变压吸附装置在氯乙烯尾气回收中的应用

(中平能化集团新乡神马正华化工有限公司，河南新乡 453011)

在电石法生产聚氯乙烯工艺中，由于原料气不纯及部分未反应的乙炔存在等原因，使氯乙烯在加压精馏过程中有不凝气体连续从系统中排出，尾气中所含的氯乙烯(VCM)、乙炔(C2H2)直接排入大气，不仅造成了浪费，还对环境造成了污染。采用先进技术，回收尾气中所含的氯乙烯单体、乙炔气体，降低生产成本，控制环境污染，就成为企业的重要任务。

新型环保的变压吸附法回收氯乙烯和乙炔工艺，是针对聚氯乙烯行业开发的一种精馏尾气回收技术，具有技术先进、经济效益和环保效益好的优点。新乡神马正华化工有限公司电石法年产3万t PVC树脂项目，采用了四川开元科技有限公司的变压吸附(PSA)四塔吸附技术回收氯乙烯精馏尾气。

1 工艺流程简述

工艺流程简图如图1所示。原料气在0.5 MPa、－5℃左右的初始状态下进入本装置。首先将原料气加热到10～35℃，再经进口阀进入4个吸附塔组成的PSA吸附装置，吸附结束后，吸附塔逆放排出的气体和抽真空得到的气体，经由缓冲罐充分混合稳压后，作为产品气直接送入到转化工序回回收利用。得到净化的净化气稳压后输出到界区外排空。

图1 PSA法回收氯乙烯和乙炔工艺流程简图

2 吸附装置工艺调整

通过尾气回收，使氯乙烯体积分数达到国家规定排放标准(≤36×10－6)，同时，氯乙烯回收率达到≥99.9%，乙炔回收率≥99.0%［1］。

2.1 吸附原理

变压吸附净化回收氯乙烯尾气中氯乙烯和乙炔技术，利用具有丰富孔结构和吸附选择性的固体吸附剂，在较高的吸附压力条件下选择性吸附氯乙烯尾气中的氯乙烯和乙炔，从非吸附相获得低氯乙烯和乙炔含量符合环境排放标准的气体放空。降低压力和利用真空泵对吸附床进行抽空使吸附在吸附剂上的氯乙烯和乙炔脱附，从吸附剂解吸气体中获得的氯乙烯和乙炔产品气回氯乙烯生产装置回收利用，同时吸附剂得到再生。通过吸附床压力的升、降实现吸附剂对氯乙烯和乙炔的吸附、解吸过程的循环，达到净化回收氯乙烯尾气中氯乙烯和乙炔的目的。变压吸附气体提纯工艺过程之所以得以实现是由于变压吸附法利用吸附剂对吸附质在不同的分压下具有不同的吸附容量、吸附速度和吸附力，并且在一定压力下对被分离的气体混合物的各组分有选择吸附的特性，加压吸附除去原料气中的杂质组分，减压脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。变压吸附的循环周期短，吸附剂利用率高，吸附剂用量相对较少，因此，被广泛用于大量多组分气体的分离与纯化。变压吸附一般包括以下三个基本过程:吸附、解吸再生、升压［1，2］。

2.2 原设计存在的问题

在开车初期，因本厂生产规模小(年产3万t PVC)，尾气流量达不到设计院要求的最低流量，造成吸附效果不明显，而且由于尾气流量不稳定，波动较大，操作不便。尾气吸附装置未能发挥应有的作用。后来经调整精馏部分工艺控制指标后，流量基本上达到了设计要求，而且净化气的排放完全达到国家排放标准。

2.3 尾气吸附系统的调整

因公司生产任务有所变动，为了配合生产需要，经过和设计院联系，并结合前段时间生产运行情况，2009年5月底至6月初，公司对尾气吸附系统重新进行了调试。此次调试主要对一些设备以及一些参数设定值进行了调整，调整后，解决了长期以来由于尾气流量波动大对转化系统压力的影响，抽空压力高对真空泵的冲击，以及产品气对转化压力波动的影响，产品气中氯乙烯的浓缩比也有所提高，而且根据生产的变化制定了相应的新的简易操作规程，使工人操作起来更为方便，并加深了工人对整个装置核心内容的理解，使吸附装置真正发挥了作用。①降低了吸附压力，通过调整解决了尾气流量波动大、吸附时间不定的缺点，使吸附系统运行更稳定，减缓了产品气对转化压力波动的影响，产品气中氯乙烯的浓缩比有所提高。②通过对真空泵的阀门调节以及抽空时间的调整，解决了抽空压力高对真空泵的冲击，使真空泵运行稳定，延长了真空泵的使用寿命。

3 效益分析

经济效益分析如下:PVC生产能力按3万t/a计，氯乙烯尾排量平均约100 m3/h，其中氯乙烯含量平均约7%，乙炔含量平均约6%，年正常生产工作日按8 000 h计，则:每年可回收氯乙烯的量为134.4 t，如果每吨VCM 的价格按0.46万元计算，则每年可回收VCM的价值为61.82万元。

每年回收乙炔的量为48 000 m3，电石发气量按280 m3/t计，则每年可回收电石170 t。如果每吨电石的价格按0.3万元计算，则每年回收电石的价值为51万元。通过氯乙烯尾气吸附装置每年回收的VCM和乙炔可为公司创效益112.82万元。

4 结束语

变压吸附法回收氯乙烯分馏尾气中的VCM、C2H2经不断的改进和创新，技术已日益成熟，该工艺自动化程度高，操作简便，能耗及操作费用低，净化率高，完全达到国家排放标准，具有良好的社会效应。每年回收的气体量相当可观。尾气吸附装置的投运，不仅减少了外排，降低了消耗，而且净化了环境，使氯乙烯精馏真正实现了清洁生产。

［1］王 平.氯乙烯尾气回收装置变压吸附改造［J］.中国氯碱，2009(5):30－32.

［2］赵 颖，齐文兵，孟国平，等.PSA法回收聚氯乙烯精馏尾气技术的发展［J］.河南化工，2009(2):48－49.