PVC企業(yè)降本增效情況總結(jié)

趙峰

（內(nèi)蒙古聯(lián)豐稀土化工研究院，內(nèi)蒙古 烏海 016034）

PVC企業(yè)降本增效情況總結(jié)

趙峰

（內(nèi)蒙古聯(lián)豐稀土化工研究院，內(nèi)蒙古 烏海 016034）

對PVC生產(chǎn)各主要環(huán)節(jié)包括乙炔工段、單體工段、聚合工段、干燥工段生產(chǎn)過程中的技術(shù)特性進(jìn)行了分析，并就現(xiàn)階段實際生產(chǎn)中相應(yīng)的技術(shù)改造情況進(jìn)行了總結(jié)，從而為同類行業(yè)技術(shù)進(jìn)步提供了參考。

乙炔；單體；聚合；干燥；技術(shù)改進(jìn)

近年來，通過技術(shù)引進(jìn)和技術(shù)改造使企業(yè)的節(jié)能降耗、提質(zhì)增效工作取得明顯的成效。現(xiàn)以濕法PVC生產(chǎn)技術(shù)為例結(jié)合原有工藝及現(xiàn)階段行業(yè)普遍推行的生產(chǎn)技術(shù)及工藝加以分析總結(jié)。

1 乙炔工段

1.1 電石泥中乙炔氣回收

以往電石泥中的乙炔氣不回收，而是經(jīng)溢流管后送入濃縮池，電石泥經(jīng)濃縮、壓濾處理，其中的乙炔氣自然排入大氣，不但造成環(huán)境污染，而且還造成極大的浪費。

新增的乙炔氣回收工藝為發(fā)生器溢流的電石渣漿在渣漿緩沖罐經(jīng)初步沉降分離，除去大塊雜質(zhì)固體，然后用渣漿泵送至脫氣塔，脫氣塔抽真空使塔內(nèi)渣漿中的乙炔氣脫吸，其真空度控制在-75～-65 kPa。從脫氣塔出來的乙炔氣經(jīng)一級乙炔冷卻器冷卻至45℃左右，再經(jīng)二級乙炔冷卻器進(jìn)一步降溫，通過水環(huán)真空泵送入三級乙炔冷卻器冷卻至25℃左右，經(jīng)捕沫器過濾后送至氣柜總管。從脫氣塔底部出來的渣漿自下部進(jìn)入渣漿排放罐，再經(jīng)溜槽送至濃縮池，渣漿排放罐還具有液封作用，確保真空狀態(tài)脫氣塔的渣漿排放管路不吸入空氣。乙炔管路上設(shè)置1臺氧氣在線檢測儀，當(dāng)乙炔氣體中氧氣含量超標(biāo)（＞1%）時，裝置自動連鎖停車。

以產(chǎn)能30萬t/a計，取行業(yè)的平均電石耗1.42 t/t，

則年可節(jié)約電石的絕對量為4 260 t。

1.2 電石灰的回用

空氣中的水蒸氣導(dǎo)致實際生產(chǎn)中電石風(fēng)化現(xiàn)象的發(fā)生，即使相對較為穩(wěn)定的環(huán)境中，電石風(fēng)化量仍是不容忽視的。人工設(shè)定實驗室環(huán)境條件下的顯度與電石風(fēng)化量測定值見表1。

表1 濕度與電石塊的風(fēng)化速度關(guān)系測定數(shù)據(jù)

由表1可以看出，相同條件下，空氣的濕度越大，電石的風(fēng)化速度也就越快。以內(nèi)蒙古烏海地區(qū)為例，該地區(qū)氣候在全國屬相對干燥的地區(qū)，即使如此，經(jīng)統(tǒng)計全年平均濕度為37%左右，給定的電石樣品日平均風(fēng)化速率也達(dá)0.609%。

這只是實驗室測定的數(shù)據(jù)，以實際生產(chǎn)為例，通常30萬t/a PVC日耗電石約為1 200 t，每天產(chǎn)生的電石灰達(dá)15~20 t，經(jīng)測定其發(fā)氣量在80 L/kg左右，通常的辦法是將其回用到運輸電石的皮帶上。事實上這種回用真正的穩(wěn)定性不高，集中加入電石灰因反應(yīng)速度過快而造成發(fā)生器溫度失控，同時，在回用時電石灰粉塵飛楊，作業(yè)現(xiàn)場操作受限，還存在著安全隱患，因此，大多數(shù)企業(yè)回用效果不好。國內(nèi)有企業(yè)在這方面作了有效的嘗試，其具體工藝示意圖見圖1。

圖1 電石灰回用工藝示意圖

據(jù)測算，該工藝可回收的電石灰折成標(biāo)準(zhǔn)電石以產(chǎn)能30萬t/a計，取最低日平均值15 t，發(fā)氣量以80 L/kg計，按330工作日計，則年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)電石1 320 t。

1.3 廢次鈉的回用處理

電石法乙炔生產(chǎn)工藝中粗乙炔清凈需要大量的工業(yè)水，以往采用直接排放的方式，因目前采用循環(huán)經(jīng)濟(jì)，電石渣被用來制取水泥，考慮到氯根對水泥的穩(wěn)定性及強(qiáng)度的影響，故電石渣中幾乎不能含有氯根離子，而原有乙炔清凈所產(chǎn)生的廢次鈉進(jìn)入發(fā)生器回用后會使電石渣中的氯根含量大幅度上升，為了回收這部分水及其中的乙炔氣，廢次鈉回用技術(shù)得以研發(fā)。

廢次鈉回用工藝流程示意圖見圖2。來自冷卻塔的廢次鈉先進(jìn)入廢次鈉貯罐，經(jīng)次鈉泵打入加熱器，主要是回收其中的乙炔氣，再經(jīng)涼水塔、次鈉泵去曝氣池，最后再送去配置次鈉。

圖2 廢次氯酸鈉回用處理工藝流程圖

廢次鈉的回用技術(shù)解決了電石渣制取水泥時的氯根問題，同時又使這部分水得到了循環(huán)利用。理論上要除去粗乙炔氣里的硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)氣體所需的清凈液（有效氯0.085%～0.12%的次氯酸鈉溶液）體積比約為140∶1～150∶1。以30萬t/a PVC的正常乙炔流量11 000 m3/h計，則年需消耗工業(yè)水約62.2萬m3。同時，對其中含有約為600×10-6左右的乙炔氣予以回收，在回用清凈廢次鈉的同時，全年可回收的乙炔氣以折標(biāo)電石計達(dá)1 033 t。

2 單體工段

2.1 轉(zhuǎn)化器冷卻水自循環(huán)系統(tǒng)

轉(zhuǎn)化反應(yīng)熱依靠循環(huán)熱水來移除。目前大多數(shù)企業(yè)采用以熱水泵來強(qiáng)制循環(huán)達(dá)到冷卻的目的，也有企業(yè)采用丁烷來作為冷卻劑，但因?qū)嶋H生產(chǎn)的安全性及收集處置等問題使用受限。熱水強(qiáng)制循環(huán)就是依靠熱水泵將95℃以上的熱水強(qiáng)制循環(huán)來控制轉(zhuǎn)化器的反應(yīng)溫度。通常轉(zhuǎn)化器的反應(yīng)溫度在100~180℃，因而，利用其氣化最高不超過100℃的特點設(shè)置了熱水自循環(huán)系統(tǒng)，其優(yōu)點是節(jié)省了熱水泵，僅保持轉(zhuǎn)化器內(nèi)有充滿的水量即可，因熱水泵在實際使用中其盤根易泄漏，改造后熱水泵維修工作量大為降低，因而這一技術(shù)大受歡迎并推廣，但該工

藝明顯不如強(qiáng)制循環(huán)的轉(zhuǎn)化器反應(yīng)溫度易控。

2.2 鹽酸深脫析技術(shù)

目前PVC生產(chǎn)企業(yè)鹽酸脫析普遍采用常規(guī)脫析裝置，濃酸脫出HCl氣體后，HCl氣體回用，稀酸回用泡沫脫酸塔，多產(chǎn)出的稀酸外銷或另行處理。因該酸中含有汞，其外售會造成汞污染的擴(kuò)大，但實際生產(chǎn)中依靠常規(guī)解析無法達(dá)到系統(tǒng)的酸平衡，有企業(yè)曾嘗試將泡沫塔生產(chǎn)出的34%工業(yè)鹽酸經(jīng)常規(guī)脫析至22%，再經(jīng)降溫后回用至泡沫塔、水洗塔制酸，減少新鮮水的補(bǔ)充量，但事實證明這樣很難達(dá)到系統(tǒng)酸量平衡，還會出現(xiàn)機(jī)前系統(tǒng)過酸腐蝕設(shè)備的惡性事故。為了有效消除這一弊端，鹽酸深度脫析技術(shù)得到大力推廣，該工藝的最大優(yōu)點是通過對20%~22%的酸處理后可使其下降至0.5%以下，從而達(dá)到真正意義上的循環(huán)吸收的目的。但目前其最大的缺陷是連續(xù)運行能力差，運行一段時間后會在解析塔的石墨塊孔中出現(xiàn)氯化鈣結(jié)晶，從而使其處理能力快速下降，需打開清理；同時，從生產(chǎn)情況看，該裝置運行成本較高，這都是今后急需解決的。

通過鹽酸深脫析技術(shù)，可從根本上解決PVC含汞廢酸的處理問題，因而可有效消除汞污染和汞流失，有明顯的環(huán)保效益，盡管還存在不少問題，但該技術(shù)目前是解決含汞酸平衡的重要途徑。

2.3 系統(tǒng)水處理技術(shù)

氯乙烯合成及精餾過程中，系統(tǒng)含水對生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量具有極大的危害?；旌厦撍畷斐赊D(zhuǎn)化觸媒結(jié)塊、阻力上升乃至失效，而精餾系統(tǒng)含水則會造成高低塔甚至再沸器、塔頂冷凝器自聚，從而導(dǎo)致分離能力快速下降。目前，在行業(yè)中采用了水處理裝置，在混合脫水系統(tǒng)酸霧過濾器后加裝組合式過濾器，可對酸霧過濾器過濾不好的氣體二次過濾。經(jīng)測定，過濾后的混合氣含水量可控制在0.05%以下，而且其阻力僅為5~10 mmHg。

針對氯乙烯精餾系統(tǒng)中的含水問題，行業(yè)通行的辦法是采用油水聚結(jié)器。需脫水的介質(zhì)由過濾分離器進(jìn)入殼體，當(dāng)液體通過含有特殊聚結(jié)介質(zhì)的濾芯時，經(jīng)過濾、破乳、聚結(jié)、沉降4個過程，將破乳后的小水珠聚結(jié)成大的水珠，沉降到殼體底部。部分未來得及沉降的小水珠隨液體流向分離濾芯，小水珠被完全有效地攔截在濾芯外面，再次聚結(jié)成大水珠沉降，從而確保有效地脫除水分，而沉降到殼體底部的水分由液位顯示可定期地通過排水閥排出。經(jīng)多級脫水，精餾系統(tǒng)的含水量可得到大幅度的降低。經(jīng)深度除水后VC中含水約為80×10-6左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原來600×10-6以上的狀況，精餾塔的堵塞情況得到有效的遏制，可保證其連續(xù)、穩(wěn)定地運行2年以上。

2.4 含汞廢水處理技術(shù)

實際生產(chǎn)中常見的工藝是將轉(zhuǎn)化污水池收集來的廢水pH值調(diào)節(jié)至7~9，經(jīng)污水泵送至處理調(diào)節(jié)池，微調(diào)pH值至9~10后送入一體化含汞廢水處理設(shè)備，并向其中加入除汞劑Na2S和除汞復(fù)合助劑以除去含汞廢水中游離狀態(tài)的Hg2+生成HgS沉淀，再經(jīng)砂濾器、精密過濾器過濾后，水中游離狀態(tài)的Hg2+含量≤0.005 mg/L，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。絮凝沉淀下來的污泥通過壓濾機(jī)壓濾，壓濾后的清液再次送入調(diào)節(jié)池處理，濾餅裝袋統(tǒng)一存放。

若上清液含汞量符合排放要求，則將其直接打入排放池排放，沉淀物打入專用渣池作為析出廢物統(tǒng)一處理，否則繼續(xù)加藥處理直至合格。目前，國內(nèi)80%以上的PVC廠家采用該工藝。該工藝存在的主要問題是pH值調(diào)節(jié)前后波動大，處理后的廢水一次合格率在80%~90%，部分需經(jīng)二次處理。

3 聚合工段

氯乙烯聚合工藝流程示意圖見圖3。

圖3 懸浮聚合工藝流程示意圖

3.1 粗料預(yù)警技術(shù)

聚合過程生產(chǎn)操作是連續(xù)的，但控制人員是交替的，在未實現(xiàn)DCS以前，行業(yè)粗料的預(yù)防難度較大，通常情況下都是事后判斷，因而對原因分析往往準(zhǔn)確性差。DCS粗料預(yù)警系統(tǒng)可以通過與正常情況下的電流曲線對比發(fā)現(xiàn)異常，并在未造成大的損失前對單體予以回收，從而使損失減到最小，因這一技術(shù)具有顯著的優(yōu)點近年來在行業(yè)內(nèi)得到普遍應(yīng)用。

聚合過程粗料預(yù)防不僅有效地消除了生產(chǎn)異常，確保了安全生產(chǎn)，也為降低生產(chǎn)成本帶來了實實在在的效果，以小釜為例，過去平均每個月會產(chǎn)生一釜粗料，而大釜生產(chǎn)則基本上消除了這種現(xiàn)象，即使誤操作也會從曲線判斷預(yù)防回收，基本沒有損失。

3.2 ESD應(yīng)急技術(shù)

聚合釜上有大量的閥門、法蘭，聚合過程的控制還會受到水、電、氣的影響，因此設(shè)置ESD系統(tǒng)顯得尤其重要。國內(nèi)對聚合生產(chǎn)過程定性為重大危險工藝，當(dāng)局部停氣時，有專用的壓縮空氣罐，可繼續(xù)保持氣動控制閥有30 min的應(yīng)急處置；當(dāng)緊急停水時，可向釜內(nèi)加入應(yīng)急終止劑；當(dāng)緊急停電時，啟動備用電源通?？杀ＷC聚合釜的攪拌及循環(huán)水以繼續(xù)反應(yīng)；當(dāng)備用電源無法使用時則開啟NO終止劑終止反應(yīng)。這一技術(shù)的應(yīng)用確保了過程控制的安全性，與過去相比較，某企業(yè)最嚴(yán)重的一次事故造成了5釜料排放，不但造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，而且安全生產(chǎn)也受到嚴(yán)重危脅。

3.3 廢水汽提

對聚合釜、汽提塔產(chǎn)生的廢水收集后，經(jīng)專用的廢水汽提塔對其中的氯乙烯進(jìn)行汽提回收，既可有效回收廢水中溶解的氯乙烯，達(dá)到降低消耗的目的，同時還可極大地減少環(huán)境污染。

3.4 配方優(yōu)化

近年來，聚合生產(chǎn)中自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用相對普及，由于工藝的差異，不同的控制系統(tǒng)有可能存在不同程度的缺陷，特別通過對其入料及出料的程序優(yōu)化改進(jìn)，可達(dá)到縮短聚合反應(yīng)周期的目的。實際生產(chǎn)中通常采取以下幾方面措施。

（1）調(diào)整聚合反應(yīng)夾套和擋板循環(huán)水的PID參數(shù)，通過改變可調(diào)參數(shù)內(nèi)夾套和擋板通循環(huán)水時間及閥位開度，依靠擋板移走聚合釜反應(yīng)熱，從而提高聚合釜的效率；

（2）聚合釜加水和單體時，啟動分散劑加料程序，將分散劑加料的時間壓縮在加水及單體的時間段內(nèi)，在滿足工藝配方生產(chǎn)的前提下，將DCS入料程序優(yōu)化，縮短了入料時間；

（3）DCS程序在加引發(fā)劑的同時，判斷當(dāng)前釜溫，若釜溫高于設(shè)定值，釜溫投串級調(diào)節(jié)，避免因引發(fā)劑單元故障主控發(fā)現(xiàn)不及時，導(dǎo)致釜溫釜壓上漲而出現(xiàn)爆聚事故，保證安全生產(chǎn)；

（4）聚合釜反應(yīng)結(jié)束時，終止劑單元聯(lián)動，避免誤操作。

4 干燥工段

4.1 設(shè)備底積料處理技術(shù)

干燥氣流管底部積料不可避免，但若不及時清理則會因高溫造成氣流管底部物料變色而導(dǎo)致雜點超標(biāo)。經(jīng)統(tǒng)計，通常情況下每半個月需人工清理一次，每次停車時也需對其清理，每次清理勞動強(qiáng)度大，對裝置的產(chǎn)能影響也大。己有廠家在氣流管底部加清掃裝置，安裝不銹鋼軸，并在其上面加裝不銹鋼絲繩，用小功率電機(jī)帶動運行，將大塊濕物料打散后借熱風(fēng)吹走，消除氣流管底部積料。

實際生產(chǎn)中二級旋風(fēng)分離器因系統(tǒng)零點的漂移經(jīng)常會存在下料不暢而導(dǎo)致積料，時間一長會對正常生產(chǎn)造成影響。有廠家在其下料管加裝螺旋輸送器，也有企業(yè)直接加裝下料管并連至旋振篩。前者可有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量并大大縮短清理廢料的時間，后者則可及時回收二級旋風(fēng)的物料，以30萬t/a的產(chǎn)能計，每月可回收樹脂五噸左右。

4.2 母液水處理技術(shù)

干燥生產(chǎn)的母液水處理方法較多，但PVC行業(yè)以生化處理技術(shù)居多，其方法就是將母液水溫度從70℃經(jīng)涼水塔冷卻到30~40℃，然后通過水解酸化提高其可生化性，再通過一級生化、二級生化降解水中有機(jī)物，在混凝澄清池中除去大顆粒懸浮物，再通過浸沒式超濾去除粒徑大于 0.5 μm的懸浮物，通過透過液泵輸出界區(qū)到各用戶，該裝置運行成本在1.9元/t，處理后水質(zhì)較好，既可作為循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充用水，也可作為要求一般的裝置用水。

4.3 大噸位包裝技術(shù)

如今PVC生產(chǎn)均采取專用自動包裝線，但大多數(shù)企業(yè)以袋裝為主，因其存在運輸、搬運的優(yōu)點因而廣為使用。有些企業(yè)采用大噸包裝，一般是以噸為單位包裝，其優(yōu)點是省去了大量的包裝袋，同時還可回收重復(fù)使用，從而降低了生產(chǎn)成本。小噸位在加工時因需拆除大量的包裝袋因，在配置加料時還會不可避免地使雜質(zhì)夾帶進(jìn)入而污染物料極有可能引起產(chǎn)品質(zhì)量波動。但大噸位包裝在裝卸時需專用小車，特別是在空間受限的地方不夠便利。

5 結(jié)語

PVC的每一個技術(shù)進(jìn)步都離不開從業(yè)人員的不斷進(jìn)取和探索，特別是中國作為PVC生產(chǎn)的絕對大國，在管理水平上升到一定程度時應(yīng)積極研究新技術(shù)，每個細(xì)小的改進(jìn)其絕對量也是十分驚人的，因此必須充分加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)，從而推動PVC生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高。

［1］李富勇．電石法乙炔清凈廢次鈉回收利用的研究及實施．新疆化工，2012（3）：2－3．

PVC enterprise to increase economic benefit summary by reducing production cost

ZHAO Feng
（Inner Mongolia Lianfeng Rare Earth Research Institute of Chemical Industry，Wuhai 016034，China）

The production of the PVC of the main links including technical characteristics of acetylene section，monomer section，polymerization section，drying section in the production process were analyzed，and the present stage in the actual production，the corresponding technical transformation was summarized，so as to provide the reference for the similar industry technology progress.

acetylene；monomer；polymerization；drying；technology improvement

TQ325.3

B

1009－1785(2015)06-0036-04

2014-10-03

趙峰（1965—），男，高級工程師，畢業(yè)于武漢工程大學(xué)有機(jī)化工專業(yè)，在國內(nèi)專業(yè)刊物上發(fā)表論文30余篇，曾供職于陜西延長石油西安西化氯堿化工有限責(zé)任公司，現(xiàn)任內(nèi)蒙古聯(lián)豐稀土化工研究院有限公司總經(jīng)理。