氯乙酸精馏操作中的异常处理

付少华，黄 灿，周耀华，张故轩

（1.中国平煤神马集团开封东大化工有限公司，河南 开封 475003；2.开封华瑞化工新材料股份有限公司，河南 开封 475000）

一氯乙酸是重要的有机含氯中间体，在农药、医药、染料、日化、表面活性剂、化学试剂以及造纸化学品、纺织助剂、橡胶助剂、香料香精等方面具有广泛的应用。

在以醋酐催化醋酸氯化制取一氯乙酸的生产工艺中，为保证氯气反应完全和减少副产物二氯乙酸的含量，醋酸在氯化反应中是过量的，在氯化反应结束后，需要对氯化液中一氯乙酸和醋酸进行分离。精馏是分离液体均相混合物的典型单元操作之一，应用广泛，而醋酸和一氯乙酸的挥发性差异较大，精馏操作完全能够实现对醋酸和一氯乙酸的分离。

在精馏操作中，往往会出现压力、温度、物料波动、精馏效果不理想等方面的问题，因此需要对精馏操作的异常现象进行分析处理，以稳定生产。

1 精馏原理

把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。

精馏操作原理：由于液体混合物中所含的组分的沸点不同，当其在一定温度下部分汽化时，因低沸点物易于气化，故其在气相中的浓度较液相高，而液相中高沸点物的浓度较气相高。这就改变了气液两相的组成。当对部分汽化所得蒸汽进行部分冷凝时，因高沸点物易于冷凝，使冷凝液中高沸点物的浓度较气相高，而冷凝气中低沸点物的浓度比冷凝液中要高。这样经过一次部分汽化和部分冷凝，使混合液通过各组分浓度的改变得到了初步分离。如果多次的这样进行下去，最终在液相中留下的基本是高沸点的组分，在气相中留下的基本是低沸点的组分。由此可见，多次部分汽化和多次部分冷凝同时进行，就可以将混合物分离为纯或比较纯的组分。通过整个精馏过程，最终由塔顶得到高纯度的易挥发组分，塔釜得到的基本上是难挥发的组分。

常压下，一氯乙酸的沸点为189℃，醋酸沸点为118℃。因此，经过精馏操作，可在精馏塔塔顶得到高纯度的醋酸，塔底得到高纯度的一氯乙酸，从而实现一氯乙酸和醋酸的分离，分离出的醋酸又可返回继续进行氯化反应。

2 精馏操作的建立

精馏塔一般控制参数有塔顶/底压力、塔顶/釜温度、回流量、进料温度、进料组成、塔釜液位等。控制它们的目的是使塔顶馏分、塔釜残液符合工艺指标要求。精馏操作的控制方法及步骤为如下。

（1）塔压力调节。控制并稳定精馏塔压力是精馏操作的基础，为降低蒸汽消耗，节约能源，通常采用负压精馏，因此在有稳定的醋酸/一氯乙酸混合液进料后，塔压力决定了塔顶温度和塔底温度。塔压力的波动会造成塔温度的波动，进而会造成压力和温度的相互波动，同时影响塔釜液位、再沸器蒸汽量、冷凝器循环冷却水量等指标波动，形成恶性循环，因此精馏操作中压力的稳定控制相当重要；

（2）收集塔顶馏分并实现回流。随着塔压力的稳定控制，温度指标逐渐上升，塔顶开始大量稳定排出醋酸蒸汽并在冷凝器冷却成液态醋酸，馏出液罐液位逐渐上升，当馏出液罐液位达到35%时，启动回流泵开始向塔顶回流，随着塔负荷的提升，回流量逐渐提高，直至达到适宜回流比；

（3）塔顶产品采出。回流量满足要求后，塔顶温度逐渐接近工艺规定值，塔顶馏分经检测合格后，采出塔顶馏分，稳定馏出液罐液位至规定值；

（4）塔釜温度调节。当塔釜出现液面时，说明再沸器侧已充满液体，可以对再沸器服务侧进行蒸汽预热，预热完成后可根据塔负荷缓慢调节蒸汽流量，同时观察塔釜温度、塔压力、塔釜液面、塔顶温度、馏出液罐液面等参数的变化情况，避免出现大幅变化。塔釜温度达到工艺指标后根据塔釜液位采出塔底产品。

3 异常处理

（1）物料泄漏。由于一氯乙酸具有强腐蚀性，密封面或设备腐蚀都有可能造成泄漏，不但加剧腐蚀速度，而且会造成环保事故。所以，一旦巡回检查时发现有泄漏现象，要及时检查处理。如果发现密封面有轻微渗漏，可在系统降至常压后做紧固处理或更换垫片；如果密封面漏的很大，应当紧急停车，隔断泄漏点处物料流通，用蒸汽将酸性物料吹散和稀释，注意要穿戴好防护用品并站在上风向，最好2个人操作，一人处理，一人监护；如果发现是设备或管道腐蚀泄漏，应紧急停车，清空物料并置换干净，更换备用设备或管道；

（2）换热器漏。因操作不当或是设备老化等原因，塔顶冷凝器和再沸器都会有泄漏的可能。因该精馏操作为负压精馏，所以换热器服务侧的循环冷却水或蒸汽会漏入塔内，通过物料水分在线监测和中控化验分析可发现工艺指标异常。最简单的处理方法方法就是停车检修；

（3）仪表故障。精馏塔上温度和压力仪表因腐蚀或其他原因都会造成失灵，塔身因有多块仪表监控，所以一块表坏了可根据其他相关仪表来监控操；

（4）物料输送泵故障。如果因为跳闸，查明跳闸原因并人工复位启动；如果是回流泵故障又不能短时间启动时，应特别注意塔压力控制，并适当减少再沸器加热量，塔顶馏分一氯乙酸偏高对系统影响不是很大，但要密切监视馏出液罐液位，液位过高时要及时排除部分馏出液以维持正常运行。如果是釜液输送泵故障，备用泵短时间又开不起来，液面太高影响加热时，可从排空线排出部分釜液维持运行。如果物料泵长时间不能启动时，要减负荷甚至停车处理；

（5）蒸汽故障。加热蒸汽掉压甚至中断时，会严重影响工艺指标，因此出现短时蒸汽故障时，直接将釜液切入返工罐。如果长时间蒸汽故障，返工罐容量有限，则需要降负荷甚至停车处理；

（6）回流泵流量低。泵前过滤器堵塞、馏出液罐液面太低、泵出口阀门开度小、泵汽蚀等情况都可能造成泵流量低。要根据实际情况排查可能出现的原因并解决；

（7）塔内构件损坏。填料精馏塔易损坏的内件是填料、填料支撑件、分布器等，损坏情况大多为松动、破碎、变形，严重时构件掉下来，填料塌落等。出现这种损坏，可以从工艺上反映出来，如：负荷下降、塔顶或塔底馏出液不合格等。安装质量不好或者操作不当都会造成损坏，一旦损坏，只能减负荷运行或停车检修。

4 结语

国内外先进的大型氯乙酸生产装置基本上都要采用精馏操作来实现一氯乙酸和醋酸的分离，先进的精馏技术和规范化的精馏操作规程是实现物料分离不可或缺的手段。