變溫吸附除水技術(shù)在氯乙烯生產(chǎn)中的應(yīng)用

丘永桂，張 敏

（1.淮北礦業(yè)集團安監(jiān)局，安徽 淮北235000；2.安徽華塑氯堿工程技術(shù)研究中心，安徽 滁州233200）

國內(nèi)電石法氯乙烯主要除水工藝有固堿干燥、聚結(jié)器工藝、分子篩變溫吸附除水技術(shù)等，在這幾種除水工藝中，聚結(jié)器除水效率低，受系統(tǒng)負(fù)荷影響大、除水效果不穩(wěn)定；固堿干燥工作量大，精餾管道堿結(jié)晶、系統(tǒng)阻力大、單體含水較高，后期系統(tǒng)維護工作量大，系統(tǒng)運行需要添加阻聚劑，精餾清理塔盤頻繁，塔內(nèi)氯乙烯自聚現(xiàn)象嚴(yán)重，維護成本高；變溫吸附分子篩除水技術(shù)自動化程度高，系統(tǒng)壓差低，維護簡單，氯乙烯單體含水低，精餾系統(tǒng)檢修次數(shù)少，維護成本低，生產(chǎn)的單體質(zhì)量好。

安徽華塑股份有限公司2010年引進變溫吸附除水技術(shù)，2011年完成46萬t/a PVC配套裝置建設(shè)與開車，分2條線運行，具體工藝流程：來自壓縮工序的含水氯乙烯混合氣體作為本裝置的原料氣，在-0.65 MPa（表壓，下同）和50～55℃工藝條件下首先進入氣液分離罐除掉游離水，然后由干燥器底部進入干燥器，干燥器內(nèi)裝填有再生好的專用吸附劑，在此對混合氣體中的水分和雜質(zhì)進行吸附處理，得到的產(chǎn)品氣從干燥器出口端排出送至界外。待干燥器吸附水分和雜質(zhì)至一定程度后，進入解吸再生過程，完成解吸再生后的干燥器進入下一吸附-再生循環(huán)。

1 變溫吸附除水技術(shù)除水工藝原理及流程簡介

變溫吸附除水技術(shù)主要原理是利用專用吸附劑對混合氣體中水分具有特殊選擇吸附性能，以及在不同壓力和溫度等工藝條件下，干燥劑對水分的吸附量存在較大差異，從而實現(xiàn)對含水氣體的分離凈化。在溫度較低時干燥塔吸附水分和雜質(zhì)，將干燥劑加熱升溫，水分和雜質(zhì)脫附解吸，在高溫條件下使干燥劑獲得再生，從而可以循環(huán)使用。本裝置工藝流程為5塔工藝，正常工作時，任意時刻總有3臺干燥塔進行吸附除水操作，其余2臺干燥塔處于再生過程的不同階段，5臺干燥塔循環(huán)操作，達到連續(xù)輸入原料氣和輸出產(chǎn)品氣的目的。變溫吸附除水技術(shù)工藝流程示意圖見圖1。

圖1 變溫吸附除水技術(shù)工藝流程示意圖

2 使用和運行中存在問題及原因分析

本套裝置在國內(nèi)較早使用，同行業(yè)參照對比較少，成熟經(jīng)驗較少，在運行中出現(xiàn)問題較多，以下是裝置運行出現(xiàn)的問題。

2.1 系統(tǒng)中存在粉塵

運行時精餾工序精餾塔、回流罐和干燥再生系統(tǒng)中存在一定量的吸附劑粉塵，加快精餾系統(tǒng)檢修頻次，再生系統(tǒng)中粉塵進入壓縮機，對壓縮機進口過濾器和油系統(tǒng)形成污染，形成粉塵主要原因如下。

（1）干燥脫水干燥塔內(nèi)吸附劑由多種吸附劑分層添加，每種吸附劑大小粒度不一樣，按照一定比例裝填，在裝填后吹掃不徹底，另外，分子篩添加縫隙很小，對吹掃形成一定困難，造成干燥塔內(nèi)存留粉塵，在干燥和再生時隨氣流流動。

（2）吸附劑由多種不同種類干燥劑分層填裝，在使用一段時間后吸附劑會下沉變密實，造成吸附塔上部形成空隙，最上層吸附劑在氣流作用下相互摩擦粉化。

（3）凈化系統(tǒng)過酸和再生系統(tǒng)酸性物質(zhì)與吸附劑反應(yīng)，使吸附劑變性失效，強度降低，造成吸附劑粉化。

（4）吸附劑在初次使用時需要氯乙烯活化吸附劑，沒控制吸附劑放熱量，造成氯乙烯在吸附塔內(nèi)分解形成酸性物質(zhì)與吸附劑反應(yīng)，破壞吸附劑結(jié)構(gòu)，降低吸附劑強度，造成吸附劑粉化。

2.2 再生系統(tǒng)不完善

再生系統(tǒng)設(shè)計用氯乙烯作為再生氣體，在經(jīng)過加熱器后溫度控制在105～110℃，此溫度下氯乙烯易分解，遇水成酸性物質(zhì)，對系統(tǒng)管道和冷卻器形成腐蝕，與吸附劑結(jié)合，加速了吸附劑的失效。

2.3 吸附劑在線活化困難

吸附劑在更換后初次使用需要活化，活化時需要用到氯乙烯，在大修時活化無合適高壓的氯乙烯氣體，生產(chǎn)時考慮經(jīng)濟性不能將裝置停用整體吸附劑活化，只能切出單臺吸附塔進行吸附劑活化，這樣每臺吸附塔需要臨時配管改造，造成人力物力浪費，還存在一定安全隱患。

3 針對存在的問題進行相應(yīng)改造

3.1 采取措施

（1）在吸附塔填裝吸附劑完成后，按照工業(yè)管道吹掃標(biāo)準(zhǔn)對吸附劑吹掃，利用干燥的0.4 MPa氮氣或者壓縮空氣進行吹掃，注意一定要是干燥的氮氣，控制含水量，露點在-35℃以下，吹掃標(biāo)準(zhǔn)以白紙靶片不變色為準(zhǔn)。

（2）定期檢查干燥塔吸附劑下沉情況，做好記錄，及時補充最上層吸附劑，壓實吸附劑，減少空隙。

（3）嚴(yán)格操作，控制凈化系統(tǒng)進壓縮機pH值控制，嚴(yán)禁壓縮機入口過酸事故；再生系統(tǒng)工藝改造，可將氯乙烯改成不易分解的氮氣作為再生氣。

（4）吸附劑在初次使用時需要氯乙烯活化吸附劑，控制氮氣與氯乙烯組分的配比，降低吸附放熱量；在精餾入口和壓縮機入口增加過濾器分離出粉塵，減少粉塵進入精餾和壓縮機油系統(tǒng)。

3.2 再生系統(tǒng)改造

再生系統(tǒng)前期設(shè)計用氯乙烯作為再生氣體，在經(jīng)過加熱器后溫度控制在105～110℃，在此溫度下氯乙烯易分解，遇水成酸性物質(zhì)，將再生氣體氯乙烯換成氮氣，并在再生前將氯乙烯回收，再生系統(tǒng)充入氮氣循環(huán)，這樣杜絕了氯乙烯在加熱時分解的問題。

3.3 活化系統(tǒng)改造

吸附劑在更換后配置專門活化管線，接入氮氣和氯乙烯，出口接入回收裝置或氣柜，活化時再生溫度會突然上升，因此在開始活化時嚴(yán)格控制氮氣中氯乙烯的濃度，初始濃度控制在5%，在溫度從峰值降低趨于平穩(wěn)后，再提升氯乙烯濃度。

3.4 再生壓縮機更換選型

一、二線再生氣是氯乙烯氣體，設(shè)計選型時用雙螺桿壓縮機，在進壓縮機前增加精密過濾器，除去粉塵效果較好，在三線設(shè)計時再生氣用氮氣，安全性較高，選用對粉塵要求相對較低的無油往復(fù)式壓縮機，這樣就保證再生系統(tǒng)的穩(wěn)定性。三線改進后流程示意圖見圖2，包括活化、再生系統(tǒng)。

圖2 三線流程示意圖

4 結(jié)語

通過不斷的總結(jié)和學(xué)習(xí)，一、二線運行穩(wěn)定，系統(tǒng)粉塵得到控制，精餾運行穩(wěn)定，保證氯乙烯單體質(zhì)量；精餾塔檢修周期可以控制在四五年一次，大大降低檢修頻次，在一線二線總結(jié)基礎(chǔ)上面，三線在建設(shè)過程中、調(diào)試過程中按照以上措施落實，取得很好效果，再生系統(tǒng)穩(wěn)定，再生冷凝水pH值穩(wěn)定在7以上，效果良好，變溫吸附除水系統(tǒng)穩(wěn)定運行，氯乙烯含水穩(wěn)定在100×10-6以下，氯乙烯單體質(zhì)量提升一大步。