端设置有椭圆形封头，上端的所述椭圆形封头上设置有原料气入口，下端的所述椭圆形封头上设置有粗品气出口，所述原料气入口和所述粗品气出口通过所述列管的管程连通。

6.根据权利要求4所述的氯乙烯生产系统，其特征在于：所述氯化汞触媒支撑座的底部为防腐支架，所述防腐支架与所述下管板之间由上至下分层放置有填料、玻璃棉和丝网，所述填料为活性炭或瓷环。

7.根据权利要求1所述的氯乙烯生产系统，其特征在于：每个所述换热空间的所述热介质进口在垂直方向上位于所述热介质出口的下方，且径向位置相对立。

8.根据权利要求1-7任一项所述的氯乙烯生产系统，其特征在于：所述原料气入口处固定连接有原料气分布器，所述原料气分布器由固定直径的气体进口管、锥形渐缩管和锥形渐扩管组成；

所述气体进口管与所述原料气入口固定连接；

所述气体进口管上周向均匀分布有多个排气缝，每个所述排气缝外侧均设置有导流叶片。

9.根据权利要求8所述的氯乙烯生产系统，其特征在于：每个所述导流叶片与对应的所述排气缝的切线方向的夹角为40°-60°，且呈顺时针或逆时针排列。

10.根据权利要求8所述的氯乙烯生产系统，其特征在于：所述锥形渐缩管和所述锥形渐扩管完全对称，且所述锥形渐缩管和所述锥形渐扩管的连接处的管径等于所述原料气入口的管径。

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