变压吸附回收氯乙烯精馏尾气中的氯乙烯和乙炔

第42卷第2期聚氯乙烯Vol. 42, No.22014年2月Polyvinyl ChlorideFeb. , 2014变压吸附回收氯乙烯精馏尾气中的氯乙烯和乙炔蒋燚",刘超亮,易超(中盐湖南株洲化工集团有限公司,湖南株洲412004)[关键词]氯乙烯;变压吸附;精馏尾气;乙炔;经济效益[摘要]介绍了采用变压吸附回收氯乙烯精馏尾气中氯乙烯和乙炔的工艺流程,并对变压吸附装置运行过;程中出现的问题提出了解决方案。以中盐湖南株洲化工集团有限公司10万VPVC生产装置计,每年可回收乙炔气132 664 m' ,回收氯乙烯单体246. 48 t,产生的经济效益约200万元。[中图分类号] TQ325.5[文献标志码] B[文章编号] 1009 -7937(2014)02 -0038 -03Recycling vinyl chloride and acetylene containedin VCM rectification tail gas by pressure swing adsorptionJIANG Yi, LIU Chaoliang, YI Chao( Hunan Zhuzhou Chemical Industry Group Co.，Ltd. ，CNSG ,Zhuzhou 412004 , China)Key words: vinyl chloridc; pressure swing adsorption; rectifcaton tail gas; acetylene; economicbenefitAbstract: The process fow. of pressure swing adsorption( PSA) for recycling vinyl chloride andacetylene contained in VCM rectification tail gas was introduced. Measures to solve the problems 0C-curred during operation of PSA were proposed. Taking the 100 kt/a PVC production plant of HunanZhuzhou Chemical Industry Group Co.，Ltd. as an example, 132 644 m' of acetylene and 246. 48 tonsof vinyI chloride could be recovered per year, and nearly 2 million RMB￥economic benefits could bebrought per year.中盐湖南株洲化工集团有限公司(以下简称中染环境。因此,中盐株化公司考虑在1套10万Va盐株化公司)拥有3套10万Va PVC生产装置,生PVC装置上采用变压吸附装置回收精馏尾气中的乙产能力为30万Va。生产工艺采用电石法,氯乙烯炔和氯乙烯气体,提高乙炔和氯乙烯的回收效率。精馏尾气中乙炔和氯乙烯含量较高。在采用变压吸1变 压吸附回收氯乙烯和乙炔工艺附装置回收乙炔和氯乙烯之前,中盐株化公司采用1.1吸附原理传统的颗粒活性炭吸附工艺回收乙炔和氯乙烯,3变压吸附技术利用吸附剂的特性,将原料气在台活性炭吸附装置轮换进行吸附、解吸和再生操作,一定压力下通过吸附剂床层,原料气中的高沸点组操作复杂,劳动强度大。由于在吸附过程中须使用分(乙炔、氯乙烯、二氧化碳等)被选择性吸附,低沸大量的温、热空气和氮气,所以能耗高,运行费用高,点组分(氮气、氢气)作为净化气由吸附塔出口排但活性炭吸附装置的处理效率不高,经处理后的尾出,经尾排阀调节后排空。然后在减压下解吸被吸气中仍含有体积分数为3%左右的氯乙烯气体。按附的组分(乙炔、氯乙烯及二氧化碳等),解吸气回中盐株化公司30万V/aPVC产能计,每年因吸附不收利用,同时使吸附剂获得再生,以进行下一次吸附完全排放的氯乙烯超过820 t,既浪费资源,又严重污分离。中国煤化工●[收稿日期] 2013-08 -28[作者简介]蒋簌(1981-) ,男,助理工程师,毕业于湖南大学化工专业,.MYHcNMHG限公司pvcr工艺员。38第2期蒋燚等:变压吸附回收氯乙烯精馏尾气中的氯乙烯和乙炔1.2 吸附设备2.2运行效果变压吸附装置包括1台预处理塔,1台氨气加中盐株化公司利用热导色谱仪对变压吸附装置热器,1台原料气加热器,4台吸附塔,1台中间缓冲进口尾气中各成分的含量进行了分析,结果见表1;罐,2台真空泵,1台冷却器以及49个不同规格的程利用氢火焰色谱仪对变压吸附装置出口净化气中的控阀。氯乙烯和乙炔含量进行了分析,结果见表2。1.3吸附工艺表1变压吸附装置进口气体含量数据精馏尾气在0.50 MPa、-10 C条件下经流量Table1 Compoition of gas at the inlet of计计量,首先经换热器预热和预处理塔预处理(出pressure swing absorption device口温度25~40 C),再进人变压吸附系统。该系统项目φ(氯乙烯)/%中(乙炔)/%最大值15.6313.31采用4台吸附塔操作,吸附塔内装填专用的选择性吸附材料,通过不同压力下吸附材料对乙炔、氯乙烯最小值3.913.43平均值7.406.26解吸的时间差达到分离乙炔和氯乙烯的目的。主要表2变压吸附装置出口气体含量数据过程如下:精馏尾气进入1台正处于吸附状态的吸Table2 Composition of gas at the outlet of附塔中,除氮气、氢气组分外的其他组分被吸附塔吸附,其余3台吸附塔分别进行均压降、顺放、逆放、抽序号p(氯乙烯)/(mg/m' )p(乙炔)/(mg/m')空、冲洗、均升以及终冲步骤的操作,4台吸附塔交37230替循环工作,时间上相互交错,以达到精馏尾气不断23163输人、净化气不断输出的目的。其中一部分逆放气221(乙炔)从吸附塔逆放出来后直接进入二级混合脱未检出.378水装置再到转化器;另一部分解吸气(氯乙烯 )经真未检出439空泵抽空,进入换热器降温后由管道经液封进人碱428洗工序。变压吸附工艺流程如图1所示。表2表明:净化气组成中氯乙烯含量可以控制精情甩二预处理塔解吸气在指标范围(氯乙烯质量浓度≤36 mg/m')内,但乙气、复气L持空炔含量超出指标(乙炔质量浓度≤150 mg/m')2~3换热器一+[ 吸附塔J8去映洗工序倍,这是因为中盐株化公司近期氣化汞催化剂供应氣乙烯遵放气不及时且转化器发生故障造成转化反应后乙炔含量超标，以及氯化氢原料气纯度较低且波动大,导致尾缓冲罐]气中氯乙烯和乙炔含量时有超标(原合同要求的进口尾气中氯乙烯体积分数≤10%、乙炔体积分数≤" 真空泵3% ) ,其中乙炔含量超出较多。3经济效益[换热器]-一一去混合冷冻3.1装置总投资圈1精馏尾气变压吸附工艺流程囹装置总投资见表3。Fig.1 Process flow diagram of表3变压吸附装置总投资Table 3 Total investment of pressure swing absorption devicepressure swing absorption for rectification tail gas2变压吸附装置运行情况工程项目及费用名称价格/(万元)设计及技术转让费用2.1 对现有装置的影响设备及安装费30由于变压吸附装置加装在现有的低佛塔塔顶排工艺管道及安装费15空管道上,装置是否会影响低沸塔运行成为重要的土建工程费工艺指标。经过运行测试，运行该装置会增加低沸电气仪表自控及安装50塔塔顶压力0.01~0.03MPa,与低沸塔塔顶控制压合计中国煤化工65力0.40~0.50MPa相比影响很小,对合成精馏低3.2经济效5YHCNMHG沸塔运行无较大影响。3.2.1基础计算数据 .39聚氯乙烯2014年PVC树脂产量,100000 U/a; 装置运行时间,回收氯乙烯和乙炔气体每年产生的总经济效益8 000 h/a;电石发气量,300 m>/t(0.1 MPa,20 C);为:862 680+1 149 720 =201.24万(元/a)。氯化氢体积分数,93%;乙炔转化率,99.5% ;尾气3.3投资回收期中氯乙烯体积分数, ,6% ;乙炔流量,4 738 m'/h。总投资265万元,经济效益201.24万元/a,投3.2.2计算过程资回收期约16个月。氯化氢流量(配比1.1 : 1):4存在的 问题及解决方案4 738 x 1.1 =5 212( m/h)。4.1存在 的问题氯化氢体积分数93% ,则其他气体流量为:经过-段时间的运行,发现本套变压吸附装置5212 x(1 - 93%) +93% =392.3(m)/h)。在运行过程主要存在以下3个问题。未反应乙炔流量为:(1)该装置中的解吸效果不理想,有待进一步.4 738 x(1 -99.5%) =23.69( m'/h)。完善。不凝尾气流量为:392.3 +23. 69≈416(m'/h)。(2)部分逆放气从吸附塔逆放出来后经液封直.尾气流量为:416 +(1 -6%) =442.5(m'/h)。接进人二级石墨冷凝器脱水,由于夹带有部分水分,夹带氯乙烯单体流量为:加大了冷冻脱水系统的负荷,如水分超标,对转化系442.5 x6% =26. 55(m'/h)。统的影响会非常严重。采用变压吸附回收后,尾气中氯乙烯单体平均(3)回收乙炔气体在并人到转化系统时,因为体积分数降至0.05%以下,与原采用的活性炭吸附其流量不恒定,加大了原料气配比操作的困难,对转相比可多回收氯乙烯单体量为:化系统的影响较大。442.5 x(6% -3% -0.05%) =11.05(m/h) =4.2 解决办法30. 81(kg/h)。(1)针对预处理系统问题,经过分析,发现在预3.2.3回收氯乙烯气体的效益处理系统前,气体含有较多的水分,影响了预处理系从尾气中回收的氯乙烯单体为30. 81 kg/h,则统吸附材料的解吸。因此,在预处理系统之前加装每年回收氯乙烯单体约:了1套脱水装置,并修正了预处理系统解吸过程的30.81 x8 000 =246. 48(t)。工艺控制点,解决了预处理系统的向题。生产1 t氯乙烯单体按成本4300元、运行费用(2)夹带水分的问题也通过加装吸附脱水装置500元、设备折旧300元计算,则每年可增加的经济给予解决。效益为:(3)针对回收乙炔气体流量不稳定的问题,在246.48x(4300-500-300)=862680并人转化系统时增加了缓冲罐,在缓冲罐后安装了(元/a)。适应转化系统压力的止逆阀,很好地解决了回收乙3.2.4回收乙炔气体的效益炔影响转化系统压力的问题。未反应的乙炔按回收率70%计,则每年可回收5总结乙炔气的总量为:中盐株化公司采用变压吸附装置回收氯乙烯精23.69 x70% x8 000 =132 664(m2 )。馏尾气后,很好地解决了尾气对环境的污染问题。折算标准电石为:132 664 +300 =442.2(t)。装置总投资大约为265万元，经济效益在201.24万电石价格以2600元/t计,则每年可产生的经元/a,投资回收期为16个月。因此,该项目具有良济效益为:442.2x2 600 =1149 720(元/a)。好的经济效益和社会效益。[编辑:杜桂敏]3.2.5总经济效益北元化工1月份盈利599万元主要产品产量均超预期陕西北元化工集团有限公司在保持2013年6月份起生产经营形势扭亏为盈的基础上,2014年1月份盈利599万元,实现了马年生产经营的开门红。2014年1月份,该公司各类产品均超额完成任务,创该公司开车以来产量新高其中PVC完成生产计划的105. 2% ,绕碱完成生产计划的103. 08% ,水泥熟料完成生产计划的109中国煤化工112.21% ,电石完成生产计划的106. 32% ,原盐完成生产计划的107. 99%。YHCNMH G .40