VCM精馏工艺分析与优化

后L技术探过第5卷第12期CONSTRUCTION2015年4月VCM精馏工艺分析与优化朱光荣青海盐湖工业股份有限公司青海省格尔木市816000摘要:vCM(氯乙烯)在引发剂、分散剂、水等共同作用下可聚合生成 PVCa Pvc( polyvinychloride)是一种可逦过模压、捏合、注塑压延、吹塑等方式进行加工的产品,其具有阻燃,耐磨损,耐蚀,价格低廉等优点,是世界五大通用热塑性树脂之一。在PVC生产过程中要保证PvC的产品质量,VCM精馏的过程至关重要,VCM精馏是一个典型的化工操作单元,包含了传质传热等基本化工原理,精馏塔的控制系统必须满足精馏过程本身的规律,就是物料平衡,能量平衡,以保证分离鲒果的浓度合乎质量要求。文章对M精馏过程的工艺流程进行了分析关键词:VCM精馏;工艺分析;优化中图分类号:C35文献标识码引言vcM精馏常见问题分析与优化在PVC生产过程中,粗VCM需经精馏制得v(ⅤCM)1、乙炔含量偏高≥99.9%,v(乙炔)≤5×10°,v(高沸物)≤5×10-3的精ⅤCMCM纯度不仅影响聚合反应过程和PVC成品质量,而且直接供聚合使用。提高精ⅤCM质量是保证PVC树脂质量的关键因素。影响树脂的加工性能乃至使用性能。其中所含乙炔的危害性最大。笔者结合ⅤCM精馏生产的实际情况,对ⅤCM精馏工艺进行分析,ⅤCM中乙炔含量偏高的原因及解决措施如下提出了优化措施,供同行业参考。(1)粗VCM纯度偏低。vcM精馏工艺流程若粗VCM中乙炔等低沸物含量偏高,精馏系统的全凝器、尾气来自压缩工序的粗VCM气体经脱水后,进入全凝器,经0℃盐冷凝器、塔顶冷却器等的冷凝效果就会显著下降,从而导致低沸塔水冷却后,液相vCM进人水分离器分水,分水后的vcM依靠自压回流比降低,进而使塔板效率降低,塔底液相乙炔含量偏高。因此进入粗单体储槽,然后进入低沸塔,分离出以乙炔为主的低沸物。应提高粗ⅤCM的纯度分离出的低沸物在塔顶经0℃盐水冷却,回收部分ⅤCM后,从塔顶(2)低沸塔工作不正常排出,经压力调解后送入压缩机人口管线。全凝器内不凝气体进入①塔釜温度控制太低,分离不彻底。塔釜温度设定为尾气冷凝器,经-35℃盐水冷却回收部分ⅤCM后进入缓冲罐,然后(40±1)℃。去尾气吸附装置。尾气冷凝器的冷凝液流入水分离器,分水后进入②低沸塔顶调节阀关死,产生“压料”,使塔顶压力过高,乙低沸塔进行再次蒸馏。除去低沸物的VCM从低沸塔塔釜借压差进入炔积聚塔内,无法分离。采用DCS自动控制,塔顶压力设定为高沸塔,通过高沸塔再沸器将ⅤCM蒸岀,在塔顶冷凝器经θ℃盐水0.48Ma,当超过此值时,调节阀自动打开,塔顶气体再冋到前系冷却后,少部分回流,大部分精ⅤCM由塔顶进人成品冷却器,用统冷凝,有效地解决了低沸塔“压料”问题,既保证了系统压力稳o℃盐水冷却后进人精CM储槽。高沸塔塔底以二氯乙烷高沸物为定,也保证了低沸塔温度和液位稳定,进而保证了低沸塔的正常操主的残液排至高沸物储槽,经残液蒸岀塔、残液再沸器、残液冷凝作器间歇回收VCM后,排放至残液储槽以备出售。VCM精馏工艺流③低沸塔塔底液位不稳定。塔底液位主要由进料量、回流比和程见图1,精馏工艺控制指标见表1采出量决定,当系统的压力、温度稳定时,进料量和回流比也相对去尾气附装置稳定,此时液位主要靠塔底采出量来调节。在操作中严禁岀现空塔或淹塔现象,否则将会引起系统压力和温度的较大波动,导致低沸塔工作异常。进料量釆用自动控制,低沸塔液位和采出流量动态连锁,当低沸塔液位高出设定值时,自动调节进料调节阀开度,控制粗vC城来自压吧机进料量,确保了低沸塔的正常工作(3)工艺控制指标不合理。全福器若全凝器温度过高,会增加尾气冷凝器的负荷(全凝器的不凝雌本气相和尾气冷凝器的进口连通);若塔顶温度过高,则会导致回流比降低,不利于低沸塔的正常工作,从而影响混合物中低沸物的分国离;若尾气冷凝器温度太低,则会导致尾气冷凝器结冰,影响产。为此,对精馏系统部分控制点指标进行了细微调整,调整后图1OM精馏工艺流图效果显著,单体中乙炔体积分数从6×10°下降到3.5×10°,高沸物表1精馏工艺控制指标体积分数从(65~70)×10°下降到(40~45)×10-°。具体调整Table 1 Rectification process control indexes情况见表2。控制范围气橙高度得气柜液表2精馏控制指标调整情况Table 2 Adjustments on rectification process control indexes度/℃沸顶度北点+8CN)<15%,乙炔)<151次h色语分析呓气冷疑器气相出口全凝写Lh中国煤化工昔ⅤCM储液位/%低沸塔I高沸低沸塔嗒量CNMHGo次h色CM储入第5卷第12期技术探讨2015年4月CONSTRUCTIONI4)塔内部构件出现异常变化导致精馏操作恶化,如塔盘松3)尾气处理工艺设计不合理。英力特公司采用变压吸附工艺动、漏气、自聚严重等,使塔分离效率下降,甚至无法正常工作。净化尾气,应用于10万 t/avo生产装置,处理600mh精馏尾气,英力特公司在精馏系统前增加了单体储槽,且位置高于低沸塔进料净化后尾气中p(VCM)≤36mgm3、p(乙炔)≤150mg/m3,完板,ⅤCM靠密度差脱水后,采用位差自然进料工艺,同时在精ⅤCM全达到国家标准要求,VCM、乙炔回收率≥99.9%,日前装置运行储槽中定期加人阻聚剂,很好地解决了低沸塔自聚问题。稳定。2、高沸物含量高5、优化控制模型VCM生产中的高沸物主要成分为1,2-二氯乙烷、反式1,2(1)操纵变量的选择二氯乙烯、1,1-二氯乙烷、顺式1,2-二氯乙烯、二乙烯基乙炔、精馏塔作为一个整体还应包括再氵凝器和储存槽等,在三氯乙烯、1,1,2-三氯乙烷、四氯乙烯等,在聚合过程中这些物生产上可能遇到的主要干扰有:质能使增长的PVC发生链转移,从而降低聚合速度和产品聚合度①进料流量F的变动;导致产品的热稳定性和黏度下降,同时也容易造成聚合物分子的枝②进料成分XF的变动化、交联,从而使产品性能变差。工艺指标要求单体中高沸物体积③进料温度或热状态的变动分数≤5×103。高沸物含量高的原因及解决措施如下。④冷剂或热剂的温度、压力变动及环境温度变动。1)HCl过量太多。转化系统HC过量太多,致使过量的HCl2、精馏塔的静态特性不能在精馏前系统完全除去,HCl与VCM在精馏工序高温高压的条在稳态下,进塔的物料必须等于出塔的物料,所以总的物料平件下反应,生成二氯乙烷,不易除去。因此应严格控制转化配比n衡关系为:F=D+B。轻组分的物料平衡关系为:FXF=DXD+BXB(乙炔):n(HC1)=1:(1.05~1.1),使粗vCM中HC体积分式中,F、D、B分别为进料流量、塔顶流出物和塔底产品量。XF数<1×10°。XD、XB分别为进料、塔顶流出物和塔底产品中轻组分的含量,由(2)高沸塔塔釜液位太低,导致釜温过高,高沸塔出现“空上可知:D/F=(XF-XB)/(XD-XB)。为了获得合格的产品,即塔”现象,将高沸物带出XD及XB达到规定的浓度,根据此可知(3)高沸塔塔顶压力过低,塔釜和塔顶压差过大,促使塔内气(1)若XF不变,则D应与F成比液相流动加快,使高沸物无法有效分离,夹带在ⅤCM中,导致精2)若F不变,则XF增大,则馏出液D亦增大。VCM中高沸物超标。所以,在日常操作中,高沸塔的压差要严格控3、控制方案的选择制在9.5-1kPa,保持适当的回流比,英力特公司高沸塔回流比为在ⅤCM精馏控制方案中应用预测函数控制模型(PFC)其结构如图2所示4)在髙沸塔操作中,若塔釜高沸物不及时排放,积聚在塔工艺设定曲线底,将使高沸塔传热效果大大下降,塔内温度上升缓慢。在这种情况下,如果继续加大再沸器热水量,温度会骤然上升,出现“空预测函数控制器塔”现象,这时,高沸物未来得及有效分离,造成成品高沸物含量超标,因此要及时排放高沸物。PD控制器3、高沸塔积料或成品下料不畅,出现“顶料测量机构执行机构在高沸塔操作中,有时会出现“顶料”现象,可能导致高沸塔液位持续上升,造成高沸塔积料,甚至“淹塔”。过程(1)精vCM储槽压力高,高沸塔塔顶压力太低。此时应检査高图2控制结枸沸塔塔顶压力、成品冷凝器压力和精VCM储槽压力,适当调小高沸、结束语塔回流量,提高系统压力,使成品冷凝器的压力高于精VCM储槽的综上所述,通过对ⅤCM精馏工艺过程优化控制,应用先进的控压力,从而使成品冷凝器下料顺畅。制来实现工艺过程,预测函数控制是对精馏工艺过程更合适的一种2〕塔板堵塞,塔釜蒸不岀物料,传热效果差。若加大髙沸塔先进控制方案,使精馏系统达到稳定最优化的工作状态,保证中闬再沸器的热水量,提髙髙沸塔釜温,而髙沸塔液位仍不下降,则可产品的质量。判断为塔板自聚堵塞,须待停车处理。参考文献4、尾气排放量大]解传明,徐欣宇,汪怀玉.氯乙烯精馏尾气变压吸附技术研(1)转化工序反应效果不好,粗ⅤCM纯度低。此时应调节转化究及成功运用[J].石油化工应用,2010(2-3配比,提高VCM纯度。2]吴金亮氯乙烯精馏“堵塔”原因分析及对策[J].聚氯乙(2)冷凝效果不好,如尾气冷凝器结冰等。应检查尾气冷凝器烯,2011(4是否下料,如果不下料,则说明尾气冷凝器结冰堵塞,此时应及时3]于长城,刘璞.关于氯乙烯精馏自聚问题的研究[J].广州切换尾气冷凝器化冻化工,2012,40又品以上全文。中国煤化工CNMHG