含氯乙烯和乙炔混合气体的变压吸附分离回收方法技术

含氯乙烯和乙炔混合气体的变压吸附分离回收方法，各吸附塔分别经包括顺序进行的吸附、逆放、抽空和最终升压步骤在内的变压吸附循环过程。混合气经顺序进行的至少两个变压吸附单元处理，前一单元处理后的排放气依次进入相邻的下一变压吸附单元，分别得到氯乙烯和乙炔产品气。各变压吸附单元中分别含有至少两个吸附塔，第一变压吸附单元中的吸附剂至少含有氧化铝，末变压吸附单元中的吸附剂至少含有平均孔径为１～３ｎｍ的硅胶或分子筛中的一种。该方法适用于处理Ｃ↓［２］Ｈ↓［３］Ｃｌ和Ｃ↓［２］Ｈ↓［２］含量范围更广的混合气体，可使Ｃ↓［２］Ｈ↓［３］Ｃｌ和Ｃ↓［２］Ｈ↓［２］浓缩２～２００倍，并使Ｃ↓［２］Ｈ↓［３］Ｃｌ和Ｃ↓［２］Ｈ↓［２］分别由混合气体分离回收利用，净化排放气中的Ｃ↓［２］Ｈ↓［３］Ｃｌ和Ｃ↓［２］Ｈ↓［２］均达到环保的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种变压吸附方式的气体处理方法，具体讲是一种对含有氯乙烯和乙炔的混合气体进行分别分离回收该两种成分的变压吸附处理方法。
技术介绍
氯乙烯(C2H3Cl)是合成聚氯乙烯(PVC)树脂的单体。在电石法生产中，由于原料气纯度不高及部分未反应的乙炔(C2H2)存在等原因，使C2H3Cl在加压精馏过程中不凝性气体连续地从系统中定压排空，通常称为精馏尾气，其气体大致组成如表1所示。对尾气不作净化处理直接排放，不但会严重污染环境，也造成了大量C2H3Cl和C2H2资源的浪费。随着环境保护标准的日益提高，包括控制和减少排放尾气中C2H3Cl和C2H2对环境的污染在内的清洁生产已越来越引起关注和重视。表1 未处理前的排放尾气成分组成(v％) 对PVC生产中的精馏尾气或其它含有C2H3Cl和C2H2的混合排放气体中C2H3Cl和C2H2的回收，已有使用和报道的方法主要包括有溶剂吸收方法、活性炭吸附法、膜分离方法、变压吸附法回收方法等。为解决有溶剂吸收方法、活性炭吸附法、膜分离方法等传统方法多存在有回收率低，操作流程复杂，能耗较大，净化度低难以达到环保标准要求，甚至可能造成二次污染，以及可适用的被处理混合气体局限性较大等问题，变压吸附(PSA)处理方法已日益得到深入研究和发展，并在石油、化工、冶金、电子、机械、医疗、食品、环保等许多领域得到了推广使用。PSA技术的关键之一是吸附剂，常用吸附剂可包括有硅胶、活性炭、活性氧化铝、分子筛等几大类。通过这些吸附剂的表面极性、表面电化学性质以及孔径分布和吸附剂比表面积等方面的不同，使其在不同压力条件下对混合气体中特定成分的吸附、解吸性质具有较大的差异。PSA就是利用气体组分在这些固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化的特性和原理，通过分别经历包括顺序进行的吸附、逆放、抽空和最终升压步骤在内的周期循环压力变换过程，实现对气体的分离或提纯。对于PVC生产尾气处理而言，就是利用系统内气体压力的涨落，使混合气中的C2H3Cl和C2H2等在高压下被吸附、减压时脱附的过程，实现使混合气体中所含的C2H3Cl和/或C2H2与氮气、氢气等其它不凝性气体的有效分离。目前已有报道的文献中，对上述精馏尾气进行处理的PSA法均采用的是一段法，即对上述混合气体只经过一个PSA法的处理过程。例如，公开号CN 1597052A(公开日2005.3.23)的中国专利文献，公开了通过一次变压吸附过程从含C2H3Cl混合气体中分离浓缩并回收C2H3Cl的方法，回收气中C2H3Cl含量为90～99％(v)，回收率大于95％，但仅对C2H3Cl做了回收，未涉及对C2H2的回收和利用，也未明确放空气中的C2H3Cl和C2H2含量指标及是否符合环保排放要求。公开号CN 1597053A(公开日2005.3.23)的中国专利文献，提供了一种经一次PSA过程从混合气体中回收C2H3Cl和C2H2的变压吸附方法。虽然提及可同时净化回收C2H3Cl和C2H2，且回收率均大于99.9％，处理后净化气中的C2H3Cl含量＜36mg/m3，C2H2＜120mg/m3，但该方法所得到的只是以相同比例被浓缩的同时含有C2H3Cl和C2H2的一种产品气，且该方法法对混合气体中C2H3Cl和C2H2的浓度适用范围有局限性。公开号CN 1594251A(公开日2005.3.16)的中国专利文献，介绍了一种通过一次变压吸附过程由含C2H3Cl和C2H2混合气体中尾气分离浓缩并回收C2H3Cl和C2H2的方法。C2H3Cl的回收率可达99％，放空气中的C2H3Cl可低于1×10-6(v/v)。虽然放空气中C2H3Cl的含量达到了国家环保排放要求，但C2H3Cl的回收率尚不够理想，而且未能同时实现对C2H3Cl和C2H2均回收利用，也未明确其放空气中C2H2的含量是否同时符合环保要求。此外，上述各种一段式的PSA方法虽然能对混合气体中的C2H3Cl和C2H2进行回收处理，处理后的净化气中C2H3Cl和/或C2H2也可以达到国家排放标准，但由于没有充分发挥该技术的特点及潜能，产品气中的C2H3Cl和/或C2H2浓度不高，容易将更多的不凝性气体带回系统，增加了生产系统的负荷。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术将提供一种对含有氯乙烯和乙炔混合气体进行处理的变压吸附分离回收方法，能对C2H3Cl和C2H2分别由混合气体中被分离和回收利用，回收浓缩比例更满意，处理后净化排放气中的C2H3Cl和C2H2均能达到环保的要求，且对被处理混合气体的C2H3Cl和C2H2含量有更大范围的广泛适用性。本专利技术的含氯乙烯(C2H3Cl)和乙炔(C2H2)混合气体的变压吸附分离回收方法，是使各吸附塔在分别经历包括顺序进行的吸附、逆放、抽空和最终升压步骤在内的变压吸附循环过程的基础上，使该混合气体经顺序设置的至少两个变压吸附单元进行处理，前一单元处理后的排放气依次进入相邻的下一变压吸附单元处理，分别得到氯乙烯和乙炔产品气。各变压吸附单元中分别设置有至少两个分别均按至少包括吸附、逆放、抽空和最终升压步骤在内顺序循环且时序交错方式工作的吸附塔。第一变压吸附单元中使用的吸附剂中至少应含有氧化铝；末变压吸附单元中使用的吸附剂中至少应含有平均孔径为1～3nm的硅胶或分子筛中的一种。试验结果显示，一般情况下在对混合气体进行分离回收处理时，所说的顺序设置的变压吸附单元设置为2～4个即可。各变压吸附单元中，分别均按至少包括吸附、逆放、抽空和最终升压步骤在内顺序循环且时序交错方式工作的吸附塔一般可为2～10个。吸附步骤用的吸附剂可以采用具有丰富微孔结构的吸附剂，孔径通常在0.1-10nm，如粗孔硅胶(平均孔径为8-10nm)、细孔硅胶(平均孔径1-3nm)、分子筛、活性碳、氧化铝等。由于混合气体中含有多种不同成分，根据PSA方法的原理和经验，在PSA过程中使用包括有不同吸附剂成分的混合吸附剂，一般情况下可优于仅使用单一吸附剂的效果。为满足工业应用的需要，通常是使用由二种或更多种吸附剂共同组成的复合吸附床，使吸附剂能根据物质分子的大小、极性、沸点等物理性质的差别进行有选择性的吸附，从而达到不同种类气体间地分离。吸附剂的种类和装填比例选择时，可根据被处理的含C2H3Cl和C2H2混合气体的组成和或含量变化而定，具体方式可参考后述的实施例。例如，在本专利技术上述方法中所说的第一变压吸附过程中，在必须使用的氧化铝吸附剂基础上，可以使用的按体积百分比组成的混合吸附剂为氧化铝10～40％，活性碳0～50％，粗孔硅胶0～70％，细孔硅胶10～30％，具体的装填位置分布形式可根据实际情况调整和设置。又如，为保证净化气达到环保标准排放，在本专利技术方法所说的末变压吸附单元中，所说的平均孔径为1-3nm的细孔硅胶和/或分子筛，由于具有优异的吸附性能和吸附杂质后能彻底解吸，因此是必须的吸附剂，其所占的比例可依据混合气体流量和混合气体中C2H3Cl和C2H2的浓度而确定，若被处理的混合气体中的C2H3Cl和C2H2含量较高，为了保证达标排放，在设计时应增大其装填比例。例如，在末变压吸附单元中各吸附塔内自下而上按体积百分比装填的混合吸附剂可以为氧化铝10～30％，粗孔硅胶0～30％本文档来自技高网...

【技术保护点】
含氯乙烯和乙炔混合气体的变压吸附分离回收方法，各吸附塔分别经历包括顺序进行的吸附、逆放、抽空和最终升压步骤在内的变压吸附循环过程，其特征是所说的混合气体经顺序设置的至少两个变压吸附单元进行处理，前一单元处理后的排放气依次进入相邻的下一变压吸附单元处理，分别得到氯乙烯和乙炔产品气，各变压吸附单元中分别设置有至少两个分别均按至少包括吸附、逆放、抽空和最终升压步骤在内顺序循环且时序交错方式工作的吸附塔，第一变压吸附单元中的吸附剂至少含有氧化铝，末变压吸附单元中的吸附剂至少含有平均孔径为１～３ｎｍ的硅胶或分子筛中的一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范浩，郑久录，王正东，张双永，
申请(专利权)人：四川开元科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]