电石乙炔法生产醋酸乙烯过程中精馏残渣有效成分的回收与废气综合处理

2022-08-03张东华安徽皖维高新材料股份有限公司

安徽科技 2022年7期

文/张东华（安徽皖维高新材料股份有限公司）

聚乙烯醇是开发潜力较大的基础化工材料，因其具有良好的纺丝性、成膜性、黏结性，在化工、纺织、塑料、造纸、制革、黏合、建筑等领域具有广泛用途。工业上，生产聚乙烯醇的主要原材料是醋酸乙烯，醋酸乙烯在催化剂的作用下发生聚合反应生成聚醋酸乙烯，聚醋酸乙烯通过醇解反应生成聚乙烯醇及相关副产物。醋酸乙烯的工业制备主要有石油乙烯法、天然气乙炔法、电石乙炔法，目前国内应用比较广泛的是电石乙炔法。电石乙炔法生产醋酸乙烯主要包括乙炔气发生和净化、醋酸乙烯的合成及精馏等工序[1]。由于主反应发生的同时还伴随着许多副反应，合成工段送来的反应液，除醋酸乙烯外还有未反应的醋酸及溶解的乙炔、乙醛、丁烯醛、醋酐等杂质，必须在精馏工序中加以分离，使醋酸乙烯纯度达到质量要求。本文研究醋酸乙烯生产过程中精馏残渣有效成分的回收与废气综合处理方法，以实现醋酸的高效回收及尾气环保排放。

一、研究现状

精馏工序的主要作用是将醋酸乙烯合成反应液中的醋酸乙烯分离出来，使其达到聚合工艺所规定的质量指标。研究表明，醋酸乙烯精馏残渣主要来自生产环节中的醋酸乙烯精制工段, 残渣中的有机物组分主要为醋酸及其他有机酸类, 其中醋酸的相对含量达到63.47%[2]。目前行业内对精馏残渣的主要处理方式是将其经简单蒸馏，送入堆池暂存后，交由有资质的危废处理单位进行处理。但简单蒸馏最多只能回收残渣中80%的醋酸，其余醋酸在暂存及转运的过程中不断挥发，对生产环境造成一定的不良影响。同时，醋酸乙烯的合成阶段，在乙炔气洗涤塔内通过次氯酸钠溶液对乙炔气的洗涤，乙炔气中的硫化氢、磷化氢、砷化氢等杂质被氧化生成硫酸、磷酸、砷酸等酸性物质，这些酸性物质以酸雾的形式夹带于乙炔气体中，加入氢氧化钠碱溶液，与乙炔气中所含酸性气体发生酸碱中和反应，生成可溶性盐。可溶性盐和未反应的氢氧化钠溶液一同排除，造成氢氧化钠溶液的浪费。以上两种处理方法均不太符合现代绿色发展的需求。因此，对醋酸乙烯生产过程中精馏残渣有效成分的回收与废气综合处理的方法进行研究，意义重大。

本文介绍的精馏残渣有效成分的回收与废气综合处理的装置及方法，是利用减压蒸馏的方法高效回收精馏残渣中的有效成分醋酸，而且使生产聚乙烯醇合成阶段产生的废碱液得到高效利用，在降低企业生产成本的同时，也让尾气得以无污染绿色排放。本方法主要包括轻重组分分离、轻组分冷却及废气碱洗和水洗等步骤。

二、精馏残渣中醋酸的回收

精馏残渣来自副产物以及未反应的原料等，一般具有易燃性、腐蚀性和高毒性，如不能得到有效利用和处置，可能会对环境造成污染[2]。为了解决精馏残渣中有效成分醋酸回收问题，通过设置包括残渣罐、U 型管、冷凝器、真空机组、馏出槽、馏出液送出泵、残渣池、碱洗塔、碱液循环泵、引风机、乙炔气洗涤塔和碱液补加泵的装置，按照轻重组分分离、轻组分冷却、废气的碱洗和水洗等过程完成。图1 为该装置流程图。

图1 精馏残渣有效成分回收与废气综合处理装置简图

将精馏残渣从残渣入口加入残渣罐中，真空机组将残渣罐抽为负压，控制U 型管以及夹套温度，使轻重组分分离，重组分包含焦油、阻聚剂对苯二酚和对苯醌等，夹带少量醋酸，轻组分主要为醋酸和水。残渣罐压力由真空机组控制为-45 kPa，残渣罐温度由U型管以及夹套所通入蒸汽量控制，一般为110 ℃。轻组分进入冷凝器，醋酸蒸汽被冷凝为醋酸液滴，经冷凝器液相出口、冷凝液入口进入馏出槽，由馏出液送出泵将液态醋酸送回收工段进行循环利用；冷凝器通过循环水进行冷却，水温在25 ℃左右；冷凝器气相入口处轻组分温度在110 ℃左右，冷凝器液相出口处冷凝液温度在50 ℃左右。

三、废气综合处理

电石生产乙炔过程中生成的乙炔气，工业净化多采用次氯酸钠，通过氧化反应进行净化[3]。中和反应过程结束后，过量的氢氧化钠与废碱液通常被直接排入污水处理系统，造成了氢氧化钠溶液的浪费。精馏残渣经分离后的重组分进入残渣池，渣浆中混有的醋酸气体经残渣池尾气入塔口进入碱洗塔下部，与通过碱液入塔口所加的碱液相混合，发生酸碱中和反应，实现对合成工段产生的废碱液的循环利用，未反应完的醋酸气体再经过碱洗塔上段无离子水冷却后，由引风机抽走。通过废碱液对重组分中醋酸气体处理后，渣浆废气中醋酸钠含量降低到8%左右。