廢水汽提塔運(yùn)行不穩(wěn)定的原因和優(yōu)化改造

白文彥，趙省軍，鄭亞娜

（陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司，陜西 榆林719319）

陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司100萬t/a聚氯乙烯項(xiàng)目，有2套處理能力8 m3/h廢水汽提處理裝置，聚合和供料回收產(chǎn)生的含氯乙烯廢水，送入供料回收廢水罐通過廢水汽提進(jìn)塔泵送往廢水汽提塔，經(jīng)廢水汽提塔處理后氣相氯乙烯送至回收氣柜回收，廢水通過廢水汽提塔出塔泵送往干燥母液水池。該裝置自開車以來，廢水汽提塔運(yùn)行不穩(wěn)定，經(jīng)處理后的廢水含氯乙烯經(jīng)常大于36 mg/m3，原設(shè)計(jì)根據(jù)（GB 16279-1966）《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求含氯乙烯指標(biāo)＜36 mg/m3，為解決這一問題，公司通過一系列改造，提高了廢水汽提塔穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間，降低了廢水中氯乙烯含量，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，減少了廢水對(duì)環(huán)境的污染。

1 工藝流程及原理

聚合和供料回收等產(chǎn)生的含氯乙烯廢水，進(jìn)入供料回收廢水罐內(nèi)，廢水通過廢水汽提進(jìn)塔泵，經(jīng)廢水過濾器過濾，板式換熱器換熱后進(jìn)入廢水汽提塔中。底部上升的蒸汽與塔頂進(jìn)入的廢水逆流接觸，將廢水中氯乙烯脫出，形成氯乙烯和蒸汽的混合氣體，利用氯乙烯和水的沸點(diǎn)不同，塔頂冷凝器將蒸汽冷凝回流入塔內(nèi)，而不凝的氯乙烯氣體回收到氣柜再次利用[1]，最后由廢水汽提出塔泵將脫除氯乙烯氣體的廢水經(jīng)板式換熱器換熱后送往干燥廢水池，工藝流程示意圖見圖1。

圖1 廢水汽提塔工藝流程示意圖

2 “魚骨刺”分析

魚骨刺圖能夠清晰、明確梳理出造成廢水汽提塔不穩(wěn)定運(yùn)行的的主要原因，見圖2。

圖2 廢水汽提塔不穩(wěn)定運(yùn)行的原因排查方案“魚骨刺圖”

3 廢水汽提塔運(yùn)行不穩(wěn)定的原因分析

3.1 人的因素

廢水汽提塔塔盤溫度低、進(jìn)塔流量低等，若崗位操作人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)或處置不到位，造成廢水中氯乙烯不能很好揮發(fā)脫除，廢水中氯乙烯含量高。

3.2 機(jī)的因素

3.2.1 板式換熱器堵塞

廢水通過廢水進(jìn)塔泵經(jīng)板式換熱器進(jìn)入廢水汽提塔，廢水中夾帶的PVC顆粒會(huì)沉積在板式換熱器內(nèi)部堵塞板換，導(dǎo)致進(jìn)水流量變小，與廢水汽提塔脫除后廢水不能很好的進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，影響廢水汽提塔沸騰，且進(jìn)水不均勻易導(dǎo)致板式換熱器密封墊損壞，廢水進(jìn)出水互串造成廢水汽提處理不能連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，處理后的廢水中氯乙烯含量高。

3.2.2 進(jìn)塔流量計(jì)堵塞或卡阻

廢水汽提塔進(jìn)水流量、塔底液位依靠進(jìn)塔浮子流量計(jì)進(jìn)行串聯(lián)調(diào)節(jié)控制。有時(shí)進(jìn)塔流量計(jì)浮子堵塞或卡入物料，若崗位人員判斷不到位，會(huì)導(dǎo)致廢水汽提塔進(jìn)塔流量偏高或偏低，造成塔底液位不穩(wěn)定、廢水在汽提塔沸騰不好和塔溫波動(dòng)等，也會(huì)造成廢水汽提塔運(yùn)行不穩(wěn)定，處理后的廢水氯乙烯含量高。

3.3 PVC料的因素

原設(shè)計(jì)廢水罐進(jìn)口無過濾器等沉降設(shè)備，導(dǎo)致進(jìn)入廢水罐中的廢水中夾帶的PVC顆粒沉積在廢水罐底部，造成廢水汽提進(jìn)塔泵進(jìn)口堵塞，抽水量不足，使得進(jìn)塔流量低，塔底液位不穩(wěn)定，進(jìn)塔蒸汽出現(xiàn)浪費(fèi)，增加了塔頂冷凝器運(yùn)行負(fù)荷，影響廢水汽提塔穩(wěn)定運(yùn)行，且廢水罐液位不能及時(shí)降低，還會(huì)造成回收管積水導(dǎo)致聚合釜出料回收壓力高，需停止聚合釜出料，降低釜的利用率。

3.4 法的因素

進(jìn)塔流量計(jì)故障或堵塞、廢水泵不打壓或廢水罐液位計(jì)不準(zhǔn)確等，造成廢水汽提塔進(jìn)塔流量偏高或偏低，塔底液位波動(dòng)大、廢水汽提塔沸騰不好、塔溫波動(dòng)大，造成廢水汽提塔運(yùn)行不穩(wěn)定。

3.5 環(huán)的因素

運(yùn)行過程中要求廢水汽提塔塔盤溫度在90~110℃，通過板式換熱器換熱后的進(jìn)水指標(biāo)：一期55~60℃、二期60~65℃，因廢水汽提塔進(jìn)塔水溫度偏低和塔底液位不穩(wěn)定，導(dǎo)致廢水進(jìn)入廢水汽提塔內(nèi)不能很好的沸騰，造成廢水汽提塔出水氯乙烯含量＞36 mg/m3，達(dá)不到原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 廢水汽提塔改造前出水氯乙烯含量數(shù)據(jù)檢測

4 優(yōu)化改造

4.1 人的因素管控

嚴(yán)格落實(shí)DCS人員和崗位人員巡回檢查，加強(qiáng)對(duì)異常指標(biāo)判斷和廢水汽提塔運(yùn)行不穩(wěn)定操作的針對(duì)性培訓(xùn)，提高工藝系統(tǒng)控制水平和異常處置判斷能力。

4.2 機(jī)的因素管控

4.2.1 換熱器改造

針對(duì)廢水輸送中夾帶的PVC樹脂在廢水換熱器內(nèi)堆積堵塞，導(dǎo)致?lián)Q熱后的進(jìn)塔廢水溫度低，將原板式換熱器改造為換熱面積為150 m2的螺旋板式換熱器，經(jīng)過對(duì)換熱器改造，廢水汽提塔進(jìn)塔廢水與出塔廢水能很好的進(jìn)行熱量交換，進(jìn)塔廢水溫度從50~55℃提高到62~75℃，提高了進(jìn)塔廢水溫度，穩(wěn)定了廢水汽提塔內(nèi)廢水沸騰，處理后的廢水中氯乙烯含量＜36 mg/m3，改造工藝流程示意圖見圖3。

圖3 板式換熱器改造為螺旋板式換熱器工藝流程示意圖

4.2.2 進(jìn)塔流量計(jì)更換

針對(duì)原浮子流量計(jì)在運(yùn)行過程中易卡或堵塞，導(dǎo)致廢水進(jìn)塔流量不穩(wěn)定，造成廢水汽提塔運(yùn)行不穩(wěn)定，將廢水汽提塔進(jìn)塔浮子流量計(jì)改造為電磁流量計(jì)，便于崗位人員對(duì)進(jìn)塔廢水流量的監(jiān)控和異常處置，確保了廢水汽提塔穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 積料管控

4.3.1 定期清理廢水罐內(nèi)積料

廢水罐內(nèi)部長周期運(yùn)行的PVC沉積料，要求班組定期清理，不因罐底部積料導(dǎo)致廢水進(jìn)塔泵抽水量降低，影響廢水汽提塔穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3.2 廢水罐進(jìn)口管線增加緩沖罐為降低進(jìn)水中夾帶的PVC顆粒沉積在廢水罐內(nèi)部，在廢水罐進(jìn)水總管處增加分離罐，將氯乙烯廢水中含有PVC料在分離罐內(nèi)沉淀與分離，固態(tài)PVC料在分離罐內(nèi)沉淀，清水進(jìn)入廢水罐，并定期對(duì)分離罐內(nèi)PVC積料進(jìn)行清理，避免了廢水泵和換熱器堵塞，穩(wěn)定了廢水進(jìn)塔流量。工藝流程示意圖見圖4。

4.4 法的因素管控

針對(duì)進(jìn)塔流量計(jì)故障或堵塞、廢水泵不打壓或廢水罐液位計(jì)不準(zhǔn)確等：（1）將進(jìn)塔浮子流量計(jì)更換為電磁流量計(jì)；（2）將廢水進(jìn)塔泵開式葉輪更換為閉式葉輪，并定期對(duì)葉輪部位堵塞物料進(jìn)行清理；（3）每3個(gè)月對(duì)廢水罐液位計(jì)進(jìn)行標(biāo)定和清理液位計(jì)探頭黏附物，確保廢水進(jìn)塔流量穩(wěn)定。

4.5 環(huán)的因素管控

嚴(yán)格控制廢水汽提塔塔盤溫度指標(biāo)在90~110℃，進(jìn)塔廢水溫度指標(biāo)＞65℃，并要求廢水汽提塔進(jìn)塔流量＞2 m3/h，控制了塔盤溫度、進(jìn)塔廢水溫度和進(jìn)塔流量，處理后的廢水中氯乙烯含量＜36mg/m3。

4.6 其他管控措施

經(jīng)過上述定期清理廢水罐內(nèi)PVC積料、進(jìn)口增加緩沖罐、更換換熱器、流量計(jì)等一系列的優(yōu)化和改造措施，廢水汽提塔能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，廢水汽提塔處理后的廢水氯乙烯指標(biāo)符合初始設(shè)計(jì)＜36 mg/m3要求，但是根據(jù)國家新標(biāo)準(zhǔn)GB 15581-2016《燒堿、聚氯乙烯工業(yè)污染物排放指標(biāo)》，要求含氯乙烯指標(biāo)＜10 mg/m3，對(duì)此公司在原改造基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化改造，具體如下。

圖4 廢水罐進(jìn)水總管增加分離罐工藝流程簡圖

圖5 新增螺旋板式換熱器和涼水塔工藝流程簡圖

在原來新增板換出口管線又新增1臺(tái)換熱面積為25 m2的螺旋板式換熱器，進(jìn)行傳質(zhì)傳熱后，再次經(jīng)新增1臺(tái)涼水塔進(jìn)行換熱后，最后通過新增廢水輸送泵送往公用工程母液水處理，將處理后的廢水含氯乙烯指標(biāo)從36 mg/m3降至10 mg/m3，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，工藝流程示意圖見圖5。

表2 廢水汽提塔板換改造前后氯乙烯含量數(shù)據(jù)檢測表

表3 進(jìn)一步增加換熱器和涼水塔后氯乙烯含量數(shù)據(jù)檢測表

5 改造后效果

（1）通過對(duì)廢水罐定期清理，進(jìn)口管線增加分離罐，將氯乙烯廢水進(jìn)一步沉淀與分離，以及將廢水汽提塔進(jìn)塔流量計(jì)由浮子流量計(jì)改造為電磁流量計(jì)，便于對(duì)進(jìn)塔廢水流量的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常能及時(shí)進(jìn)行調(diào)整處理。

（2）通過將廢水汽提進(jìn)塔板式換熱器改造為螺旋板式換熱器，廢水汽提塔得到連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，提高了含氯乙烯廢水的處理能力，廢水汽提塔處理后的廢水符合初始設(shè)計(jì)含氯乙烯＜36 mg/m3，降低了環(huán)境污染，具體數(shù)據(jù)見表2。

（3）通過進(jìn)一步增加螺旋板式換熱器和涼水塔，處理后的廢水含氯乙烯＜10 mg/m3，符合國家新標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)據(jù)見表3。

6 結(jié)語

北元化工100萬t/a聚氯乙烯項(xiàng)目對(duì)廢水汽提塔經(jīng)過一系列的優(yōu)化改造，廢水汽提塔能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，廢水中氯乙烯含量符合國家新的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，既取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，又取得了良好的社會(huì)效益。