PVC生產(chǎn)節(jié)能問題研究

張朋飛

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)大力推廣使用節(jié)能建筑材料，聚氯乙烯產(chǎn)能增長迅速。與此同時(shí)，在資源和環(huán)境方面的矛盾也日趨尖銳。2017年8月《水俁公約》在中國的正式實(shí)施，國內(nèi)PVC行業(yè)節(jié)能、環(huán)保方面將面臨更大壓力。不斷優(yōu)化改進(jìn)聚氯乙烯生產(chǎn)工藝，降低能耗減少浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)清潔環(huán)保生產(chǎn)將是日后發(fā)展的必然趨勢(shì)。同時(shí)面對(duì)市場(chǎng)形勢(shì)和同行企業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)，堅(jiān)持不斷改進(jìn)、不斷創(chuàng)新，通過科學(xué)論證、精細(xì)管理、實(shí)驗(yàn)摸索，實(shí)施有效節(jié)能降耗措施，才能進(jìn)一步提升競(jìng)爭(zhēng)力。

1 工藝現(xiàn)狀分析

1.1 無離子水入料過程

70 m3聚合釜懸浮聚合過程多采用美國古德里奇公司工藝技術(shù)，即入料采用等溫水加料工藝，水作為連續(xù)相從釜底加入，冷去離子水和熱去離子水按照工藝要求有DCS的指令按比例加入，當(dāng)加料結(jié)束時(shí)，釜內(nèi)溫度即達(dá)到反應(yīng)溫度。以生產(chǎn)SG5型PVC樹脂為例，去離子水加入量約29 t，反應(yīng)溫度為57℃，熱水槽水溫一般控制在90℃左右，冷水槽來水溫度約30℃（隨季節(jié)有所差異）。去離子水入料流量在120 m3/h，冷、熱水加料泵規(guī)格型號(hào)（LY80-400 A Q=171 m3/h，H=184 m，132 kW），每釜運(yùn)行時(shí)間約20 min。

1.2 冷卻系統(tǒng)

VCM聚合時(shí)能否有效地將聚合熱導(dǎo)出，在一定程度上影響聚合釜的生產(chǎn)能力，70 m3聚合釜的傳熱有夾套和內(nèi)冷卻擋板2路冷卻水分別承擔(dān)。釜夾套采用半圓管焊接在釜外壁，內(nèi)擋板采用4根底部固定的圓形套管式擋板。后期有研究增加釜頂冷凝器的不少廠家，有效的提高了釜的移熱能力，縮短了聚合釜生產(chǎn)周期。

1.3 汽提系統(tǒng)

經(jīng)多家企業(yè)調(diào)研目前汽提系統(tǒng)生產(chǎn)裝置，多采用螺旋板換熱器進(jìn)行冷、熱漿料的換熱，已經(jīng)使用近10年。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)特性，螺旋板換熱器通道內(nèi)有柱狀支撐，通道截面長寬比較大，通道兩側(cè)流速較慢，容易產(chǎn)生堆積，影響物料品質(zhì)，引起產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)，且清理困難。甚至整條生產(chǎn)線被迫停車進(jìn)行檢修清理，各方面消耗明顯增加。

2 綜合節(jié)能措施實(shí)施

2.1 等溫水入料更改為純熱水入料模式

以生產(chǎn)SG5型樹脂為例，即控制熱水槽溫度為70℃左右，入料時(shí)僅啟動(dòng)熱水泵進(jìn)行加料，控制合適流速，保證加入時(shí)間不變。待各種助劑加入完畢后，保證釜內(nèi)物料保持在（57±2）℃進(jìn)入反應(yīng)，運(yùn)行近半年來效果非常好，整個(gè)生產(chǎn)過程未出現(xiàn)異常現(xiàn)象。此方法可減少一臺(tái)加料泵在線運(yùn)行和維修保養(yǎng)，以PVC樹脂產(chǎn)能40萬t/a，減少一臺(tái)冷水泵運(yùn)行計(jì)，則每年可節(jié)省用電8.71×105kW·h。熱水槽溫度由原先90℃控制到現(xiàn)在70℃左右，不僅能提高加熱介質(zhì)與熱水的溫差，保證較高的換熱效果，提升加熱效率。同時(shí)也縮小了熱水槽與外界環(huán)境的溫差，減少部分熱損。需注意該方法對(duì)熱無離子水槽溫度控制有較高的要求，需設(shè)置相應(yīng)溫度預(yù)報(bào)警，杜絕進(jìn)料過程中聚合釜出現(xiàn)高溫、高壓或低溫情況。

2.2 增加釜反應(yīng)移熱能力

受中溫帶大陸性氣候影響，冬季寒冷，夏季炎熱，聚合釜冷卻水在夏季溫度相對(duì)偏高，移熱效率降低。在對(duì)去離子水源頭情況統(tǒng)計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)顯示其溫度受四季影響變化也較大，最大溫差能夠達(dá)到20℃。為此增加了一臺(tái)換熱裝置，將釜攪拌軸封水降溫至15℃，增加釜移熱能力約3.15×108J，反應(yīng)時(shí)長能夠縮短約5 min/釜，以PVC樹脂40萬t/a計(jì)，可節(jié)省釜攪拌運(yùn)行時(shí)長約1 660 h，折合每年減少用電2.2×105kW·h。并且根據(jù)調(diào)整前后反應(yīng)過程和跟蹤的樹脂指標(biāo)均無明顯變化，下游使用正常。

2.3 汽提系統(tǒng)

經(jīng)過調(diào)研和交流，引進(jìn)了一種采用矩形設(shè)計(jì)，內(nèi)部流道流體阻力小，不易產(chǎn)生積料的寬流道換熱器，是專門為含有纖維或固體顆粒的特殊工藝介質(zhì)而設(shè)計(jì)，既保留了板式換熱器傳熱效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，又具有列管式換熱器承壓高、耐高溫的特點(diǎn)，是一種合理好用的換熱器。通過運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其具有相比原螺旋板式換熱器換熱效果好，可提高入塔漿料溫度、降低出塔漿料溫度。實(shí)現(xiàn)后工序離心機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，節(jié)約汽提塔蒸氣消耗。換熱器內(nèi)部不容易積料，提高生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)性，減少出現(xiàn)雜質(zhì)波動(dòng)頻次，延長停車清理周期等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1。

通過數(shù)據(jù)對(duì)比，寬流道換熱器已經(jīng)投入一定時(shí)間后，相比原螺旋板換熱器換熱效果明顯，冷熱漿料進(jìn)出口溫差均在50℃左右。增加了漿料進(jìn)塔溫度約20℃，降低蒸氣消耗。降低了漿料進(jìn)離心機(jī)溫度約20℃，為干燥工序離心機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行提供有力保證。從換熱器進(jìn)、出口漿料的壓力變化上看，壓差均有所升高，說明換熱器內(nèi)部流道中隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，也有積料情況，但明顯要好于螺旋板換熱器。僅蒸汽消耗一項(xiàng)，以40萬t/a的產(chǎn)能計(jì)算，即可節(jié)省蒸汽約4.0×104t，大大降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本，減少了能耗。

表1 運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比

3 結(jié)語

目前，聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，配方體系、漿料處理、廢水廢熱綜合利用等環(huán)節(jié)都已進(jìn)行過多次技術(shù)改進(jìn)。但各廠家生產(chǎn)中的能耗始終存在一定差距，在日常運(yùn)行中多注意細(xì)節(jié)管理，根據(jù)環(huán)境變化調(diào)整控制指標(biāo)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，合理配備裝置設(shè)備，減少不必要的浪費(fèi)，才能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)低耗，從而更好發(fā)揮裝置的節(jié)能作用。