PVC企业降本增效情况总结

赵峰

（内蒙古联丰稀土化工研究院，内蒙古 乌海 016034）

PVC企业降本增效情况总结

赵峰

（内蒙古联丰稀土化工研究院，内蒙古 乌海 016034）

对PVC生产各主要环节包括乙炔工段、单体工段、聚合工段、干燥工段生产过程中的技术特性进行了分析，并就现阶段实际生产中相应的技术改造情况进行了总结，从而为同类行业技术进步提供了参考。

乙炔；单体；聚合；干燥；技术改进

近年来，通过技术引进和技术改造使企业的节能降耗、提质增效工作取得明显的成效。现以湿法PVC生产技术为例结合原有工艺及现阶段行业普遍推行的生产技术及工艺加以分析总结。

1 乙炔工段

1.1 电石泥中乙炔气回收

以往电石泥中的乙炔气不回收，而是经溢流管后送入浓缩池，电石泥经浓缩、压滤处理，其中的乙炔气自然排入大气，不但造成环境污染，而且还造成极大的浪费。

新增的乙炔气回收工艺为发生器溢流的电石渣浆在渣浆缓冲罐经初步沉降分离，除去大块杂质固体，然后用渣浆泵送至脱气塔，脱气塔抽真空使塔内渣浆中的乙炔气脱吸，其真空度控制在-75～-65 kPa。从脱气塔出来的乙炔气经一级乙炔冷却器冷却至45℃左右，再经二级乙炔冷却器进一步降温，通过水环真空泵送入三级乙炔冷却器冷却至25℃左右，经捕沫器过滤后送至气柜总管。从脱气塔底部出来的渣浆自下部进入渣浆排放罐，再经溜槽送至浓缩池，渣浆排放罐还具有液封作用，确保真空状态脱气塔的渣浆排放管路不吸入空气。乙炔管路上设置1台氧气在线检测仪，当乙炔气体中氧气含量超标（＞1%）时，装置自动连锁停车。

以产能30万t/a计，取行业的平均电石耗1.42 t/t，

则年可节约电石的绝对量为4 260 t。

1.2 电石灰的回用

空气中的水蒸气导致实际生产中电石风化现象的发生，即使相对较为稳定的环境中，电石风化量仍是不容忽视的。人工设定实验室环境条件下的显度与电石风化量测定值见表1。

表1 湿度与电石块的风化速度关系测定数据

由表1可以看出，相同条件下，空气的湿度越大，电石的风化速度也就越快。以内蒙古乌海地区为例，该地区气候在全国属相对干燥的地区，即使如此，经统计全年平均湿度为37%左右，给定的电石样品日平均风化速率也达0.609%。

这只是实验室测定的数据，以实际生产为例，通常30万t/a PVC日耗电石约为1 200 t，每天产生的电石灰达15~20 t，经测定其发气量在80 L/kg左右，通常的办法是将其回用到运输电石的皮带上。事实上这种回用真正的稳定性不高，集中加入电石灰因反应速度过快而造成发生器温度失控，同时，在回用时电石灰粉尘飞杨，作业现场操作受限，还存在着安全隐患，因此，大多数企业回用效果不好。国内有企业在这方面作了有效的尝试，其具体工艺示意图见图1。

图1 电石灰回用工艺示意图

据测算，该工艺可回收的电石灰折成标准电石以产能30万t/a计，取最低日平均值15 t，发气量以80 L/kg计，按330工作日计，则年可节约标准电石1 320 t。

1.3 废次钠的回用处理

电石法乙炔生产工艺中粗乙炔清净需要大量的工业水，以往采用直接排放的方式，因目前采用循环经济，电石渣被用来制取水泥，考虑到氯根对水泥的稳定性及强度的影响，故电石渣中几乎不能含有氯根离子，而原有乙炔清净所产生的废次钠进入发生器回用后会使电石渣中的氯根含量大幅度上升，为了回收这部分水及其中的乙炔气，废次钠回用技术得以研发。

废次钠回用工艺流程示意图见图2。来自冷却塔的废次钠先进入废次钠贮罐，经次钠泵打入加热器，主要是回收其中的乙炔气，再经凉水塔、次钠泵去曝气池，最后再送去配置次钠。

图2 废次氯酸钠回用处理工艺流程图

废次钠的回用技术解决了电石渣制取水泥时的氯根问题，同时又使这部分水得到了循环利用。理论上要除去粗乙炔气里的硫化氢、磷化氢等杂质气体所需的清净液（有效氯0.085%～0.12%的次氯酸钠溶液）体积比约为140∶1～150∶1。以30万t/a PVC的正常乙炔流量11 000 m3/h计，则年需消耗工业水约62.2万m3。同时，对其中含有约为600×10-6左右的乙炔气予以回收，在回用清净废次钠的同时，全年可回收的乙炔气以折标电石计达1 033 t。

2 单体工段

2.1 转化器冷却水自循环系统

转化反应热依靠循环热水来移除。目前大多数企业采用以热水泵来强制循环达到冷却的目的，也有企业采用丁烷来作为冷却剂，但因实际生产的安全性及收集处置等问题使用受限。热水强制循环就是依靠热水泵将95℃以上的热水强制循环来控制转化器的反应温度。通常转化器的反应温度在100~180℃，因而，利用其气化最高不超过100℃的特点设置了热水自循环系统，其优点是节省了热水泵，仅保持转化器内有充满的水量即可，因热水泵在实际使用中其盘根易泄漏，改造后热水泵维修工作量大为降低，因而这一技术大受欢迎并推广，但该工

艺明显不如强制循环的转化器反应温度易控。

2.2 盐酸深脱析技术

目前PVC生产企业盐酸脱析普遍采用常规脱析装置，浓酸脱出HCl气体后，HCl气体回用，稀酸回用泡沫脱酸塔，多产出的稀酸外销或另行处理。因该酸中含有汞，其外售会造成汞污染的扩大，但实际生产中依靠常规解析无法达到系统的酸平衡，有企业曾尝试将泡沫塔生产出的34%工业盐酸经常规脱析至22%，再经降温后回用至泡沫塔、水洗塔制酸，减少新鲜水的补充量，但事实证明这样很难达到系统酸量平衡，还会出现机前系统过酸腐蚀设备的恶性事故。为了有效消除这一弊端，盐酸深度脱析技术得到大力推广，该工艺的最大优点是通过对20%~22%的酸处理后可使其下降至0.5%以下，从而达到真正意义上的循环吸收的目的。但目前其最大的缺陷是连续运行能力差，运行一段时间后会在解析塔的石墨块孔中出现氯化钙结晶，从而使其处理能力快速下降，需打开清理；同时，从生产情况看，该装置运行成本较高，这都是今后急需解决的。

通过盐酸深脱析技术，可从根本上解决PVC含汞废酸的处理问题，因而可有效消除汞污染和汞流失，有明显的环保效益，尽管还存在不少问题，但该技术目前是解决含汞酸平衡的重要途径。

2.3 系统水处理技术

氯乙烯合成及精馏过程中，系统含水对生产及产品质量具有极大的危害。混合脱水含水会造成转化触媒结块、阻力上升乃至失效，而精馏系统含水则会造成高低塔甚至再沸器、塔顶冷凝器自聚，从而导致分离能力快速下降。目前，在行业中采用了水处理装置，在混合脱水系统酸雾过滤器后加装组合式过滤器，可对酸雾过滤器过滤不好的气体二次过滤。经测定，过滤后的混合气含水量可控制在0.05%以下，而且其阻力仅为5~10 mmHg。

针对氯乙烯精馏系统中的含水问题，行业通行的办法是采用油水聚结器。需脱水的介质由过滤分离器进入壳体，当液体通过含有特殊聚结介质的滤芯时，经过滤、破乳、聚结、沉降4个过程，将破乳后的小水珠聚结成大的水珠，沉降到壳体底部。部分未来得及沉降的小水珠随液体流向分离滤芯，小水珠被完全有效地拦截在滤芯外面，再次聚结成大水珠沉降，从而确保有效地脱除水分，而沉降到壳体底部的水分由液位显示可定期地通过排水阀排出。经多级脱水，精馏系统的含水量可得到大幅度的降低。经深度除水后VC中含水约为80×10-6左右，远远低于原来600×10-6以上的状况，精馏塔的堵塞情况得到有效的遏制，可保证其连续、稳定地运行2年以上。

2.4 含汞废水处理技术

实际生产中常见的工艺是将转化污水池收集来的废水pH值调节至7~9，经污水泵送至处理调节池，微调pH值至9~10后送入一体化含汞废水处理设备，并向其中加入除汞剂Na2S和除汞复合助剂以除去含汞废水中游离状态的Hg2+生成HgS沉淀，再经砂滤器、精密过滤器过滤后，水中游离状态的Hg2+含量≤0.005 mg/L，达到国家排放标准。絮凝沉淀下来的污泥通过压滤机压滤，压滤后的清液再次送入调节池处理，滤饼装袋统一存放。

若上清液含汞量符合排放要求，则将其直接打入排放池排放，沉淀物打入专用渣池作为析出废物统一处理，否则继续加药处理直至合格。目前，国内80%以上的PVC厂家采用该工艺。该工艺存在的主要问题是pH值调节前后波动大，处理后的废水一次合格率在80%~90%，部分需经二次处理。

3 聚合工段

氯乙烯聚合工艺流程示意图见图3。

图3 悬浮聚合工艺流程示意图

3.1 粗料预警技术

聚合过程生产操作是连续的，但控制人员是交替的，在未实现DCS以前，行业粗料的预防难度较大，通常情况下都是事后判断，因而对原因分析往往准确性差。DCS粗料预警系统可以通过与正常情况下的电流曲线对比发现异常，并在未造成大的损失前对单体予以回收，从而使损失减到最小，因这一技术具有显著的优点近年来在行业内得到普遍应用。

聚合过程粗料预防不仅有效地消除了生产异常，确保了安全生产，也为降低生产成本带来了实实在在的效果，以小釜为例，过去平均每个月会产生一釜粗料，而大釜生产则基本上消除了这种现象，即使误操作也会从曲线判断预防回收，基本没有损失。

3.2 ESD应急技术

聚合釜上有大量的阀门、法兰，聚合过程的控制还会受到水、电、气的影响，因此设置ESD系统显得尤其重要。国内对聚合生产过程定性为重大危险工艺，当局部停气时，有专用的压缩空气罐，可继续保持气动控制阀有30 min的应急处置；当紧急停水时，可向釜内加入应急终止剂；当紧急停电时，启动备用电源通常可保证聚合釜的搅拌及循环水以继续反应；当备用电源无法使用时则开启NO终止剂终止反应。这一技术的应用确保了过程控制的安全性，与过去相比较，某企业最严重的一次事故造成了5釜料排放，不但造成极大的经济损失，而且安全生产也受到严重危胁。

3.3 废水汽提

对聚合釜、汽提塔产生的废水收集后，经专用的废水汽提塔对其中的氯乙烯进行汽提回收，既可有效回收废水中溶解的氯乙烯，达到降低消耗的目的，同时还可极大地减少环境污染。

3.4 配方优化

近年来，聚合生产中自动化控制系统应用相对普及，由于工艺的差异，不同的控制系统有可能存在不同程度的缺陷，特别通过对其入料及出料的程序优化改进，可达到缩短聚合反应周期的目的。实际生产中通常采取以下几方面措施。

（1）调整聚合反应夹套和挡板循环水的PID参数，通过改变可调参数内夹套和挡板通循环水时间及阀位开度，依靠挡板移走聚合釜反应热，从而提高聚合釜的效率；

（2）聚合釜加水和单体时，启动分散剂加料程序，将分散剂加料的时间压缩在加水及单体的时间段内，在满足工艺配方生产的前提下，将DCS入料程序优化，缩短了入料时间；

（3）DCS程序在加引发剂的同时，判断当前釜温，若釜温高于设定值，釜温投串级调节，避免因引发剂单元故障主控发现不及时，导致釜温釜压上涨而出现爆聚事故，保证安全生产；

（4）聚合釜反应结束时，终止剂单元联动，避免误操作。

4 干燥工段

4.1 设备底积料处理技术

干燥气流管底部积料不可避免，但若不及时清理则会因高温造成气流管底部物料变色而导致杂点超标。经统计，通常情况下每半个月需人工清理一次，每次停车时也需对其清理，每次清理劳动强度大，对装置的产能影响也大。己有厂家在气流管底部加清扫装置，安装不锈钢轴，并在其上面加装不锈钢丝绳，用小功率电机带动运行，将大块湿物料打散后借热风吹走，消除气流管底部积料。

实际生产中二级旋风分离器因系统零点的漂移经常会存在下料不畅而导致积料，时间一长会对正常生产造成影响。有厂家在其下料管加装螺旋输送器，也有企业直接加装下料管并连至旋振筛。前者可有效地提高产品质量并大大缩短清理废料的时间，后者则可及时回收二级旋风的物料，以30万t/a的产能计，每月可回收树脂五吨左右。

4.2 母液水处理技术

干燥生产的母液水处理方法较多，但PVC行业以生化处理技术居多，其方法就是将母液水温度从70℃经凉水塔冷却到30~40℃，然后通过水解酸化提高其可生化性，再通过一级生化、二级生化降解水中有机物，在混凝澄清池中除去大颗粒悬浮物，再通过浸没式超滤去除粒径大于 0.5 μm的悬浮物，通过透过液泵输出界区到各用户，该装置运行成本在1.9元/t，处理后水质较好，既可作为循环水系统补充用水，也可作为要求一般的装置用水。

4.3 大吨位包装技术

如今PVC生产均采取专用自动包装线，但大多数企业以袋装为主，因其存在运输、搬运的优点因而广为使用。有些企业采用大吨包装，一般是以吨为单位包装，其优点是省去了大量的包装袋，同时还可回收重复使用，从而降低了生产成本。小吨位在加工时因需拆除大量的包装袋因，在配置加料时还会不可避免地使杂质夹带进入而污染物料极有可能引起产品质量波动。但大吨位包装在装卸时需专用小车，特别是在空间受限的地方不够便利。

5 结语

PVC的每一个技术进步都离不开从业人员的不断进取和探索，特别是中国作为PVC生产的绝对大国，在管理水平上升到一定程度时应积极研究新技术，每个细小的改进其绝对量也是十分惊人的，因此必须充分加强技术研发和技术引进，从而推动PVC生产技术水平不断提高。

［1］李富勇．电石法乙炔清净废次钠回收利用的研究及实施．新疆化工，2012（3）：2－3．

PVC enterprise to increase economic benefit summary by reducing production cost

ZHAO Feng
（Inner Mongolia Lianfeng Rare Earth Research Institute of Chemical Industry，Wuhai 016034，China）

The production of the PVC of the main links including technical characteristics of acetylene section，monomer section，polymerization section，drying section in the production process were analyzed，and the present stage in the actual production，the corresponding technical transformation was summarized，so as to provide the reference for the similar industry technology progress.

acetylene；monomer；polymerization；drying；technology improvement

TQ325.3

B

1009－1785(2015)06-0036-04

2014-10-03

赵峰（1965—），男，高级工程师，毕业于武汉工程大学有机化工专业，在国内专业刊物上发表论文30余篇，曾供职于陕西延长石油西安西化氯碱化工有限责任公司，现任内蒙古联丰稀土化工研究院有限公司总经理。