優(yōu)化PVC生產(chǎn)工藝降低能源消耗

魏以峰

（天津大沽化工股份有限公司，天津300455）

優(yōu)化PVC生產(chǎn)工藝降低能源消耗

魏以峰

（天津大沽化工股份有限公司，天津300455）

介紹了懸浮法PVC生產(chǎn)過程中通過技術(shù)革新改善水和蒸汽消耗，從而節(jié)約生產(chǎn)運(yùn)行成本，降低能源使用量。

離心母液；蒸汽凝液；換熱器；回用水；離子交換

企業(yè)在激烈的市場競爭中，除了開發(fā)藍(lán)海市場及對應(yīng)產(chǎn)品外，對目前運(yùn)行成本的降低或節(jié)約也迫在眉睫。本文將通過對工廠能源潛力的開發(fā)研究，尋找節(jié)約運(yùn)行成本的方法。

1 蒸汽消耗的降低

天津大沽化工股份有限公司深入研討，先用熱能平衡圖對蒸汽使用量進(jìn)行分層，找出研究對象見圖1，蒸汽消耗示意圖見圖2。從圖1和圖2可以知道PVC生產(chǎn)過程蒸汽分布及消耗分配。通過全面系統(tǒng)地改善過程中每一個可能的部分或設(shè)施。按照先易后難、先簡后煩的思路進(jìn)行。

圖1 工廠熱平衡示意圖

圖2 蒸汽消耗工程

1.1 缺陷檢查和回復(fù)（見表1）

表1 缺陷檢查和回復(fù)

1.2 系統(tǒng)能源浪費(fèi)或設(shè)計(jì)不合理及改善措施

1.2.1 汽提塔系統(tǒng)分析和改善

蒸汽經(jīng)汽提塔塔板逐漸上升，最后攜帶著VCM和大部分剩余熱能從頂部去回收系統(tǒng)。為了回收這部分余熱，在其頂部安裝了汽提塔自生沖洗水熱回收螺旋板換熱器，將常溫水加熱到90℃以上；剩余熱能由冷卻水換熱器再次換熱，將脫出來的VCM（含水汽）降到低溫回收使用。

通過計(jì)算和測量發(fā)現(xiàn)，經(jīng)由冷卻水回收的熱能是上部自生沖洗水回收熱能的3倍，假設(shè)汽提塔使用蒸汽為2 t/h，那么就有約1.5 t蒸汽進(jìn)入到冷卻水中。通過系統(tǒng)調(diào)查和計(jì)算，認(rèn)為入料的純水是一個去處，因?yàn)樗浅孛擕}水升溫后入料，本身需要較多蒸汽。改善前后對比圖分別見圖3和圖4。

圖3 汽提塔改善前工藝

圖4 汽提塔改善后工藝

改善前，大部分熱能由冷卻水移走，改善后又有1.2 t/h蒸汽回收到系統(tǒng)的入料水中使用。

1.2.2 干燥冷凝液系統(tǒng)分析和改進(jìn)

干燥凝液是低壓蒸汽與干燥換熱熱水熱交換后產(chǎn)生的蒸汽凝液，原來主要去向是回到一次水系統(tǒng)利用。其溫度在90~100℃，水質(zhì)較好。通過其品質(zhì)進(jìn)行了對比分析，純水和凝液有區(qū)別，所以不能進(jìn)入聚合加料系統(tǒng)，只能作為輔助用水使用。

干燥熱風(fēng)系統(tǒng)是一個可能的途徑，因?yàn)楦稍餆犸L(fēng)是通過翅片換熱器對常溫空氣加熱到80~110℃。該方案技術(shù)可行且投較少。

通過實(shí)際改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)總蒸汽節(jié)約1.8 t/h。且凝液降溫后可以去向任何一次水地方，使得水資源得到充分利用。

1.2.3 系統(tǒng)潛在可利用能源回收使用

通過全面分析水、氣、汽和固體的輸入和輸出能源情況。通過能源平衡圖可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)是否存在大的、可以利用的能源。

對于PVC生產(chǎn)，離心母液是工藝主要排水工序，40萬t/a產(chǎn)能約150 m3/h，一般母液溫度55~65℃。由于母液CODcr含量為200~300 mg/L，因此大多注意其排放問題，而忽略其所含的巨大能源。這個隱含能量一般都在污水處理區(qū)域通過冷卻塔蒸發(fā)掉了。

計(jì)算其含有的可以回收能源可以估計(jì)利用總量。假設(shè)60℃母液水降低到40℃，則其可以利用能源總量是：（折合每小時蒸汽用量））

Q=（60-40）×150 000/653/1 000=4.6（t/h），為了驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果，使用現(xiàn)場其他列管換熱器進(jìn)行了換熱實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表2。

表2 換熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得知，熱回收是可行的，效率達(dá)到95%。為此設(shè)計(jì)并投資進(jìn)行母液水熱能回收，初步設(shè)計(jì)純水流量50 m3/h，全部母液（150 m3/h）與其換熱，使得純水溫度升到規(guī)定的設(shè)定值50℃。簡易流程示意圖見圖5。

圖5 母液水熱能回用示意圖

為了防范換熱器泄漏風(fēng)險(xiǎn)，采取了在純水換熱后增設(shè)pH計(jì)、電導(dǎo)儀措施，以確保運(yùn)行時對生產(chǎn)沒有影響或及時消除影響。

系統(tǒng)進(jìn)行以上改善后，蒸汽單耗下降45 kg/t PVC，提高企業(yè)成本競爭力，另外節(jié)約成本的同時也對防止溫室效應(yīng)和防止大氣污染有利。

2 減少水消耗的研究和實(shí)踐

通過對水消耗關(guān)鍵因子進(jìn)行分層，找出潛在因素見圖6。陰影部分框內(nèi)列為需要改善關(guān)鍵部分，即再生過程水消耗作為重點(diǎn)。以下詳細(xì)分析和研究使用的2B3T離子交換系統(tǒng)情況并找出改善機(jī)會。

2.1 影響再生系統(tǒng)邏輯分析魚刺圖（見圖7）

利用因果圖對影響脫鹽水周期制水量的因子進(jìn)行分析，通過分析了解到再生液流量、再生液濃度（比重）、中間水箱液位控制控制閥開關(guān)頻率、樹脂是否泄漏對脫鹽水再生水耗影響較大。

圖6 水消耗潛在因素

圖7 影響再生系統(tǒng)邏輯分析魚刺圖

2.2 樹脂泄漏原因分析及解決方法

2.2.1 現(xiàn)象及初步措施

目前樹脂的泄漏往往都是在樹脂量明顯減少后才被發(fā)現(xiàn)。為了及時發(fā)現(xiàn)和防止樹脂的泄漏，減少樹脂損失，在中排排水管上安裝樹脂捕捉器和樹脂裝卸噴射器。這樣就可以從樹脂捕捉器的視鏡中及時發(fā)現(xiàn)樹脂的泄漏，并采取相應(yīng)措施。泄漏出來的樹脂可以由樹脂裝卸噴射器加回到交換器中。

2.2.2 發(fā)生樹脂泄漏的根本原因

2B3T脫鹽水制水系統(tǒng)為逆流水頂壓再生離子交換系統(tǒng)，樹脂層從上至下依次分為壓實(shí)層（失效層）、工作層、保護(hù)層。一般樹脂層的泄漏，主要是壓實(shí)層的樹脂，漏樹脂的渠道主要是中排裝置，發(fā)生樹脂泄漏示意圖見圖8。

生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，目前中間水箱液位控制是靠交換器的進(jìn)水閥開關(guān)控制。由于控制閥門為開關(guān)閥，再加上中間水箱容積較小，使進(jìn)水閥門頻繁開關(guān)，造成的震動對中排、水帽的傷害很大。振動的頻繁發(fā)生，使得中排裝置故障，造成樹脂泄漏、布水不均，影響再生質(zhì)量，此為交換床泄漏樹脂的根本原因，亟待改善。

改善開關(guān)閥為自控調(diào)節(jié)閥，則完全消除此種故障，確保穩(wěn)定制水。

2.3 再生液濃度控制分析

再生液濃度是對再生效果影響非常大的一個指標(biāo)。目前完全靠手動抽測，取樣后測定再生液比重，據(jù)此推算再生液的濃度。由于比重測定誤差很大，這種測定不能達(dá)到控制再生過程的穩(wěn)定、及時，測定數(shù)據(jù)也不具有代表性。

安裝在線檢測儀并連鎖自控閥調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)控制，確保再生過程。改善內(nèi)容見表3。改善完成后，噸PVC水消耗減少0.5 t。

2.4 新技術(shù)采用

圖8 樹脂泄漏示意圖

表3 改善內(nèi)容及原因

通過以上改善，雖然節(jié)約水消耗，但還沒有出現(xiàn)大幅減少水消耗的預(yù)期。滿室床制純水技術(shù)是羅門哈斯開發(fā)的最新制水技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是再生酸堿消耗少，制水周期長（比2B3T長1倍以上時間）。該公司目前使用的是固定床制水技術(shù)。

2.4.1 固定床現(xiàn)有缺陷

離子交換器為固定床，為水頂壓逆流再生式：運(yùn)行時上部進(jìn)水，下部出水，再生時下部進(jìn)再生液，中上部排再生廢液，同時為了再生過程使樹脂不亂層，上部需進(jìn)水進(jìn)行頂壓見圖9。

圖9 固定床進(jìn)出水情況

（1）水質(zhì)不穩(wěn)定。由于再生時再生液從下向上進(jìn)入，容易產(chǎn)生偏流和亂層，再生效果不好，造成水質(zhì)不穩(wěn)定；（2）制水周期短。由于樹脂填充量只有整個床子的一半，樹脂容量少，以及由于再生效果不好，造成制水周期短；（3）再生水耗、酸堿消耗大。由于再生時效率不高和需要頂壓，造成再生水耗、酸堿消耗大。

2.4.2 滿室床技術(shù)說明

滿室床運(yùn)行時是底進(jìn)上出水，再生時再生劑是上進(jìn)底出。這種制水運(yùn)行方式效率高，樹脂交換充分，制水周期長；再生時再生劑與樹脂接觸充分有效，因此酸堿使用量少，見圖10。

圖10 滿室床的特點(diǎn)

（1）出水水質(zhì)好；（2）酸堿消耗量低；（3）再生水耗少；（4）制水周期長；（5）操作簡單。

該公司將現(xiàn)有系統(tǒng)升級更換系統(tǒng)為滿室床系統(tǒng)，經(jīng)過3個月運(yùn)行，水消耗指標(biāo)明顯降低，酸堿費(fèi)用也大幅節(jié)約。具體核算此項(xiàng)目水單耗節(jié)約1 t/t PVC。

綜合改善后，系統(tǒng)水單耗從5 t/t PVC下降到3.5 t/t PVC以下（PVC總水單耗，含工藝用水、循環(huán)水、生活用水、消防水）。

3 結(jié)語

能源和水的節(jié)約是PVC企業(yè)永恒的方向，既有利于提高企業(yè)成本競爭力，又具有環(huán)保意義。因此，企業(yè)和社會動力都很高，今后應(yīng)努力學(xué)習(xí)先進(jìn)企業(yè)經(jīng)驗(yàn)，力爭早日實(shí)現(xiàn)離心母液全程處理并制作純水回用到生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)真正閉路循環(huán)和零排放，使廢水資源化并達(dá)成PVC生產(chǎn)總體用水小于1.8 t/t PVC目標(biāo)；開發(fā)新的節(jié)約蒸汽技術(shù)，利用熱泵等工藝將干燥尾氣中能量早日回收，力爭做到減少PVC工藝50%蒸汽節(jié)約，為CO2減排和減少溫室效應(yīng)再做新貢獻(xiàn)。

印度氯化鉀進(jìn)口量同比將下降5%～7%

日前，印度主要進(jìn)口商IPL表示，由于全球價(jià)格上漲和政府補(bǔ)貼減少，印度氯化鉀進(jìn)口量可能同比下滑5%～7%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年4月至今年3月，印度進(jìn)口氯化鉀374萬t，較上一年增長15%。

經(jīng)印度化肥部確認(rèn)，印度將把2017—2018財(cái)政年度對氯化鉀的補(bǔ)貼減少20%，至7437盧比/t。

5月份日本乙烯產(chǎn)量環(huán)比下降3%

據(jù)媒體報(bào)道，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)?。∕ETI）近日表示，5月日本乙烯產(chǎn)量環(huán)比4月下降2.5%至53.59萬t。與去年同期相比，5月日本乙烯產(chǎn)量則增加了5.8%。

月度環(huán)比下降是由于旭化成三菱化學(xué)乙烯公司在5月10日關(guān)閉了位于水島的石腦油裂解裝置進(jìn)行年度檢修。該裂解裝置計(jì)劃在7月3日重啟。該裂解裝置設(shè)計(jì)年產(chǎn)49.5萬t的乙烯和32萬t的丙烯。

Optimize PVC production process to reduce energy consumption

WEI Yi-feng
（Tianjin Dagu Chemical Co.,Ltd.,Tianjin 300455，China）

The production process of PVC is introduced，through technological innovation，improve water and steam consumption，so as to save production operation cost and reduce energy consumption.

centrifugal mother liquor；steam condensate；heat exchanger；water reuse；ion exchange

TQ083+.4

B

1009－1785(2017)06-0021-05

2017-05-02