變壓吸附裝置在氯乙烯尾氣回收中的應(yīng)用

(中平能化集團新鄉(xiāng)神馬正華化工有限公司，河南新鄉(xiāng) 453011)

在電石法生產(chǎn)聚氯乙烯工藝中，由于原料氣不純及部分未反應(yīng)的乙炔存在等原因，使氯乙烯在加壓精餾過程中有不凝氣體連續(xù)從系統(tǒng)中排出，尾氣中所含的氯乙烯(VCM)、乙炔(C2H2)直接排入大氣，不僅造成了浪費，還對環(huán)境造成了污染。采用先進技術(shù)，回收尾氣中所含的氯乙烯單體、乙炔氣體，降低生產(chǎn)成本，控制環(huán)境污染，就成為企業(yè)的重要任務(wù)。

新型環(huán)保的變壓吸附法回收氯乙烯和乙炔工藝，是針對聚氯乙烯行業(yè)開發(fā)的一種精餾尾氣回收技術(shù)，具有技術(shù)先進、經(jīng)濟效益和環(huán)保效益好的優(yōu)點。新鄉(xiāng)神馬正華化工有限公司電石法年產(chǎn)3萬t PVC樹脂項目，采用了四川開元科技有限公司的變壓吸附(PSA)四塔吸附技術(shù)回收氯乙烯精餾尾氣。

1 工藝流程簡述

工藝流程簡圖如圖1所示。原料氣在0.5 MPa、－5℃左右的初始狀態(tài)下進入本裝置。首先將原料氣加熱到10～35℃，再經(jīng)進口閥進入4個吸附塔組成的PSA吸附裝置，吸附結(jié)束后，吸附塔逆放排出的氣體和抽真空得到的氣體，經(jīng)由緩沖罐充分混合穩(wěn)壓后，作為產(chǎn)品氣直接送入到轉(zhuǎn)化工序回回收利用。得到凈化的凈化氣穩(wěn)壓后輸出到界區(qū)外排空。

圖1 PSA法回收氯乙烯和乙炔工藝流程簡圖

2 吸附裝置工藝調(diào)整

通過尾氣回收，使氯乙烯體積分?jǐn)?shù)達(dá)到國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)(≤36×10－6)，同時，氯乙烯回收率達(dá)到≥99.9%，乙炔回收率≥99.0%［1］。

2.1 吸附原理

變壓吸附凈化回收氯乙烯尾氣中氯乙烯和乙炔技術(shù)，利用具有豐富孔結(jié)構(gòu)和吸附選擇性的固體吸附劑，在較高的吸附壓力條件下選擇性吸附氯乙烯尾氣中的氯乙烯和乙炔，從非吸附相獲得低氯乙烯和乙炔含量符合環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)的氣體放空。降低壓力和利用真空泵對吸附床進行抽空使吸附在吸附劑上的氯乙烯和乙炔脫附，從吸附劑解吸氣體中獲得的氯乙烯和乙炔產(chǎn)品氣回氯乙烯生產(chǎn)裝置回收利用，同時吸附劑得到再生。通過吸附床壓力的升、降實現(xiàn)吸附劑對氯乙烯和乙炔的吸附、解吸過程的循環(huán)，達(dá)到凈化回收氯乙烯尾氣中氯乙烯和乙炔的目的。變壓吸附氣體提純工藝過程之所以得以實現(xiàn)是由于變壓吸附法利用吸附劑對吸附質(zhì)在不同的分壓下具有不同的吸附容量、吸附速度和吸附力，并且在一定壓力下對被分離的氣體混合物的各組分有選擇吸附的特性，加壓吸附除去原料氣中的雜質(zhì)組分，減壓脫附這些雜質(zhì)而使吸附劑獲得再生。變壓吸附的循環(huán)周期短，吸附劑利用率高，吸附劑用量相對較少，因此，被廣泛用于大量多組分氣體的分離與純化。變壓吸附一般包括以下三個基本過程:吸附、解吸再生、升壓［1，2］。

2.2 原設(shè)計存在的問題

在開車初期，因本廠生產(chǎn)規(guī)模小(年產(chǎn)3萬t PVC)，尾氣流量達(dá)不到設(shè)計院要求的最低流量，造成吸附效果不明顯，而且由于尾氣流量不穩(wěn)定，波動較大，操作不便。尾氣吸附裝置未能發(fā)揮應(yīng)有的作用。后來經(jīng)調(diào)整精餾部分工藝控制指標(biāo)后，流量基本上達(dá)到了設(shè)計要求，而且凈化氣的排放完全達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 尾氣吸附系統(tǒng)的調(diào)整

因公司生產(chǎn)任務(wù)有所變動，為了配合生產(chǎn)需要，經(jīng)過和設(shè)計院聯(lián)系，并結(jié)合前段時間生產(chǎn)運行情況，2009年5月底至6月初，公司對尾氣吸附系統(tǒng)重新進行了調(diào)試。此次調(diào)試主要對一些設(shè)備以及一些參數(shù)設(shè)定值進行了調(diào)整，調(diào)整后，解決了長期以來由于尾氣流量波動大對轉(zhuǎn)化系統(tǒng)壓力的影響，抽空壓力高對真空泵的沖擊，以及產(chǎn)品氣對轉(zhuǎn)化壓力波動的影響，產(chǎn)品氣中氯乙烯的濃縮比也有所提高，而且根據(jù)生產(chǎn)的變化制定了相應(yīng)的新的簡易操作規(guī)程，使工人操作起來更為方便，并加深了工人對整個裝置核心內(nèi)容的理解，使吸附裝置真正發(fā)揮了作用。①降低了吸附壓力，通過調(diào)整解決了尾氣流量波動大、吸附時間不定的缺點，使吸附系統(tǒng)運行更穩(wěn)定，減緩了產(chǎn)品氣對轉(zhuǎn)化壓力波動的影響，產(chǎn)品氣中氯乙烯的濃縮比有所提高。②通過對真空泵的閥門調(diào)節(jié)以及抽空時間的調(diào)整，解決了抽空壓力高對真空泵的沖擊，使真空泵運行穩(wěn)定，延長了真空泵的使用壽命。

3 效益分析

經(jīng)濟效益分析如下:PVC生產(chǎn)能力按3萬t/a計，氯乙烯尾排量平均約100 m3/h，其中氯乙烯含量平均約7%，乙炔含量平均約6%，年正常生產(chǎn)工作日按8 000 h計，則:每年可回收氯乙烯的量為134.4 t，如果每噸VCM 的價格按0.46萬元計算，則每年可回收VCM的價值為61.82萬元。

每年回收乙炔的量為48 000 m3，電石發(fā)氣量按280 m3/t計，則每年可回收電石170 t。如果每噸電石的價格按0.3萬元計算，則每年回收電石的價值為51萬元。通過氯乙烯尾氣吸附裝置每年回收的VCM和乙炔可為公司創(chuàng)效益112.82萬元。

4 結(jié)束語

變壓吸附法回收氯乙烯分餾尾氣中的VCM、C2H2經(jīng)不斷的改進和創(chuàng)新，技術(shù)已日益成熟，該工藝自動化程度高，操作簡便，能耗及操作費用低，凈化率高，完全達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的社會效應(yīng)。每年回收的氣體量相當(dāng)可觀。尾氣吸附裝置的投運，不僅減少了外排，降低了消耗，而且凈化了環(huán)境，使氯乙烯精餾真正實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。

［1］王 平.氯乙烯尾氣回收裝置變壓吸附改造［J］.中國氯堿，2009(5):30－32.

［2］趙 穎，齊文兵，孟國平，等.PSA法回收聚氯乙烯精餾尾氣技術(shù)的發(fā)展［J］.河南化工，2009(2):48－49.