氯乙烯壓縮精餾過(guò)程中自動(dòng)排水系統(tǒng)優(yōu)化改造

（天辰化工有限公司，新疆石河子市，832000）滕永戰(zhàn) 孫旺盛 王各義

在我國(guó)，約80%氯乙烯單體采用電石法生產(chǎn)，由于我國(guó)的特殊能源結(jié)構(gòu)，以煤炭資源為依托的電石法聚氯乙烯（簡(jiǎn)稱PVC）生產(chǎn)工藝是中國(guó)聚氯乙烯行業(yè)的主流工藝。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)電石法聚氯乙烯生產(chǎn)迅猛發(fā)展，隨著國(guó)內(nèi)聚氯乙烯產(chǎn)能的迅速提升，聚氯乙烯安全生產(chǎn)已成為PVC行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。2018年11月28日凌晨，河北盛華化工有限公司氯乙烯泄漏擴(kuò)散至廠外區(qū)域，遇火源發(fā)生爆燃。2019年4月24日，內(nèi)蒙古伊東集團(tuán)東興化工有限責(zé)任公司氯乙烯氣柜泄漏，擴(kuò)散至電石冷卻車間遇火源發(fā)生燃爆事，這兩起事故直接原因是氯乙烯氣柜出現(xiàn)卡頓、傾斜導(dǎo)致大量氯乙烯氣體沖破氣柜水封泄漏擴(kuò)散，遇火源發(fā)生閃燃，造成人員傷亡和設(shè)備損害，給社會(huì)帶來(lái)惡劣的影響。因此，隨著國(guó)內(nèi)PVC行業(yè)氯乙烯氣柜泄漏事故頻發(fā)，一次次的對(duì)全國(guó)PVC行業(yè)安全生產(chǎn)敲響了警鐘。氯乙烯壓縮精餾過(guò)程作為聚氯乙烯生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié)，起到承上啟下的重要作用。在氯乙烯生產(chǎn)中的安全問(wèn)題越來(lái)越成為人們關(guān)注的問(wèn)題。

1 氯乙烯含水的主要來(lái)源及危害

1.1 氯乙烯含水的主要來(lái)源

氯乙烯合成中，水洗和堿洗是必不可少的工序，而且目前沒(méi)有有效的氯乙烯連續(xù)生產(chǎn)緩沖裝置，而濕式氣柜作為緩沖裝置又使用水封鐘罩結(jié)構(gòu)，難以避免氯乙烯氣體含水。

1.2 氯乙烯含水的危害

氯乙烯中水分的存在，可水解低分子過(guò)氧化物（由氧與氯乙烯生成的）而產(chǎn)生氯化氫（遇水變鹽酸）、甲酸、甲醛等酸性物質(zhì)；副反應(yīng)速度呈幾何增長(zhǎng)，鹽酸和鐵離子含量幾乎與水含量成正比關(guān)系；這些酸性物質(zhì)將使設(shè)備腐蝕，并生成鐵離子Fe3+，后者將容易使聚合后的樹(shù)脂色澤變黃或成為黑點(diǎn)。

酸性物質(zhì)含量過(guò)高會(huì)破壞聚乙烯醇分散體系，消耗大部分分散劑，造成顆粒變粗，影響產(chǎn)品顆粒形態(tài)；使PVC大分子中存在過(guò)氧化物鏈，使其分解溫度降低，在精餾系統(tǒng)中易分解為氯化氫、甲醛、一氧化碳，并降低VCM的PH值。

鐵離子的存在，將促進(jìn)氧與氯乙烯生成過(guò)氧化物，過(guò)氧化物在重復(fù)上述過(guò)程的同時(shí)，在鐵離子和酸的存在下還會(huì)引發(fā)氯乙烯的聚合，生成聚合度較低的聚氯乙烯（易造成管道設(shè)備堵塞，主要是精餾系統(tǒng)設(shè)備、管線）；會(huì)延長(zhǎng)反應(yīng)的誘導(dǎo)期，減慢反應(yīng)速度，使PVC熱穩(wěn)定性變差、降低產(chǎn)品介電性能；還會(huì)參與有機(jī)過(guò)氧化物引發(fā)劑的反應(yīng)，消耗一部分引發(fā)劑，影響聚合反應(yīng)速度。

容易導(dǎo)致自聚物的增加，從而堵塞精餾設(shè)備和管線，需要檢修才能清理，影響正常生產(chǎn)。

容易形成酸性物質(zhì)，腐蝕設(shè)備管道，影響設(shè)備使用周期，還會(huì)造成安全隱患。

精餾尾氣冷凝器易結(jié)冰，影響換熱效果，增加成本和能耗。

2 改造前氯乙烯壓縮精餾排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 氣柜水封排污現(xiàn)狀

氯乙烯氣柜設(shè)有三個(gè)水封，其中兩個(gè)合成系統(tǒng)水封，一個(gè)精餾系統(tǒng)水封，操作工每小時(shí)對(duì)水封罐進(jìn)行排水，由于水封罐未設(shè)置液位計(jì)，操作工只能使用木榔頭敲擊判斷液位，且因人而異，有時(shí)會(huì)將氯乙烯氣體排出，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致氯乙烯泄漏，存在人員中毒及火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)。（工藝流程如圖1所示）

圖1 氯乙烯氣柜工藝流程簡(jiǎn)圖

2.2 精餾系統(tǒng)排污現(xiàn)狀

氯乙烯精餾工段現(xiàn)有兩條生產(chǎn)線，一二期各有86m3油水分離器及48m3分水槽各1臺(tái)，由于液體氯乙烯的密度為947.1kg/m3，水的密度為1 000kg/m3，氯乙烯在水中的溶解度不大，可借助密度差進(jìn)行分層，通過(guò)操作工手動(dòng)操作，每小時(shí)對(duì)油水分離器及分水槽進(jìn)行排水，排放后的水進(jìn)入氯乙烯集水槽，集水槽夾套間通97℃水加熱回收水中的氯乙烯，排水時(shí)一只手操作閥門，另一只手放在排水管線上感知管線溫度，當(dāng)有液態(tài)氯乙烯排出時(shí)，管線溫度會(huì)急劇下降，此時(shí)認(rèn)為水已排干凈，操作工迅速關(guān)閉閥門。此排水方法對(duì)操作工要求較高，且因人員感知不同，排水量也不同，排水較少時(shí)造成氯乙烯單體含游離水，進(jìn)入低塔后會(huì)造成塔盤自聚堵塞，設(shè)備管線腐蝕等。改造前工藝流程簡(jiǎn)圖2。

圖2 氯乙烯精餾系統(tǒng)改造前工藝流程圖

3 改造后氯乙烯壓縮精餾排水流程及運(yùn)行

3.1 氣柜水封排污改造

對(duì)氯乙烯氣柜水封加裝液位計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)控氣柜水封液位，避免液位過(guò)高造成氯乙烯氣柜進(jìn)口管線造成液封，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)進(jìn)口管線抽負(fù)壓。將現(xiàn)有水封排污接至低位槽，水封排污閥常開(kāi)，通過(guò)液位控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。當(dāng)液位達(dá)到50cm時(shí)打開(kāi)低位槽排污閥，排污至低位槽液位達(dá)到20cm時(shí)關(guān)閉低位槽排污閥。低位槽采用97℃熱水夾套升溫的方式回收排污水中溶解的氯乙烯。如水封液位上升則可能是水封排污有堵塞現(xiàn)象，通過(guò)疏通排污的方式保證水封中不存水。這樣既避免了員工操作失誤可能導(dǎo)致的氯乙烯泄漏造成中毒、火災(zāi)爆炸現(xiàn)象，也能從一定程度上減輕氯乙烯對(duì)人體的毒害，降低了罹患職業(yè)病的風(fēng)險(xiǎn)。改造后的工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4。

圖3 氯乙烯氣柜改造后工藝流程圖

3.2 精餾系統(tǒng)排水自動(dòng)化改造

對(duì)精餾現(xiàn)有排水系統(tǒng)進(jìn)行改造，將油水分離器及分水槽現(xiàn)有排污手閥更改為氣動(dòng)閥，設(shè)置排污時(shí)間間隔為1h，油水分離器與分水槽排污先后差30min，這樣既保證每小時(shí)排污一次頻次要求，也能保證分水槽與油水分離器按順序及頻次進(jìn)行排污。油水分離器及分水槽通過(guò)液位及壓力控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排污。排污時(shí)，當(dāng)集水槽壓力上升至0.1Mpa時(shí)即可認(rèn)為分水槽或者油水分離器水已排完，此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉排污氣動(dòng)閥。當(dāng)集水槽液位達(dá)到70cm且集水槽壓力小于0.02Kpa時(shí)，即可認(rèn)為集水槽中氯乙烯回收完畢，此時(shí)打開(kāi)集水槽外排閥進(jìn)行排水，當(dāng)液位排至10cm時(shí)，排水完成，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉集水槽排污閥。改造前全部為手動(dòng)控制，排污時(shí)長(zhǎng)及集水槽外排全部靠操作工進(jìn)行，排污過(guò)多會(huì)造成排污管線凍堵。改造后加裝了氣動(dòng)閥且在氣動(dòng)閥后加裝了溫度計(jì)。當(dāng)排污時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)中控DCS畫面提示“排污凍堵，請(qǐng)檢查”字樣。防止因排污量大造成管線凍堵現(xiàn)象。改造后工藝流程如圖4。

圖4 氯乙烯精餾系統(tǒng)改造后工藝流程圖

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，結(jié)合我國(guó)富煤少油的資源特點(diǎn)，電石法PVC生產(chǎn)將長(zhǎng)期存在。近年來(lái)氯乙烯生產(chǎn)事故頻發(fā)，對(duì)電石法生產(chǎn)PVC影響巨大。因此，為了電石法PVC持續(xù)發(fā)展，增強(qiáng)電石法PVC的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。提高電石法生產(chǎn)PVC過(guò)程自動(dòng)化控制，是企業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。電石法PVC生產(chǎn)廠家必須加快自動(dòng)化改造才能在未來(lái)越發(fā)嚴(yán)峻的安全環(huán)保形勢(shì)下站穩(wěn)腳跟。