浅谈VCM转化工段的设备布置及管道设计

王万兰 李亮 刘伟 胡晓燕 冯红艳

摘  要：PVC是我国最常用的塑料品种之一，VCM就是制造PVC的重要原料，据统计，目前我国大部分的生产厂家在使用VCM制取PVC，生产出来的PVC产量占据了我国PVC总产量的一半以上。在PVC生产中，VCM转化工段的设备布置以及管道设计是非常重要的，本文就此，展开了相应的研究和讨论，以供相关从业人员参考。

关键词：VCM转化工段;设备布置;管道设计

引言：在电石法PVC树脂生产工艺当中，VCM转化工序是其中一项非常关键的环节，本文将从整个VCM转化工艺流程以及设备布置、管道布置方面着手，对VCm转化工段的全部设计过程进行了研究，阐述了其在设计中需要遵循的相应原则，并且对一些需要重点注意的问题进行了详细的说明。

1.VCM转化流程介绍

乙炔工段将精制的乙炔气送来，在经过乙炔阻火器之后，与氯化氢工段所带来的经过精炼氯化氢气一起在混合器发生混合，并以1：1.05的比率混匀之后再进入到一级石墨冷却器，在通过零下三十五度的冷冻盐水，把氯化氢炔类混合物在冷冻到-2～6℃左右，冷冻过后的混合物在进入到二级石墨冷却器之后，在通过零下三十五度的冷冻盐水的影响下，冷冻到-16～-12℃左右。经过一、二级石墨冷却器冷却以后，混合液中的部分冷凝液滴会被除去，然后再经过一、二级酸雾过滤器的处理后，一些小颗粒的酸雾会被过滤掉，会得到40%的盐酸送氯化氢吸脱以及含水量≤0.06%的混合气，其中，40%的盐酸送氯化氢吸脱可以直接当做产品进行销售，而含水量≤0.06%的混合气则会进入石墨预热器进行加热，待到混合气的温度升到75℃左右后，再通过转化器装置进行转化，经由两端转化器反应后，可以将混合气中的乙炔含量控制在在3%以下。在这一整个合成反应中，产生的热能会随着转化器列管道之间的循环热水而转移掉。粗氯乙炔再经由脱汞器的吸附作用后，可以将其中大量的汞给吸附出去，然后再经过一级水洗组合塔以及二级水洗填料塔处理后，可以得到氯化氢含量在30%左右的盐酸送氯化氢吸脱。经过以上工序处理后的粗氯乙炔气体在经过二级水洗填料塔进行二次清洗之后既可以得到CO2等气体，这些气体经过碱洗塔中进行净化，最后这些气体会被送进压缩工序进行压缩。

2.VCM转化工段的设备布置

2.1混合气体脱水部分设备布置

氯化氢具有一定的吸湿性质，因此针对于混合气体的脱水部分，通常是预先吸收掉乙炔气体中含有的大量的水分，然后会生成40%左右的盐酸，可以使得混合气当中的水含量得到一定的减少。此外，还可以通过冷冻的方式来进行脱水，这种脱水方式利用的是盐酸的冰点低的特性，在盐酸上部分的水蒸气分压比较低，因此，可以将混合气进行冷冻，以达到降低混合气中的水分含量的目的，使得混合气中的水分含量达到相关工艺的指标含量。这些脱水设备非常的多、且复杂，包括了换热器、混合器等等，在对这些设备进行布置的时候，需要注意的是，混合器以及换热器等设备的放酸口必须要比盐酸储罐进酸口的高度要高，此外，在对设备进行布置的时候，还需要结合氯化氢气和乙炔气总管上的限流孔板前后直管段的要求来进行相应的布置。

2.2氯乙烯合成部分设备布置

在这部分工艺上，重点内容是选择合适的催化剂以及对反应热温度的控制。氯乙烯合成部分设备只有转化器一种设备，不过转化器数量的多少需要结合具体需要生产的氯乙烯重量来决定。在布置转化器的时候，不仅需要能够满足氯乙烯合成工艺的相关要求，还要需要保证安装和维修工作的便捷。需要根据其上层管廊的高度来进行布置，而管廊的高度则需要根据实际情况来进行确定，通常来说，管廊的高度不应该低于9.5m。同时，转化器在工作的时候，会有很大的运载符合，所以，最好将转化器支耳坐在主梁上，这样的话安全性会比较的高，日后在对设备进行检修的时候也会比较便利。

2.3粗氯乙炔凈化部分设备布置

粗氯乙炔净化的目的就是将粗氯乙炔中的部分杂质给过滤掉，生成纯度较高的单体。这部分工艺包含的设备比较多，如换热器、水洗塔以及脱酸塔等等，这些设备在进行布置的时候，需要结合塔类设备的人孔标高、总体高度等等参数来确定楼层的层高，避免由于楼层层高设置不合理，使得设备和楼板梁之间造成矛盾。

3.VCM转化工段的管道布置

3.1混合脱水部分管道布置

在对这部分的管道进行布置的时候，需要注意，不能将混合器的氯化氢气和乙炔气进入的方向设置进对顶，两种气体需要从同一个方向进入，此外，还需要考虑这两种气体原料的总管上限流孔板前后直管的要求，同时也要兼顾布局的美观性，考虑到日后的操作以为维修工作的开展。如果在对管道进行布置的时候，如果存在低点，且这些低点的位置没有在设备位置，这时候必须要将冷凝酸液导流和盐酸管线接到一起。由于混合气体在进过加热后的温度可以达到70℃上，因此，混合气体总管的低点必须要在石墨预热器上。如果说混合气体总管地点设置存在错误，那么乙炔气体就会产生自燃，进而引发火灾，造成安全事故发生。

3.2转化器管道布置

在VCM转化工段配管中，转化器管道是其中非常重要的一个环节，在安装过程中，需要尽量的简化安装操作，同时也要考虑到后续维修工作的便利，因此，每一套转化器的配管都应该是一致的，一致的配管不仅可以起到美观的作用，后续维修起来也比较的方便。在对转化器管道进行布置的时候，需要注意的是一定要将转化器的热水出口和汽水分离总管线接入到总管线靠近顶部切线的方向，而且，转化器的热水出口一定不能和总管线相接的位置接在同一个位置，可以防止气体出现对顶的问题。此外，这部分的管道在布置过程中还会涉及到热力管道，因此还需要和管机专业的技术人员进行相互的配合，通过增加补偿器的方式来避免管道产生过多的热应力，由此来对设备和管道起到一个保护的作用。转化器配管通常管径比较大、数量也比较多，所以建议在布置的时候，增加法兰，不仅可以便于安装人员进行安装，同时也可以便于后续的打扫和维护。

3.3净化管道布置

在对净化部分管道进行布置的时候，需要注意的部分是合成冷却器到泡沫脱酸塔段的配管布置，要尽量的避免U型液袋的出现，一旦形成U型液袋就会对气体的流动造成一定的干扰。此外，由于这部分的管道中有一些是放空管线，所以，这些管线要布置到楼层的最高点后放空，需要注意的是，放空点必须至少要高于楼板3.5m。

结语

综上所述，在PVC制取中，VCM装置转化工段起着至关重要的作用，对该工段的设备以及管道布置也具有重要的意义。在VCM转化工段设备布置中，有混合气体脱水部分、氯乙烯合成部分、粗氯乙炔净化部分布置这三方面，在VCM转化工段的管道布置中，有混合脱水部分管道、转化器管道以及净化管道三方面，本文对以上内容进行了相应的研究和阐述，希望可以为今后VCM转化工段的设备以及管道布置设计做出一定的参考，使得设计可以得到更好的优化，促进我国PVC生产技术得到改进。

参考文献

[1]高秀华，杨会喜，王永杰.电石乙炔VCM冷冻系统技术升级改造总结[J].中国氯碱，2021（09）：11-12.

[2]王富民， 乙炔氢氯化合成VCM的无汞离子液体催化剂与气液催化反应工艺及装置. 河北省，河北美邦工程科技股份有限公司，2021-06-27.

[3]多斯波力·哈力木别克，王江.基于VCM的建设用地空间分布格局对比研究[J].地理空间信息，2021，19（04）：32-36+6.