优化乙炔清净及VCM混合脱水工艺降低硫酸消耗

邹成磊，章璟嵩

（安徽华塑股份有限公司，安徽 滁州 233290）

优化乙炔清净及VCM混合脱水工艺降低硫酸消耗

邹成磊，章璟嵩

（安徽华塑股份有限公司，安徽 滁州 233290）

介绍了乙炔浓硫酸清净和VCM混合脱水＋硫酸干燥工艺以及优化后的生产工艺，通过工艺优化改造，降低了硫酸消耗。

乙炔浓硫酸清净；混合冷冻脱水

安徽华塑股份有限公司 （以下简称华塑公司）46万t/a聚氯乙烯装置共有2条生产线，每条生产线的设计产能为23万t/a。设计时乙炔清净采用浓硫酸清净和碱洗中和工艺，VCM混合脱水采用乙炔和氯化氢混合气冷冻+浓硫酸干燥脱水工艺。生产运行过程中，VCM混合脱水装置运行中出现混合脱水效果差、浓硫酸消耗高、产生的废酸难以处理等问题，生产难以维持。华塑公司结合实际生产工艺状况，对乙炔清净和VCM混合脱水生产工艺进行了分析，于2015年3月将乙炔和HCl混合脱水改造为乙炔和氯化氢单独脱水工艺。

1 乙炔浓硫酸清净、VCM混合脱水＋硫酸干燥工艺

1.1 乙炔浓硫酸清净工艺

（1）乙炔浓硫酸清净原理

浓硫酸乙炔清净技术充分利用乙炔的强氧化性，氧化脱除乙炔气中的H2S、PH3等杂质气体，制得纯度大于98.5%的精乙炔气。

3H2S+H2SO4→4H2O+4S

H2S+H2SO4→S+2H2O+SO2↑（少量）

SO2+2H2S→3S+2H2O

H3P+4H2SO4→H3PO4+4H2O+4SO2↑

H2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O

H3PO4+3NaOH→Na3PO4+3H2O

SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O

（2）乙炔浓硫酸清净工艺

来自乙炔发生岗位的粗乙炔气经水洗塔进行降温冷却后，送入压缩岗位进行加压，加压后的粗乙炔进入预碱洗塔和水洗二塔经5℃冷冻水再次冷却到≤10℃，进入浓硫酸清净塔，与浓硫酸直接接触，除去粗乙炔气带来的硫化氢、磷化氢等杂质，再经中和塔使粗乙炔气与碱液接触，除去乙炔气中的酸性物质，制得精乙炔气送至氯乙烯装置使用。

1.2 VCM混合气深冷脱水＋硫酸干燥工艺

（1）混合气深冷脱水＋硫酸干燥工艺原理

混合气深冷脱水工艺是目前国内氯乙烯生产常用的除水工艺，即将乙炔和氯化氢气体混合后，采用-35℃冷冻盐水深度冷却降温，形成40%左右的盐酸酸雾脱除。混合气体的含水量取决于冷冻温度下的40%盐酸溶液上的蒸汽分压见表1。

表1 蒸汽分压表

由表1可见，冷冻温度直接影响脱水效果，温度越低，水蒸气分压越低。但温度过低，形成水化物结晶，影响石墨冷却器传热效果及堵塞管路，故混合脱水温度控制在（－14±2）℃范围为宜。从理论上分析，脱水后气体含水量能在0.016%～0.022%，由于实际生产中气液相均处于相对流动状态，不易达到平衡，因此实际生产中水含量要比理论计算值高，一般脱水后含水量在0.05%左右。

混合气深冷脱水＋硫酸干燥工艺是在传统混合脱水技术的基础上增加浓硫酸干燥塔进行干燥，利用浓硫酸的强吸水性脱除原料气的水分，得到含水体积分数约为600×10-6的混合气。

（2）混合气深冷脱水＋硫酸干燥工艺流程

乙炔装置送来的含饱和水的乙炔气经过阻火器，进入乙炔冷却器，被壳侧的冷冻水冷却到15℃，再进入混合器与烧碱装置送来的氯化氢气体在混合器中混合。混合气进入到石墨混合气冷却器中被-35℃冷冻盐水冷却，经盐酸雾过滤器除去酸雾后进入到预热器预热，然后，在两段硫酸干燥塔内进行干燥。干燥后的混合气经硫酸雾过滤器，除去酸雾后混合气经混合气预热器预热后送氯乙烯合成工序。

1.3 优化后的乙炔浓硫酸清净、VCM混合脱水工艺

（1）乙炔浓硫酸清净工艺

粗乙炔气经水洗塔降温后，送入压缩岗位进行加压，加压后的粗乙炔进入预碱洗塔和水洗二塔经5℃冷冻水再次冷却到≤10℃，经水雾除雾器除水后进入浓硫酸清净塔，与浓硫酸直接接触，除去粗乙炔气带来的硫化氢、磷化氢等杂质，再经酸雾除雾器除去乙炔气中的酸性物质，制得精乙炔气送至氯乙烯装置使用。

（2）VCM混合脱水工艺

乙炔装置精制乙炔气经过阻火器，进入混合器。烧碱装置送来的氯化氢气体经混合气冷却器中被-35℃冷冻盐水冷却，然后经盐酸雾过滤器除去酸雾后进入到预热器预热，然后进入混合器与乙炔混合，再经混合气预热器预热后送氯乙烯合成工序。

2 优化改造前工艺系统运行中存在的问题

（1）乙炔气经浓硫酸清净后通过中和塔碱液中和除去酸性杂质的过程中，使乙炔气再次含20℃的饱和水，加大了VCM混合深冷脱水系统的生产负荷。

（2）乙炔装置送至VCM混合深冷脱水系统的精制乙炔气含水量高，与氯化氢混合后产生的废盐酸量大，冷冻除水效果差，硫酸干燥塔浓硫酸消耗高达80 kg/t VCM，远远超出设计指标20 kg/tVCM。

（3）硫酸干燥使用的硫酸与乙炔和氯化氢的混合气接触，产生的废酸带有炭化物等杂质呈黑色，且废酸中溶解大量的氯化氢，在废酸装车及废酸处理过程中，现场酸雾较大，气味难闻，对现场设备腐蚀及操作人员的身体健康造成极大的影响。

（4）乙炔清净和硫酸干燥过程中产生的含有炭化物等杂质的废酸，在运行过程中，容易堵塞设备塔盘及管道，给生产带来极大的安全隐患，影响生产的稳定。

（5）乙炔清净和VCM混合气硫酸干燥过程中产生的废酸量大，销售和回收利用处理难度大。

3 优化改造后的工艺特点

（1）优化后的乙炔清净工艺在硫酸清净塔前增加了水雾除雾器，提高了乙炔气的除水效果，降低了乙炔清净的硫酸消耗。

（2）通过工艺优化，取消了乙炔清净工艺中的中和塔，增加酸雾过滤器，避免了乙炔气经过硫酸清净后再次通过碱液使乙炔气含水量增加，使送VCM装置的精制乙炔气中含水量由20℃时的饱和水降为200×10-6以下（正常控制露点-35℃以下）。

（3）送至VCM装置的精制乙炔含水量在200×10-6以下，已经达到含水控制要求，因此，VCM混合脱水系统只需要对氯化氢进行单独除水，大大降低了VCM深冷脱水的生产负荷，提高了氯化氢的除水效果。

（4）优化改造后，取消乙炔硫酸清净工艺的中和塔和混合气硫酸干燥系统，系统阻力明显降低，同时浓硫酸消耗由80 kg/t VCM降至25 kg/t VCM以下，废酸产生量明显降低。

4 工艺优化改造后的效益分析

4.1 经济效益分析

（1）98%硫酸消耗。改造前硫酸消耗 80 kg/t VCM，改造后硫酸消耗25 kg/t VCM，按40万t/a VCM计算，全年节约98%硫酸约22 000 t。98%硫酸单价按300元/t计算，全年节约成本约660万元。

（2）32%烧碱消耗。改造前乙炔清净32%烧碱消耗约8 kg/t VCM，改造后取消中和塔，无需使用32%烧碱。按40万t/a VCM计算，全年节约32%烧碱约3 200 t。32%烧碱单价按500元/t计算，全年可节约成本160万元。

（3）废硫酸产生量降低。因98%硫酸单耗降低55 kg/t VCM，按40万t/a VCM计算，全年可减少产生80%废硫酸26 950 t。废酸处理费用按100元/t靠的设备质量的同时，又在不降低装置整体性能的前提下最大限度地采用原装置配套设备。既引进了先进的技术和装备，又控制了投资，近三年稳定运行的事实证明，该装固碱装置进行整体改造工作是成功的，值得借鉴。计算，全年可节约成本约269.5万元。

4.2 环境效益分析

VCM混合气＋硫酸干燥系统运行过程中产生的废硫酸中溶解了大量的氯化氢气体，在废硫酸装车和处理过程中，少量氯化氢释放到大气中，一方面污染现场环境，腐蚀设备，另一方面危害现场操作人员的身体健康。通过系统优化改造，取消混合气硫酸干燥，避免了含氯化氢气体的废硫酸产生，有效的改善了现场的操作环境，避免了对操作人员身体健康的影响。

通过此项工艺系统的优化改造，乙炔清净和VCM混合脱水工艺得到进一步的优化，大大降低了浓硫酸消耗，改善了现场的生产环境，取得了良好的经济效益和环境效益。

收稿日期：2016-11-11

Optimization ofacetylene purification and VCMmixed dehydration process to reducing sulfuric acid consumption

ZOU Cheng-lei，ZHANG Jing-song
（Anhui Huasu Co.,Ltd.,Chuzhou 233290，China）

∶The purification process of acetylene concentrated sulfuric acid and VCM mixed dehydration technology+sulfuric acid drying process and the optimized production processare introduced.

∶acetylene purification by concentrated sulfuric acid；mixed freeze dehydration

TQ051.8+92

：B

：1009－1785(2017)04-0039-02

2017-01-08