PVC生产节能问题研究

2019-05-17张朋飞

中国氯碱 2019年4期

张朋飞

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北唐山 063305）

随着中国经济的快速发展，建筑行业大力推广使用节能建筑材料，聚氯乙烯产能增长迅速。与此同时，在资源和环境方面的矛盾也日趋尖锐。2017年8月《水俣公约》在中国的正式实施，国内PVC行业节能、环保方面将面临更大压力。不断优化改进聚氯乙烯生产工艺，降低能耗减少浪费，实现清洁环保生产将是日后发展的必然趋势。同时面对市场形势和同行企业激烈竞争，坚持不断改进、不断创新，通过科学论证、精细管理、实验摸索，实施有效节能降耗措施，才能进一步提升竞争力。

1 工艺现状分析

1.1 无离子水入料过程

70 m3聚合釜悬浮聚合过程多采用美国古德里奇公司工艺技术，即入料采用等温水加料工艺，水作为连续相从釜底加入，冷去离子水和热去离子水按照工艺要求有DCS的指令按比例加入，当加料结束时，釜内温度即达到反应温度。以生产SG5型PVC树脂为例，去离子水加入量约29 t，反应温度为57℃，热水槽水温一般控制在90℃左右，冷水槽来水温度约30℃（随季节有所差异）。去离子水入料流量在120 m3/h，冷、热水加料泵规格型号（LY80-400 A Q=171 m3/h，H=184 m，132 kW），每釜运行时间约20 min。

1.2 冷却系统

VCM聚合时能否有效地将聚合热导出，在一定程度上影响聚合釜的生产能力，70 m3聚合釜的传热有夹套和内冷却挡板2路冷却水分别承担。釜夹套采用半圆管焊接在釜外壁，内挡板采用4根底部固定的圆形套管式挡板。后期有研究增加釜顶冷凝器的不少厂家，有效的提高了釜的移热能力，缩短了聚合釜生产周期。

1.3 汽提系统

经多家企业调研目前汽提系统生产装置，多采用螺旋板换热器进行冷、热浆料的换热，已经使用近10年。由于设备结构特性，螺旋板换热器通道内有柱状支撑，通道截面长宽比较大，通道两侧流速较慢，容易产生堆积，影响物料品质，引起产品质量波动，且清理困难。甚至整条生产线被迫停车进行检修清理，各方面消耗明显增加。

2 综合节能措施实施

2.1 等温水入料更改为纯热水入料模式

以生产SG5型树脂为例，即控制热水槽温度为70℃左右，入料时仅启动热水泵进行加料，控制合适流速，保证加入时间不变。待各种助剂加入完毕后，保证釜内物料保持在（57±2）℃进入反应，运行近半年来效果非常好，整个生产过程未出现异常现象。此方法可减少一台加料泵在线运行和维修保养，以PVC树脂产能40万t/a，减少一台冷水泵运行计，则每年可节省用电8.71×105kW·h。热水槽温度由原先90℃控制到现在70℃左右，不仅能提高加热介质与热水的温差，保证较高的换热效果，提升加热效率。同时也缩小了热水槽与外界环境的温差，减少部分热损。需注意该方法对热无离子水槽温度控制有较高的要求，需设置相应温度预报警，杜绝进料过程中聚合釜出现高温、高压或低温情况。

2.2 增加釜反应移热能力

受中温带大陆性气候影响，冬季寒冷，夏季炎热，聚合釜冷却水在夏季温度相对偏高，移热效率降低。在对去离子水源头情况统计时，数据显示其温度受四季影响变化也较大，最大温差能够达到20℃。为此增加了一台换热装置，将釜搅拌轴封水降温至15℃，增加釜移热能力约3.15×108J，反应时长能够缩短约5 min/釜，以PVC树脂40万t/a计，可节省釜搅拌运行时长约1 660 h，折合每年减少用电2.2×105kW·h。并且根据调整前后反应过程和跟踪的树脂指标均无明显变化，下游使用正常。

2.3 汽提系统

经过调研和交流，引进了一种采用矩形设计，内部流道流体阻力小，不易产生积料的宽流道换热器，是专门为含有纤维或固体颗粒的特殊工艺介质而设计，既保留了板式换热器传热效率高、体积小等优点，又具有列管式换热器承压高、耐高温的特点，是一种合理好用的换热器。通过运行数据统计，其具有相比原螺旋板式换热器换热效果好，可提高入塔浆料温度、降低出塔浆料温度。实现后工序离心机平稳运行，节约汽提塔蒸气消耗。换热器内部不容易积料，提高生产系统运行平稳性，减少出现杂质波动频次，延长停车清理周期等优点。运行数据见表1。

通过数据对比，宽流道换热器已经投入一定时间后，相比原螺旋板换热器换热效果明显，冷热浆料进出口温差均在50℃左右。增加了浆料进塔温度约20℃，降低蒸气消耗。降低了浆料进离心机温度约20℃，为干燥工序离心机平稳运行提供有力保证。从换热器进、出口浆料的压力变化上看，压差均有所升高，说明换热器内部流道中随着运行时间的延长，也有积料情况，但明显要好于螺旋板换热器。仅蒸汽消耗一项，以40万t/a的产能计算，即可节省蒸汽约4.0×104t，大大降低了生产运行成本，减少了能耗。