淺談VCM轉(zhuǎn)化工段的設(shè)備布置及管道設(shè)計(jì)

王萬(wàn)蘭 李亮 劉偉 胡曉燕 馮紅艷

摘? 要：PVC是我國(guó)最常用的塑料品種之一，VCM就是制造PVC的重要原料，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)大部分的生產(chǎn)廠家在使用VCM制取PVC，生產(chǎn)出來(lái)的PVC產(chǎn)量占據(jù)了我國(guó)PVC總產(chǎn)量的一半以上。在PVC生產(chǎn)中，VCM轉(zhuǎn)化工段的設(shè)備布置以及管道設(shè)計(jì)是非常重要的，本文就此，展開(kāi)了相應(yīng)的研究和討論，以供相關(guān)從業(yè)人員參考。

關(guān)鍵詞：VCM轉(zhuǎn)化工段;設(shè)備布置;管道設(shè)計(jì)

引言：在電石法PVC樹(shù)脂生產(chǎn)工藝當(dāng)中，VCM轉(zhuǎn)化工序是其中一項(xiàng)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，本文將從整個(gè)VCM轉(zhuǎn)化工藝流程以及設(shè)備布置、管道布置方面著手，對(duì)VCm轉(zhuǎn)化工段的全部設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了研究，闡述了其在設(shè)計(jì)中需要遵循的相應(yīng)原則，并且對(duì)一些需要重點(diǎn)注意的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。

1.VCM轉(zhuǎn)化流程介紹

乙炔工段將精制的乙炔氣送來(lái)，在經(jīng)過(guò)乙炔阻火器之后，與氯化氫工段所帶來(lái)的經(jīng)過(guò)精煉氯化氫氣一起在混合器發(fā)生混合，并以1：1.05的比率混勻之后再進(jìn)入到一級(jí)石墨冷卻器，在通過(guò)零下三十五度的冷凍鹽水，把氯化氫炔類(lèi)混合物在冷凍到-2～6℃左右，冷凍過(guò)后的混合物在進(jìn)入到二級(jí)石墨冷卻器之后，在通過(guò)零下三十五度的冷凍鹽水的影響下，冷凍到-16～-12℃左右。經(jīng)過(guò)一、二級(jí)石墨冷卻器冷卻以后，混合液中的部分冷凝液滴會(huì)被除去，然后再經(jīng)過(guò)一、二級(jí)酸霧過(guò)濾器的處理后，一些小顆粒的酸霧會(huì)被過(guò)濾掉，會(huì)得到40%的鹽酸送氯化氫吸脫以及含水量≤0.06%的混合氣，其中，40%的鹽酸送氯化氫吸脫可以直接當(dāng)做產(chǎn)品進(jìn)行銷(xiāo)售，而含水量≤0.06%的混合氣則會(huì)進(jìn)入石墨預(yù)熱器進(jìn)行加熱，待到混合氣的溫度升到75℃左右后，再通過(guò)轉(zhuǎn)化器裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)化，經(jīng)由兩端轉(zhuǎn)化器反應(yīng)后，可以將混合氣中的乙炔含量控制在在3%以下。在這一整個(gè)合成反應(yīng)中，產(chǎn)生的熱能會(huì)隨著轉(zhuǎn)化器列管道之間的循環(huán)熱水而轉(zhuǎn)移掉。粗氯乙炔再經(jīng)由脫汞器的吸附作用后，可以將其中大量的汞給吸附出去，然后再經(jīng)過(guò)一級(jí)水洗組合塔以及二級(jí)水洗填料塔處理后，可以得到氯化氫含量在30%左右的鹽酸送氯化氫吸脫。經(jīng)過(guò)以上工序處理后的粗氯乙炔氣體在經(jīng)過(guò)二級(jí)水洗填料塔進(jìn)行二次清洗之后既可以得到CO2等氣體，這些氣體經(jīng)過(guò)堿洗塔中進(jìn)行凈化，最后這些氣體會(huì)被送進(jìn)壓縮工序進(jìn)行壓縮。

2.VCM轉(zhuǎn)化工段的設(shè)備布置

2.1混合氣體脫水部分設(shè)備布置

氯化氫具有一定的吸濕性質(zhì)，因此針對(duì)于混合氣體的脫水部分，通常是預(yù)先吸收掉乙炔氣體中含有的大量的水分，然后會(huì)生成40%左右的鹽酸，可以使得混合氣當(dāng)中的水含量得到一定的減少。此外，還可以通過(guò)冷凍的方式來(lái)進(jìn)行脫水，這種脫水方式利用的是鹽酸的冰點(diǎn)低的特性，在鹽酸上部分的水蒸氣分壓比較低，因此，可以將混合氣進(jìn)行冷凍，以達(dá)到降低混合氣中的水分含量的目的，使得混合氣中的水分含量達(dá)到相關(guān)工藝的指標(biāo)含量。這些脫水設(shè)備非常的多、且復(fù)雜，包括了換熱器、混合器等等，在對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行布置的時(shí)候，需要注意的是，混合器以及換熱器等設(shè)備的放酸口必須要比鹽酸儲(chǔ)罐進(jìn)酸口的高度要高，此外，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行布置的時(shí)候，還需要結(jié)合氯化氫氣和乙炔氣總管上的限流孔板前后直管段的要求來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的布置。

2.2氯乙烯合成部分設(shè)備布置

在這部分工藝上，重點(diǎn)內(nèi)容是選擇合適的催化劑以及對(duì)反應(yīng)熱溫度的控制。氯乙烯合成部分設(shè)備只有轉(zhuǎn)化器一種設(shè)備，不過(guò)轉(zhuǎn)化器數(shù)量的多少需要結(jié)合具體需要生產(chǎn)的氯乙烯重量來(lái)決定。在布置轉(zhuǎn)化器的時(shí)候，不僅需要能夠滿足氯乙烯合成工藝的相關(guān)要求，還要需要保證安裝和維修工作的便捷。需要根據(jù)其上層管廊的高度來(lái)進(jìn)行布置，而管廊的高度則需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行確定，通常來(lái)說(shuō)，管廊的高度不應(yīng)該低于9.5m。同時(shí)，轉(zhuǎn)化器在工作的時(shí)候，會(huì)有很大的運(yùn)載符合，所以，最好將轉(zhuǎn)化器支耳坐在主梁上，這樣的話安全性會(huì)比較的高，日后在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修的時(shí)候也會(huì)比較便利。

2.3粗氯乙炔凈化部分設(shè)備布置

粗氯乙炔凈化的目的就是將粗氯乙炔中的部分雜質(zhì)給過(guò)濾掉，生成純度較高的單體。這部分工藝包含的設(shè)備比較多，如換熱器、水洗塔以及脫酸塔等等，這些設(shè)備在進(jìn)行布置的時(shí)候，需要結(jié)合塔類(lèi)設(shè)備的人孔標(biāo)高、總體高度等等參數(shù)來(lái)確定樓層的層高，避免由于樓層層高設(shè)置不合理，使得設(shè)備和樓板梁之間造成矛盾。

3.VCM轉(zhuǎn)化工段的管道布置

3.1混合脫水部分管道布置

在對(duì)這部分的管道進(jìn)行布置的時(shí)候，需要注意，不能將混合器的氯化氫氣和乙炔氣進(jìn)入的方向設(shè)置進(jìn)對(duì)頂，兩種氣體需要從同一個(gè)方向進(jìn)入，此外，還需要考慮這兩種氣體原料的總管上限流孔板前后直管的要求，同時(shí)也要兼顧布局的美觀性，考慮到日后的操作以為維修工作的開(kāi)展。如果在對(duì)管道進(jìn)行布置的時(shí)候，如果存在低點(diǎn)，且這些低點(diǎn)的位置沒(méi)有在設(shè)備位置，這時(shí)候必須要將冷凝酸液導(dǎo)流和鹽酸管線接到一起。由于混合氣體在進(jìn)過(guò)加熱后的溫度可以達(dá)到70℃上，因此，混合氣體總管的低點(diǎn)必須要在石墨預(yù)熱器上。如果說(shuō)混合氣體總管地點(diǎn)設(shè)置存在錯(cuò)誤，那么乙炔氣體就會(huì)產(chǎn)生自燃，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)，造成安全事故發(fā)生。

3.2轉(zhuǎn)化器管道布置

在VCM轉(zhuǎn)化工段配管中，轉(zhuǎn)化器管道是其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在安裝過(guò)程中，需要盡量的簡(jiǎn)化安裝操作，同時(shí)也要考慮到后續(xù)維修工作的便利，因此，每一套轉(zhuǎn)化器的配管都應(yīng)該是一致的，一致的配管不僅可以起到美觀的作用，后續(xù)維修起來(lái)也比較的方便。在對(duì)轉(zhuǎn)化器管道進(jìn)行布置的時(shí)候，需要注意的是一定要將轉(zhuǎn)化器的熱水出口和汽水分離總管線接入到總管線靠近頂部切線的方向，而且，轉(zhuǎn)化器的熱水出口一定不能和總管線相接的位置接在同一個(gè)位置，可以防止氣體出現(xiàn)對(duì)頂?shù)膯?wèn)題。此外，這部分的管道在布置過(guò)程中還會(huì)涉及到熱力管道，因此還需要和管機(jī)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行相互的配合，通過(guò)增加補(bǔ)償器的方式來(lái)避免管道產(chǎn)生過(guò)多的熱應(yīng)力，由此來(lái)對(duì)設(shè)備和管道起到一個(gè)保護(hù)的作用。轉(zhuǎn)化器配管通常管徑比較大、數(shù)量也比較多，所以建議在布置的時(shí)候，增加法蘭，不僅可以便于安裝人員進(jìn)行安裝，同時(shí)也可以便于后續(xù)的打掃和維護(hù)。

3.3凈化管道布置

在對(duì)凈化部分管道進(jìn)行布置的時(shí)候，需要注意的部分是合成冷卻器到泡沫脫酸塔段的配管布置，要盡量的避免U型液袋的出現(xiàn)，一旦形成U型液袋就會(huì)對(duì)氣體的流動(dòng)造成一定的干擾。此外，由于這部分的管道中有一些是放空管線，所以，這些管線要布置到樓層的最高點(diǎn)后放空，需要注意的是，放空點(diǎn)必須至少要高于樓板3.5m。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在PVC制取中，VCM裝置轉(zhuǎn)化工段起著至關(guān)重要的作用，對(duì)該工段的設(shè)備以及管道布置也具有重要的意義。在VCM轉(zhuǎn)化工段設(shè)備布置中，有混合氣體脫水部分、氯乙烯合成部分、粗氯乙炔凈化部分布置這三方面，在VCM轉(zhuǎn)化工段的管道布置中，有混合脫水部分管道、轉(zhuǎn)化器管道以及凈化管道三方面，本文對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行了相應(yīng)的研究和闡述，希望可以為今后VCM轉(zhuǎn)化工段的設(shè)備以及管道布置設(shè)計(jì)做出一定的參考，使得設(shè)計(jì)可以得到更好的優(yōu)化，促進(jìn)我國(guó)PVC生產(chǎn)技術(shù)得到改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]高秀華，楊會(huì)喜，王永杰.電石乙炔VCM冷凍系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)改造總結(jié)[J].中國(guó)氯堿，2021（09）：11-12.

[2]王富民， 乙炔氫氯化合成VCM的無(wú)汞離子液體催化劑與氣液催化反應(yīng)工藝及裝置. 河北省，河北美邦工程科技股份有限公司，2021-06-27.

[3]多斯波力·哈力木別克，王江.基于VCM的建設(shè)用地空間分布格局對(duì)比研究[J].地理空間信息，2021，19（04）：32-36+6.