20萬(wàn)t/a VCM合成裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施

【摘要】針對(duì)20萬(wàn)t/a VCM合成裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的混合脫水效果差，水洗凈化脫酸難，合成轉(zhuǎn)化率低，無(wú)備用換熱設(shè)備等問(wèn)題進(jìn)行了改造，改造后實(shí)現(xiàn)了裝置的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】VCM合成；混合脫水；水洗凈化；合成轉(zhuǎn)化率；換熱設(shè)備；解決措施

中國(guó)平煤神馬集團(tuán)氯堿發(fā)展公司目前PVC生產(chǎn)能力為30萬(wàn)t/a，共有10萬(wàn)t/a和20萬(wàn)t/a 兩條生產(chǎn)線，其中20萬(wàn)t/a生產(chǎn)線于2009年12月5日一次試車(chē)成功生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。該生產(chǎn)線VCM合成裝置工藝流程為：乙炔廠制得的純度為≥98.5%，不含S、P的乙炔氣與氯氫廠送來(lái)的純度為≥93%的氯化氫氣體經(jīng)混合脫水、預(yù)熱、轉(zhuǎn)化、凈化、壓縮、精餾獲得純度≥99.99%的VCM供聚合使用。該裝置開(kāi)車(chē)后隨生產(chǎn)負(fù)荷的提高，運(yùn)行中出現(xiàn)了許多問(wèn)題。經(jīng)過(guò)近幾年消化吸收和技術(shù)改造，攻克了一道道難題，實(shí)現(xiàn)了裝置的安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

1運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施

1.1混合脫水效果差

轉(zhuǎn)化工序混合脫水系統(tǒng)采用硫酸法脫水工藝，脫水系統(tǒng)的任務(wù)是脫除混合氣體中乙炔氣體中所含的水份，防止水份的存在形成冷凝酸，造成轉(zhuǎn)化器的腐蝕和氯化汞觸媒的結(jié)塊。此工藝采用濃硫酸循環(huán)干燥，操作比較復(fù)雜，而且運(yùn)行一段時(shí)間后稀硫酸中沉淀了大量的黑色碳化物，溶液粘稠并且有顆粒狀懸浮物。經(jīng)技術(shù)人員分析，這種黑色碳化物是硫酸把混合氣體中乙炔氣脫水碳化所產(chǎn)生的[1]。經(jīng)過(guò)連續(xù)生產(chǎn)此碳化物堵塞性強(qiáng)，清理起來(lái)相對(duì)危險(xiǎn)。另外此黑色碳化物會(huì)附著在硫酸干燥塔遠(yuǎn)傳液位壓力變送器膜片上，致使液位失靈造成淹塔，系統(tǒng)壓力上漲，嚴(yán)重影響生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

1.2解決措施：采用冷凍法脫水工藝，混合氣體先經(jīng)兩臺(tái)并聯(lián)一級(jí)石墨冷卻器，用-35℃冷凍鹽水間接冷卻到-8～-14℃左右，進(jìn)入一級(jí)酸霧捕集器，經(jīng)憎水性含氟硅油玻璃棉過(guò)濾分離，然后氣體進(jìn)入兩臺(tái)并聯(lián)二級(jí)石墨冷卻器，用-35℃冷凍鹽水間接冷卻到-14～-17℃左右，進(jìn)入二級(jí)酸霧捕集器，酸霧被收集后混合氣體進(jìn)入預(yù)熱器。與改造前相比較冷凍脫水法不再使用濃硫酸作干燥劑，所以前面所說(shuō)的稀硫酸中黑色碳化物問(wèn)題不復(fù)存在。經(jīng)過(guò)運(yùn)行以來(lái)脫水效果也持續(xù)穩(wěn)定在0.06%以內(nèi)，相對(duì)操作比較簡(jiǎn)單，成本較低，保證了生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3凈化系統(tǒng)降膜水洗吸收裝置脫酸效果差

原有工藝是含有5～10% HCL的合成氣先進(jìn)入降膜吸收塔，除去大部分HCL后進(jìn)入水洗塔再除去多余HCL，水洗后出來(lái)的合成氣進(jìn)入堿洗塔用10～15%的NaOH中和。

該裝置隨著生產(chǎn)負(fù)荷的提高存在以下問(wèn)題：

（1）降膜吸收塔脫酸效果差，鹽酸濃度不穩(wěn)定（單純的一級(jí)吸收在合成系統(tǒng)流量波動(dòng)或者分子比不當(dāng)，致使進(jìn)酸調(diào)節(jié)跟不上導(dǎo)致酸濃度不穩(wěn)定），一般鹽酸濃度控制在26～28%。

（2）由于降膜吸收塔處理效果差致使大量的HCL進(jìn)入水洗塔，導(dǎo)致稀酸濃度高，水洗塔溫度高，從而使水洗塔板變形，嚴(yán)重影響塔吸收效果，還有部分塔板法蘭連接處由于腐蝕泄漏嚴(yán)重，造成停車(chē)次數(shù)多。

（3）水洗塔稀酸濃度高，溫度高，致使塔頂一次水補(bǔ)水量大，嚴(yán)重超過(guò)實(shí)際所需水量，浪費(fèi)嚴(yán)重。

（4）水洗塔處理效果差，殘余的HCL量相應(yīng)增加，致使堿洗塔堿液濃度降低較快，增加了換堿次數(shù)，堿消耗量大，成本增加。另外酸性氣體進(jìn)入堿洗塔，由于堿洗塔是碳鋼材質(zhì)，塔身下部腐蝕比較嚴(yán)重，影響安全生產(chǎn)。

1.4解決措施：對(duì)水洗凈化系統(tǒng)進(jìn)行改造，用組合吸收塔裝置[2]代替原有的吸收裝置。組合吸收塔是采用填料段和塔板段（共5層）來(lái)吸收合成反應(yīng)后過(guò)剩的HCL，此塔分為三級(jí)吸收：31%濃鹽酸段吸收、20%稀鹽酸段吸收、工業(yè)水吸收段，吸收率達(dá)99%以上，流程簡(jiǎn)圖如圖4：

組合吸收塔分為三級(jí)吸收能更好的保證塔溫度和酸濃度，通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)水量和稀酸回流量來(lái)調(diào)整副產(chǎn)酸濃度，保證在控制范圍內(nèi)，從根本上解決降膜水洗裝置酸濃度不穩(wěn)定，一次水耗量大，堿洗塔腐蝕和耗堿量大等問(wèn)題，節(jié)約了生產(chǎn)成本，降低了系統(tǒng)停車(chē)次數(shù)，更方便維護(hù)操作，保證了安全生產(chǎn)，年可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益140余萬(wàn)元。

1.5、合成反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低，觸媒消耗大

在合成反應(yīng)中，轉(zhuǎn)化器作用是填裝觸媒，帶走反應(yīng)熱，原有工藝前臺(tái)轉(zhuǎn)化器與后臺(tái)轉(zhuǎn)化器是一組對(duì)應(yīng)一組利用，如果一組前臺(tái)轉(zhuǎn)化器觸媒進(jìn)入后期反應(yīng)不好，就會(huì)相應(yīng)增加后臺(tái)轉(zhuǎn)化器的負(fù)荷，從而使后臺(tái)轉(zhuǎn)化器填裝新觸媒使用時(shí)間縮短，降低轉(zhuǎn)化率。

解決措施：將各組前臺(tái)轉(zhuǎn)化器氣相出口總管串聯(lián)起來(lái)，如果一組前臺(tái)觸媒利用率降低，相應(yīng)其他組前臺(tái)利用率高可以補(bǔ)充過(guò)來(lái)，這樣不會(huì)因?yàn)橐唤M前臺(tái)轉(zhuǎn)化器問(wèn)題而影響對(duì)應(yīng)的的后臺(tái)反應(yīng)。自改造以來(lái)，觸媒消耗有原來(lái)1.9kg/tpvc降到1.4kg/tpvc以下，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了合成轉(zhuǎn)化率。

1.6、部分單臺(tái)換熱設(shè)備無(wú)備用設(shè)備影響連續(xù)生產(chǎn)

原有工藝換熱設(shè)備反應(yīng)氣冷卻器、機(jī)前冷卻器、機(jī)后冷卻器、低塔頂冷凝器在整個(gè)生產(chǎn)工藝中只有一臺(tái)，一旦發(fā)生設(shè)備故障或泄漏，就會(huì)造成全線停車(chē)維修，影響生產(chǎn)。

解決措施：針對(duì)此問(wèn)題，在年度檢修時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，又各新增加了一臺(tái)反應(yīng)氣冷卻器、機(jī)前冷卻器、機(jī)后冷卻器、低塔頂冷凝器，在一臺(tái)故障時(shí)可以不影響生產(chǎn)情況下，切換設(shè)備進(jìn)行維修，減少了停車(chē)次數(shù)。

結(jié)語(yǔ)

20萬(wàn)t/a PVC裝置單線生產(chǎn)能力較大，同時(shí)設(shè)備復(fù)雜，工藝不成熟，操作難度較大。氯堿發(fā)展公司技術(shù)人員經(jīng)過(guò)探索裝置運(yùn)行和技術(shù)運(yùn)用與最佳技術(shù)結(jié)合點(diǎn)，大膽對(duì)裝置不合理地方進(jìn)行修改和優(yōu)化，解決了生產(chǎn)難題，實(shí)現(xiàn)了裝置安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]李欣平，齊念先，賈俊樂(lè).氯乙烯轉(zhuǎn)化工序混合脫水系統(tǒng)的改造[J].聚氯乙烯，2011（8）：12

[2]黃柏益.組合氯化氫吸收塔凈化技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)氯堿，2006（11）：39

作者簡(jiǎn)介

邵海瓏（1984— ），男，助理工程師，2005年畢業(yè)于河南城建學(xué)院環(huán)境工程系，現(xiàn)于河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司從事氯乙烯的生產(chǎn)及技術(shù)管理工作。