30 万t/a PVC 离心干燥系统优化改造

2018-12-27荆盼龙

中国氯碱 2018年12期

荆盼龙

（青岛海湾化学有限公司，山东青岛266409）

青岛海湾化学有限公司（以下简称海湾化学）于2010 年秉承着“技术国际化、装备大型化、环境生态化、管理现代化”的建设理念，启动环保搬迁，随着生产规模的扩大，单台PVC 聚合釜容积增大到原来的3 倍，并实现了从电石法到乙烯法的转型升级。海湾化学引进国外先进PVC 离心干燥系统工艺技术，采用闪蒸干燥和流化床干燥方式，共建有2 条干燥线，每条离心干燥线处理能力为15 万t/a。自2016 年SPVC 装置开车运行以来，离心干燥系统在运行过程中频繁出现故障，对PVC 的产量和质量均造成较大影响，经对故障分析并实施改造，目前整个离心干燥系统已经平稳运行。

1 离心干燥系统工艺介绍

来自聚合汽提单元的PVC 浆料含固量在40%左右，进入浆料槽中，通过离心机进料泵在输送管线和浆料槽中打循环，PVC 浆料经输送管路支管上的流量调节阀进入到离心机中，在卧式螺旋离心机中PVC 浆料被分离为离心母液和滤饼（含水量在23%～25%的PVC 湿物料）。离心母液与乙二醇换热后经母液过滤器，一部分进入冲洗水罐，用作聚合冲洗用水，另一部分排到母液水池，进入到母液水处理系统，而经换热的乙二醇经空气预热器为离心干燥系统空气进行预热，回收热量。滤饼通过振动输送机和螺旋输送机进入到闪蒸干燥器的文丘里位置，经过滤器过滤后的一部分空气通过空气预热器和热风炉加热后从闪蒸干燥器的底部进入，滤饼与加热后的空气在文丘里位置接触，将PVC 树脂表面的大部分水分迅速蒸发，3～5 s 后水分下降至3%以下。从闪蒸干燥器顶部出来的PVC 粉料和热空气经Y 形管线以切线方向分别从两台旋风分离器的顶部进入，在旋风分离器中以旋转状态分离，气相从旋风分离器顶部排出，经排风机和消音器，进入尾气洗涤器进行尾气处理。PVC 粉料从旋风分离器底部排出，经旋转阀进入到流化床。经过滤器过滤后的另一部分空气经空气预热器和蒸汽换热器后分别进入到流化床的返混段和塞流段，继续对PVC 树脂分子内3%以下的水分进行干燥，最终使PVC 粉料中的水分小于0.4%。含粉热空气经流化床旋风分离器分离后，气相从旋风分离器顶部排出，经排风机和消音器进入到尾气洗涤器中进行尾气处理，PVC 粉料从旋风分离器底部经旋转阀回到流化床，从流化床末端经旋转阀后排出，过筛后进入集料斗中，经过粉体输送系统输送到包装料仓进行包装，离心干燥系统工艺流程图见图1。

图1 离心干燥系统工艺流程图

海湾化学引进的国外先进PVC 离心干燥工艺技术，采用闪蒸干燥加流化床干燥方式，可对多种牌号PVC 树脂进行干燥，下文从设备特性及系统特点方面对离心干燥系统进行简单说明。

1.1 设备特性（见表1）

表1 设备特性

1.2 系统特点

（1）每条干燥线均由一个闪蒸干燥和一个两级流化床设备组成，在闪蒸干燥器（一级阶段）中PVC湿滤饼中绝大部分水分能够迅速蒸发，达到含水量在3%左右；剩余部分和少数进入颗粒内的水分在流化床第一段返混段（二级阶段）进行干燥，达到含水量在百分之零点几；在流化床第二段塞流段（三级阶段）根据不同牌号PVC 调整不同的停留时间，达到最佳干燥，从而避免过度干燥。

（2）闪蒸干燥和流化床干燥系统是由三个独立控制的阶段组成，针对不同牌号的PVC 树脂易于调节到最佳控制条件，当滤饼含水量发生改变时能够快速反应。

（3）闪蒸干燥器高速水冷式文丘里管设计，在干燥温度过高时，能够避免PVC 树脂沉积和粘料。

（4）流化床中设有导向型流化板和足够数量的挡板，避免在流化床中形成滞留区，且在塞流段提供良好的平推流，在牌号切换时能够快速和完全排空。

（5）整个干燥系统通过温度和停留时间相结合进行自动控制，避免了PVC 产品过度干燥，因静电而影响到后面工序。

2 运行存在问题及优化措施

2.1 离心机停车冲洗优化

2.1.1 存在问题

海湾化学使用的离心机为德国进口，离心机设有轴承温度、振动速度、扭矩和功率等在线监测功能，在正常运行时，若以上任何一个指标超过限定值，离心机均会出现保护性联锁停车。在离心机正常停车时，需关闭调节阀10，停止PVC 浆料进入离心机，然后开启开关阀23 和44，分别对离心机转鼓和螺旋进行冲洗，防止因离心机转鼓内部积料，在下次开车时电流过高造成开车困难。离心机停车后转鼓转速下降到1 000～1 500 r/mim 时，会因机体共振振动值超过限定值25 mm/s 而出现报警，另外振动过高会对离心机机体造成机械损伤。

2.1.2 改造措施

离心机控制图见图2。为解决离心机停车时的共振问题，离心机冲洗结束后，在保持冲洗水管路开关阀44 和23 开启的状态下关停离心机，当转鼓转速降到850 r/mim 后，将开关阀44 和23 关闭。这一控制方式虽然解决了离心机停车时的共振问题，但当转鼓转速低于850 r/mim 时，螺旋冲洗水和转鼓冲洗水会通过固相下料口进入到干燥系统。为消除冲洗水进入干燥系统的隐患，又对开关阀44 和23 与离心机转鼓转速增加联锁，即当转鼓转速低于850 r/mim时，联锁程序会关闭开关阀44 和23，并无法开启。这一优化措施，不仅解决了离心机在停车时的共振问题，避免了离心机振动报警和机械损伤，同时消除冲洗水进入干燥系统的隐患。

图2 离心机控制图

2.2 闪蒸旋风分离器旋转阀改造

2.2.1 存在问题

从闪蒸干燥器顶部出来的PVC 和热空气经Y形管分流后进入两台旋风分离器，进行气固分离，气相从旋风分离器顶部排出，PVC 粉料从旋风分离器底部经旋转阀进入到流化床。在PVC 和热空气进入两台旋风分离器时存在分布不均的情况，造成一台旋风分离器的处理量大于另外一台，处理量大的旋风分离器造成底部旋转阀超负荷，因此导致旋风分离器堵料、顶部飞料等情况。不仅造成PVC 树脂的浪费，同时大量的PVC 粉料进入到尾气洗涤器，严重影响了尾气洗涤器对干燥尾气的处理能力。

2.2.2 改造措施

针对旋转阀下料能力问题，通过改变旋转阀配套电机转速来提高旋转阀的转速，从而提高其处理能力，改造前后旋转阀参数见表2。

表2 旋转阀参数

经改造后的旋转阀，处理能力比原来增大了50%，避免了旋风分离器顶部飞料问题，不仅保证了尾气洗涤器的正常运行，同时减少了PVC 产品的浪费。

2.3 流化床换热器蒸汽控制阀改造

2.3.1 存在问题

流化床返混段和塞流段均有自己单独的温度控制系统，此处以返混段温度控制举例说明。返混段温度T1 通过调节管道内空气温度T3 来控制，而管道内空气温度T3 又通过一级换热器蒸汽开关阀XV3 和调节阀TV1 控制的蒸汽量进行控制。在干燥系统程序运行时，程序首先保持蒸汽开关阀XV3 处于关闭状态，通过调节阀TV1 来实现流化床返混段的温度控制，开度0～100%。当调节阀TV1 开度到100%时，若仍满足不了返混段温度需求，程序会先开启开关阀XV3，然后将调节阀TV1关到0 后再逐渐开大，以满足返混段的温度需求。当开关阀XV3 开启时，返混段温度会出现快速上涨现象，严重影响到流化床温度控制的稳定性，不仅造成PVC 树脂水分含量的波动，同时造成蒸汽的浪费。

2.3.2 改造措施

流化床温度控制系统示意图见图3。

图3 流化床温度控制系统示意图

针对流化床温度控制波动问题，通过技改将一级换热器和二级换热器蒸汽管路开关阀XV3 和XV4 分别更换为调节阀TV3 和TV4。此处以改造后返混段温度控制进行说明，在干燥系统程序运行时，程序首先保持蒸汽调节阀TV3 处于关闭状态，通过调节阀TV1 来实现流化床返混段的温度控制，开度0～100%。当调节阀TV1 开度到100%时，若仍满足不了返混段温度需求，程序会在保持调节阀处于100%开启状态下，再通过调节阀TV3 来实现返混段的温度需求。此种控制方式，避免了返混段温度快速上涨的情况，保证了流化床温度控制的稳定性，同时使PVC 树脂水分含量控制稳定，且避免蒸汽的浪费。

2.4 集料斗排气方式改造

2.4.1 存在问题

从流化床下来的PVC 粉料经旋转阀进入到成品筛，过筛后进入集料斗，然后通过粉体输送系统到包装工序。集料斗处于正压状态，若不及时将此部分PVC 粉尘移走，会导致振动筛发生“满筛”现象，即PVC 粉料从成品筛粗料口排出，造成大量浪费，严重影响干燥系统的正常运行。为此在工艺设计时将集料斗内的粉尘通过管路引至流化床旋风分离器入口进行处理，由于集料斗在干燥一楼，旋风分离器在干燥五楼，两者距离较大，导致管路过长，且存在大量弯头。在实际运行过程中，多次出现堵管现象，为此需要离心干燥系统停车进行处理，严重影响到PVC 产量，集料斗排气方式改造流程示意图见图4。

2.4.2 改造措施

为解决排气管路堵塞导致干燥系统停车问题，将弯管改为直管，减少弯头数量，同时在楼层之间的排气管路增加了透明软管连接，既减少堵管的概率，又可在堵管时便于查找清理；另外还在集料斗顶部增加了自动式脉冲除尘器，排气管路发生堵塞时，将集料斗切换到脉冲除尘器侧进行排气，这样在干燥系统不停车的情况下就可对排气管路进行清理，避免了离心干燥系统因排气管路堵塞停车的情况，大大提高了PVC 产量，同时避免了PVC 粉料的浪费。