新型氯乙烯转化器的应用实效

第42卷第8期聚氯乙烯Vol. 42, No.82014年8月Polyvinyl ChlorideAug. , 2014[装置与设备]新型氯乙烯转化器的应用实效曹战国,李志安”,佟永刚”，卢秉威‘(1.唐山三友氯碱有限责任公司,河北唐山063305;2.沈阳化工大学,辽宁沈阳110142 ;3.沈阳化工股份有限公司,辽宁沈阳110026;4.沈阳陆正重工集团有限公司,辽宁沈阳110144)[关键词]氯乙烯;转化器;产能;汞触媒;乙炔;氯化氢摘要]汇总新型氯乙烯转化器的实际运行结果。新型转化器与常规转化器比较, 单台生产能力可以提高50%以上,节省汞触媒30%以上,为提高转化器产能、降低汞消耗、减少汞污染开辟了- -条新途径。采用新型氯乙烯转化器具有极大的社会效益和经济效益。[中图分类号] TQ325.3;TQ052[文献标志码] A[文章编号] 1009 -7937(2014 )08 -0034 -03Application effects of novel vinyl chloride convertersCAO Zhanguo'，LI Zhian2，TONG Yonggang'，LU Bingwei'(1. Tangshan Sanyou Chlor - Alkali Co. , Ltd. , Tangshan 063305，China;2. Shenyang University of Chemical Techenology ，Shenyang 110142，China;3. Shenyang Chemical Industry Co.，Ltd. , Shenyang 110026, China;4. Shenyang LZ Manufacturing Co. , Ltd. , Shenyang 110144，China)Key words: VCM ; converter; production capacity ; mercury catalyst; acetylenc ; hydrogen chlorideAbstract: The actual operation results of novel vinyl chloride converters were summarized. Com-pared with a conventional vinyl chloride converter, a novel vinyl chloride converter could increase produc-tion capacity by more than 50% , save the mercury catalyst consumption by more than 30%，and thus anew way was offered to increase production capacity, reduce mercury consumption and decrease mercurypollution. The adoption of this kind of novel converter had great economic benefits and social benefts.我国目前采用电石乙炔法原料路线生产PVC公司(以下简称沈阳化工)、新疆天业(集团)有限公的产量占全国PVC总产量的75%以上。在电石乙司、唐山三友氯碱有限责任公司(以下简称唐山三友)炔法氯乙烯生产中,存在两大问题:①需采用汞触等单位投人使用。近3年的实际运行结果证明:这种媒,造成汞资源消耗;②需要转化器设备,目前单台新型转化器与常规转化器比较,单台生产能力可以提.转化器产能低下,造成设备数量多、投资大、维护管高50%以上,同时节省汞触媒30%以上,确实是- -种理困难、能源消耗过多等问题。针对电石乙炔法生产氯乙烯存在的问题,从核高效节能产品,为提高单台转化器的产能、降低汞消心设备入手,国内已经开发出一种新型转化器(发耗、减少汞污染又开辟了一条新的途径,无疑对节省明专利:高效环形流氯乙烯转化器;专利号:ZL 2011汞资源和节能环保都有着极其重大的意义。1 0180548.5),可以使电石乙炔法氯乙烯生产中存1新型转化 器实际运行结果汇总在的两大问题得到很大的缓解。1.1沈阳化工新型转化 器运行情况汇总新型转化器与常规转化器比较,其总体结构、外2011年3月,在沈阳化工PVC分厂更换1台新形尺寸列管数、列管长度等都没有变化,仅在常规转型转化器,此转化器替换原二段35"转化器。同时，化器.上增设了高效核心构件,即构成新型转化器。新二段21"常规转化器更换新触媒,与新型转化器35*型转化器的理论研究和工作原理等已在参考文献[1]中介绍。这种新型转化器已经在沈阳化工股份有限进行运行中国煤化工示。YHCNMHG[收稿日期] 2014-02 -19[作者简介]曹战国(1962- -),男,高级工程师,现任唐山三友氯碱有限责任公司生产副总经理。34.第8期曹战国等:新型氯乙烯转化器的应用实效表1沈阳化工新型转化器 与常规转化器2013年2月1日(装入新触媒)同时投入运行,至2013在二段运行情况对比年9便换触媒,连续运行5400 h,更换触媒后又继续Table 1 Comparison of running conditions between运行,运行记录汇总见表4。a novel converter and a conventional converter used as表3唐山三友新型转化器与常规转化器stage two reactor in Shenyang Chemical Industry Co. , Ltd.在前台(一段)运行情况常规转化器(1")新型转化器(35)Table 3Running conditions of a novel converter列管内最高温度/C65155and a conventional converter used as stage one转化气体平均流量/(m'/b)2066reactor in Tangshan Sanyou Co. , Ltd.转化气体最高流量/(m/h)501 050乙炔转化率/%8.799.1新塑转化毒(前台10")常规转化委(前台11)连续运行时间/85列管内最高温度/心13517092~96注:21"常规转化器运行2 296h后,2011年7月4日触媒鄜倒到冷却水进口温度/心冷却水出口蕴度/心C100-10594 -102-段31"新型转化器上。35"新型转化器从2011年3月23日开始运转化气体罕均流量/(m'/h)950940行至2012年3月20日,连续运行8 589 h,触媒寿命为8 589 ho转化气体兼高流量/(=*/6)11002011年7- -10 月,先后在沈阳化工PVC分厂注:没有检验出口气体乙炔含量。转化- -段安装4台新型转化器,编号为31".8"、2"和表4唐山三友新型转化器与常规转化器15"。根据实际运行记录,新型转化器与常规转化器在后台(二段)运行情况对比情况如表2所示。Table4 Running conditions of既2沈阳化工新型转化器与常规转化器a novel converter and a conventional converter used在一段运行情况对比as stage two reactor in Tangsban Sayou Co. , Ltd.Table 2 Comparison of running conditions between项目新型转化器(后台10"常规转化器(后台11")160stage one reactor in Shenyang Chemicnl Industry Co., Lid.冷却水进口温度/C92-9692 ~96冷却水出口温度/心100-105 .94-102营规转化器新型转化器新型转化器00(319)(15)转化气体平均盘/(m/h)671552转化气体最高该量/(m'/b)13000_转化气体平均流量/(m2/h)306210注:出口气体乙炔合量小于2% (体积分数)。转化气体最高流量/(2/h)8672s02新型转化 器奇特功效分析ss连续运行时间/b2 9006 1046 9932.1单台产 能对比分析触媒寿命/h5 5008 4009 229从表1和表2中可见:常规转化器的单台气体注:新塑转化器8*和2°由于泄翻检修,没有连续运行;截至2012出口总流量均在350 m'/h以下,新型转化器单台气年9月1日,15"转化器仍在运行。以上数据统计至2012年9月1日。2012年又安体出口总流量均在600 m'/h以上。保守地估算,常装4台新型转化器,运行效果同上述转化器基本相同。规转化器单台气体出口总流量按390 m'/h计,新型沈阳化工新型和常规转化器的规格参数为:DN转化器单台气体出口总流量按600 m/h计,则新型2 400 mm,列管长L=3 000 mm,列管规格转化器相对于常规转化器单台气体出口总流量(即单台产能)至少提高53%。φ57 mm x3.5 mm,列管数量618根。表3和表4中的数据是根据每日运行记录数据归1.2唐山三友新型转化 器运行情况汇总纳整理的总体平均结果。瞬时流量的差异没有明显显2013年1月,唐山三友在PVC第2期氯乙烯转示出来,运行一段时间后新型转化器和常规转化器的化工段升级改造2台新型转化器,设备位号为:前台流量就基本相等了,即进气阀门全部打开后,各转化器(一段)10*和后台(二段)10";作为对比的常规转化的流量就基本-致。但从表1和表2中可看到:新型器位号为:前台(一段)11"和后台(二段)11"。转化转化器的冷却水回水温度均高于常规转化器的回水温器参数为:D、2800 mm,列管长L=30000 mm,列管度,回水温度高,说明反应剧烈,转化率高，即产量高。规格φ57 mm x3.5 mm,列管数量927根。常规转化器冷却水进出口温差为2 ~6 C,新型转化器前台10"和11"转化器于2013年1月18日(装入冷却水进出中国煤化工签提高的幅度为后台翻倒的触媒)同时投入运行,至2013年6月便换触(10 -6)/6CNMH G热量多,也即转媒,连续运行3 300 h以上,更换触媒后又继续运行,运化放热量多,表明当流量相近时,新型转化器转化率行记录数据归纳整理见表3。后台10*和1转化器于高,相对于常规转化器可提高66%以上。35装量与设聚氯乙烯2014年新疆天业(集团)有限公司于2011年9月订制根据转化器运行数据,常规转化器触媒总寿命4台新型转化器(DN2400mm和D、3200mm各2约为8000 h,单台转化器装填触媒量为3 334.2 kg, .台) ,2013年1月陆续投人运行,结果表明:新型转按原设计单组转化器平均乙炔流量为260 m'/h计,化器相对于常规转化器的单台产能确实提高(详细那么2台常规转化器运行8 000 h生产氯乙烯量为:运行记录尚未汇总)。260/356 x8 000 =5 842.7 (t)。2.2节省 汞触媒计算分析则常规转化器生产1 t氯乙烯消耗触媒量为:2.2.1氯乙烯产量与乙炔流量的关 系3 334.2 x2/5 842.7 =1.141 3(kg)。已知:乙炔的分子质量A =26 g/ mol,氯化氢的分(2)新型转化器触媒消耗量。子质量B=36.5 g/mol, 氯乙烯的分子质量AB =62. 5新型转化器触媒寿命暂时取与常规转化器相等g/mol,气体摩尔体积V =22.22 L/mol,则1 h生产1 t(至少相等),即总寿命取8000 h;单台转化器装填氯乙烯所需乙炔量为:1000/AB XA =1 000/62.5 X触媒量为3 073.2 kg;单台转化器平均乙炔流量取26 =416 (kg) ;合乙炔流量:416/26 x22.22 =356 (m' )。常规转化器的1.5倍,即260 x1.5 =390 (m'/h),2.2.2沈阳化工转 化器汞触媒消耗量计算那么2台转化器运行8000 h生产氯乙烯量为:(1)常规转化器触媒消耗量。390/356 x8 000 =8764 (t)。根据沈阳化工运行数据,原常规转化器触媒总则新型转化器产1 t氯乙烯消耗触媒量为:寿命(一段和二段累计触媒寿命)为5000~6 0003 073.2 x2/8 764 =0.701 3 (kg)。h;单台转化器触媒装填量为2 223.1 kg; 原设计乙(3)新型转化器与常规转化器比较。炔总流量为300 m/h,15组转化器(一段和二段从上面分析计算可见:新型转化器相对于常规各15台串联),每2台平均乙炔流量为200 m'/h,转化器可节省触媒(1.141 3 -0.701 3)/1.141 3 =实际运行乙炔总流量不超过2 900 m'/h,从表1和38.55%,达38%以上。表2中也看到单组转化器出口总流量(含乙炔、氯3结语化氢氯乙烯)均不超过390 m'/h,按390 m'/h计实际运行表明新型转化器具有如下优点。算,进口处乙炔流量最大为190 m'/h。取乙炔流量(1)新型转化器与常规转化器在转化--段和转190 m'/h,触媒寿命(上限)6 000 h,那么2台常规化二段上的运行数据(如温度和流量等参数)变化转化器运行6000 h生产氯乙烯量为:趋势是一致的,即在转化一段和转化二段,新型转化190/356 x6 000 =3 202.2(t)。器都比常规转化器转化率高,而且提高幅度- -致。(2)新型转化器在使用过程中，反应状态非常2 223.1 x2/3 202.2 =1.388 5(kg)。平稳,温度波动范围小,而且单台转化器在较大流量下仍能达到较高的转化率。按沈阳化工运行数据,新型转化器二段触媒寿(3)新型转化器与常规转化器,在外形及安装尺命达8589 h(见表1),二段常规转化器加- -段新型寸都不改变的情况下,单台产能可以提高50%以上。转化器触媒总寿命为8400~9229h(见表2);从表(4)新型转化器在进气量增大的情况下,与常1和表2中看到单组转化器出口总流量(含乙炔、氯规转化器比较,触媒寿命没有缩短,反而有所延长。化氢、氯乙烯)最低为610m'/h。取乙炔流量300(5)新型转化器大大降低了汞触媒消耗量,相m'/h,触媒寿命取8 000 h,那么2台新型转化器运对于常规转化器可节省汞触媒30%以上。行8 000 h生产氯乙烯量为:(6)新型转化器列管内触媒不易结块。300/356 x8 000=6 741.6 (t)。理论研究和实践均证明:新型氯乙烯转化器与则新型转化器生产1 t氯乙烯消耗触媒量为:常规转化器比较,单台能提高产能50%以上,降低.2 223.1 x2/6 741.6 =0. 659 5( kg)。汞触媒消耗30%以上。因此,无论是新建、扩建电石法PVC项目,还是对现有装置改造,采用新型氯乙烯转化器都具有极大的社会效益和经济效益。转化器可节省触媒(1.3885 -0. 659 5)/1.388 5 =参者文献152.5%,达50%以上。[1]李志安,户中国煤化工氯乙烯转化器2.2.3唐山三友转化器汞触媒消 耗量的研究与;MYHCNMHG2):36-38.[编辑:陈立春]36.