PVC生产系统的改造

2006年第2期聚氯乙烯No.2,2006Polyvinyl Chloride料与生PC生产糸统的改造李全胜,宋晓玲,吉建红,操斌,刘中海(新疆天业石河子中发化工有限责任公司,新疆石河子832000[关键词]聚氯乙烯;工艺;改造[摘要]介绍了新疆天业石河子中发化工有限责任公司在PVC树脂生产中运用新技术新设备对生产系统进行改造的情况,改造后PVC树脂的生产能力达到了6万ta,进一步降低了生产成本,取得了较好的经济效益和社会效益[中图分类号]TQ32.3[文献标识码]B[文章编号]1009-7937(2006)02-0015-05Renovation on PVC production systemLI Quan-sheng, SONG Xiao-ling, JI Jian-hong, CAO Bin, LIU Zhong-haiXinjiang Tianye Shihezhi Zhongfa Chemical Industry Co, Ltd, Shihezhi 832000, China)Key words: PVC; process; renovationAbstract: It is introduced that Xinjiang Tianye Shihezhi Zhongfa Chemical Industry Co, Ltdadopted new technology and new equipment to modify Pvc resin production system. After renovationthe Pvc production capacity reached 60 kt/a, the production cost further decreased, and better economic benefits and social benefits were acheived新疆天业石河子中发化工有限责任公司(以下葫芦,不安全,尤其是在将料斗放在发生器贮斗上简称新疆中发公司)于1995年建成,主要是采用电时,容易发生碰撞,起火花;另外,需要的操作人员石法生产PVC树脂。建厂初期PVC生产能力为多,且劳动强度大。在2000年的扩建过程中,新疆6ka,几年来经过不断地扩建改造,现在PvC的中发公司采用了斗式提升机上料,为了防止电石在生产能力达到了6万ta。建厂初期,由于新疆中斗式提升机内摩擦产生静电和火花,在上料过程中发公司的技术力量不足,生产成本较高,能量损失也往斗式提升机内充氮气。斗式提升机上料工艺为:较严重。随着PVC市场经济的快速发展、PVC生将从破碎机出来的电石经皮带输送机送至斗式提升产能力的增大,必须尽可能地降低生产成本,才能提机底部电石经斗式提升机提升后由滑槽送至皮带高市场竞争力。近几年来新疆中发公司为了生存输送机,再由皮带输送机送至发生器上方的料斗中和发展,在逐年扩大生产规模的同时,采用了新技该工艺的操作人员在中控室操作、监控,只需在上料术新工艺、新设备,并对生产系统进行了扩建改过程中巡视。这样,既减轻了劳动强度,又减少了操造降低了生产成本取得了较好的经济效益和社会作人员,且安全性又高。该装置运行至今尚未发现效益。现将新疆中发公司采用新技术改造生产系任何不安全现象改善了操作环境。统,完善生产工艺,挖潜及改造现有设备,提高生产2)电石发生系统采用PC程序、通过计算机控能力,降低生产成本改善环境等情况进行介绍。制,避免了各工序人员操作不一致对生产造成的影1乙炔生产系统的改造响京同时减轻了劳动强度。(1)新疆中发公司的电石上料工艺原采用电吊中国煤某菜化台冷却塔,2台清CNMHG[收稿日期]2005-01-19[作者简介]李全胜(1975-),男,2000年毕业于新疆石油学院化学工程专业,现从事PC生产技术工作最生聚氯乙烯2006年净塔,1台中和塔),5台塔全部是填料塔,生产的乙炔气纯度在99.6%以上。从冷却塔出来的带有大量渣浆的水与从清净塔出来的含次氯酸钠的水可回收利用,将这些水汇集到废水槽,一部分进冷却塔重新利用,另一部分用泵输送至清洗器进行喷淋。从清洗器出来的水流到发生器供发生器反应使用。这样既节约了大量的水资源,又减少了废水的排放量废水槽从而改善了周围的环境。g水(4)电石渣的综合利用。采用电石法生产1t乙炔气PVC则发生器排出固含量为10%的电石渣浆约15t,电石渣的使用和处理直接关系到PVC生产企业的生存,其堆积或处理不当将严重污染环境,但也可0℃水|却以将电石渣变废为宝,产生较好的经济效益。新疆去发生器中发公司对电石渣进行了部分综合利用,部分渣浆去废水槽次氯酸钠经过除去砂铁和沙石后用于生产漂白液。电石渣澄清液从表面上看清澈无异味,却含有硫化氢、磷化氢图1改造前乙炔生产工艺流程简图及饱和的氢氧化钙碱性溶液,如果随意排放会污染环境。新疆中发公司采用冷却塔冷却工艺对澄清液进行利用,作为发生器用水,节约了水资源,减少了环境污染。冷却塔5)在随后几年的扩建改造中,新疆中发公司充分发挥技术人员的积极性,运用新技术不断地改进乙炔生产系统。随着PVC生产能力的增大,电石生2产系统出现了部分严重影响安全生产和稳定生产的问题。乙炔系统1冷却塔结垢严重,造成系统阻力增加,每隔3个月就需停车清理,使中和塔碱液分布偏流,造成中和效果差。200年新疆发公司将水3PVC生产能力提高到6万ta,在少投入资金的基础上,将结垢严重的1填料冷却塔改造为空塔,自上稀Q去发生器去废水槽而下分布6层管式喷淋装置;清洗器喷头改为管式次氯酸钠喷淋装置,自上而下分布3层;中和塔的喷头也改为图2改造后乙炔生产工艺流程简图管式喷淋装置,避免了碱液偏流现象的发生;为解决2.1水洗塔酸洗密闭循环由于回水不畅造成冷却塔淹塔的问题,将2台冷却在氯化氢和乙炔合成反应中,氯化氢是过量的,塔的回水管分开,单独进废水槽。改造后装置投入原系统是通过混合脱水冷凝40%的盐酸和两级泡运行未出现冷却塔严重结垢造成停车和淹塔的现沫筛板塔生成30%的盐酸来回收大部分的氯化氢象,也没出现中和塔偏流的现象。通过改造,提高了但仍有部分氯化氢在水洗塔生成1%的水洗酸后被乙炔发生系统的生产能力解决了影响生产的问题,排放掉,不仅造成了氯化氢水资源的浪费和夹带氯保证了生产的稳定进行。改造前的乙炔生产工艺流乙烯的流失,而且给环境造成严重的污染。2004年程见图1,改造后的乙炔生产工艺流程见图2新疆中发公司对水洗塔的水进行密闭循环使用,取2氯乙烯生产系统的改造得了中国煤化工高位槽来的工艺水精馏系统采用DCS控制,使生产系统更加稳进入「的低浓度盐酸流入定,降低了劳动强度,改善了操作环境取得了良好稀盐,,.口订出,经石墨冷却器的经济效益和社会效益。除应用新技术外,还对生用0℃水冷却,一部分进入水洗塔,另一部分进人产工艺进行了改造,经济效益十分明显。级水洗泡沫塔喷淋吸收,进入量根据泡沫塔温度由16第2期李全胜等:PVC生产系统的改造流量计控制。从二级水洗泡沫塔出来的水洗酸经酸物间歇排入地沟给周围环境造成严重的污染,而且冷却器后进入一级水洗泡沫塔进行喷淋吸收生成给安全生产带来一定的威胁。在正常精馏操作中,质量分数为31%的盐酸进入回收酸贮槽,用泵打生产1kt氯乙烯要排出高沸物残液4~5t,因此,必出,外售。这样,进一步解决了原料浪费的问题,更需考虑其综合利用。2003年新疆中发公司使用填重要的是减少了环境污染,消除了生产中的安全隐料式蒸馏塔(又称Ⅲ塔)回收氯乙烯和以二氯乙烷为患,解决了含酸废水对环境的污染及溶解夹带的氯主的馏分,再处理少量的蒸馏残渣。由于在高沸液乙烯对环境及人体危害的问题有较大的社会效益。中二氯乙烷体积分数仅为20%~50%,回收的蒸馏而且,采用自动化控制一级、二级泡沫塔的循环水流产品较少,为了获得高质量的二氯乙烷,采用了间歇量后,使副产盐酸浓度稳定,设备平稳运行。其工艺蒸馏的方法。蒸馏塔内充填φ25×25×5瓷环,控流程简图见图3。制塔釜温度为60~80℃,冷凝器温度控制在40~60去碱洗塔℃,蒸馏后得到的二氯乙烷外销,使该公司获得了可观的经济效益,进一步降低了生产成本。其工艺流级液量计程见图4。塔来自单体贮槽回收至气柜0冲凝器}回收到气柜自来水搅热摔蒸馏塔二氯乙烷气体来自稀酸成品贮槽粗vC冷却循环槽耐酸泵图3水洗酸密闭回收工艺流程简图残液槽22回收分馏排空尾气中的氯乙烯图4回收二氯乙烷工艺流程简图从分馏岗位低沸塔塔顶出来的气体经尾气冷凝3聚合、干燥系统器冷凝后,其放空气体中仍夹带有10%的氯乙烯(1)聚合工序全部采用DCS控制,并采用密闭如果这部分氯乙烯被放空,会造成氯乙烯的浪费,且加料工艺、自动计量加料方式。出料后,自动冲洗和给周围环境造成污染还会对安全生产构成一定的喷淋涂釜,该技术可以减少排气、打开釜盖加料后威胁。新疆中发公司原采用固定床加压吸附-真空上釜盖排气等步骤缩短了聚合辅助时间,提高了解吸法回收未反应的氯乙烯但吸附和解吸效果差,单釜的生产能力减少了对环境的污染,未聚合的氯安全性也差。在扩建技改中,新疆中发公司采用了乙烯经压缩冷凝回收后重新送至聚合工序;另外,内装双层盘管的容积式吸附器。该吸附器内装满活新疆中发公司还自主开发研制了防粘釜剂和引发性炭当尾气进入吸附器内吸附时,吸附热被盘管内剂其使用效果较好降低了生产成本。的-35℃冷冻盐水带走,15h左右吸附饱和,气体(2)离心母液水的回收利用。过去离心母液水转至另一吸附器吸附,此时即可从原吸附器底部通在母液池沉淀澄清后,排放水,回收沉淀的PVC树入蒸汽进行解吸。解吸后,对吸附器中的活性炭进脂。由于离心母液水为软化水,大量的软化水被排行干燥、氮气置换后备下一次使用。将新工艺与旧入地沟造成水资源的浪费和生产成本的增加。为工艺进行对比,如果设备规格相同,则新工艺生产能了回收利用这部分软化水,2003年新疆中发公司采力高吸附、解吸效果好,安全性高,明显地改善了周用压滤机对沉淀后的离心母液水进行压滤,再将滤围的环境,显著地提高了经济效益。后的水用到固碱生产中的煤气发生炉的汽包冷却器2.3回收二氯乙烷上(由于此冷却器关系到安全生产,要求采用软化水在精馏过程中,自高沸塔塔底分离得到的是以冷却中国煤化工更设备运行良好)。1,1-二氯乙烷为主的高沸物,其溶有较多的氯乙烯通过CNMHG面缓解了软化水站单体,易燃、易爆,且有害。旧工艺是将高沸塔塔底的负祠,男烨吨能花们生产成本。的高沸物间歇排入二氯乙烷贮槽,贮槽采用夹套形(3)采用国内大型先进的离心机。2004年新疆式,用蒸汽或热水加热回收其中的氯乙烯单体,剩余中发公司首家试用重庆江北离心机制造厂生产的料湖与生聚氰乙烯2006年DM6离心机,该机组处理能力大,1台机组完全能设备因盐泥的腐蚀和沉淀,造成换热效果严重下降,满足6万 t/a Pvc生产装置的需要(过去需用3台如果再增加新冷冻机,也必须清理换热设备内的污DM5离心机)。该离心机组投入运行后,节能降耗垢或更换换热设备,但清洗设备需要停车较长时间效果十分显著且损失较大;但更换设备又增加了生产成本,而且随(4)未聚合的氯乙烯先经沉析槽蒸汽加热密闭着时间的延长,新设备同样会发生换热效率下降的回收然后采用塔式汽提回收PVC树脂中残留的氯现象,又回到了原有的状况,没有从根本上解决问乙烯使PVC树脂中残留氯乙烯的含量在5gg以题。2004年新疆中发公司根据同行的经验冷冻水下,达到了卫生、食品级标准,扩大了PVC的应用范最高的温度控制指标可达7℃;另外,由于扩建技改围,也减小了污染。另外,对聚合中的残液进行蒸汽时间紧该公司决定采用地下水代替盐水,利用部分升温,回收氯乙烯。回收的氯乙烯单体经过压缩、冷现有的盐水机,将2台YSKF216盐水机组更换为2凝后重新送至聚合工序使用台 YSLG2OCE2B冷却水机组,其余6台YSG0CF2B公用工程的改造盐水机组工况改为冷却水工况,冷却水温度控制在4.10℃盐水系统的改造5~8℃。该机组投入运行后,各工段设备运行正新疆中发公司的冷冻机是采用氟利昂作制冷常,达到了改造的要求。改造后,经过1个月的跟踪剂,气态的氟利昂经冷冻机压缩冷凝后变为液态,在观察,冷却水控制温度最高为78℃,最低为53干式蒸发器内吸收盐水的热量汽化后,进冷冻机再℃,氯化氢流量最高为2700m3/h,各换热器出口温次压缩,盐水在干式蒸发器内被制冷后送至各车间度均在控制指标范围内,且设备未出现泄漏现象;冷的换热器进行换热。冷冻机运行一段时间后,制冷冻维修费用为零,氯化氢最高流量时开2台螺杆盐效率下降较快,为了满足生产的需要,需不断增加设水机组、2台螺杆冷却水机组,冷却水机组最高负荷备和增开设备,而且设备维修率高,生产成本增加。为80%,仍有调节余地。盐水系统通过改造获得了其原因是0℃盐水的换热器使用一段时间后,由于一定的经济效益,改造前设备电耗为1300kWh盐泥沉积造成换热效率降低,设备无法满足正常生h,改造后电耗为1000w·h/h,节约用电300kW产;盐水易产生电化学反应,对设备产生腐蚀,造成hh,节约电费:300×6000×0.4=72(万元a)[电费泄漏。由于化工生产的特殊性,泄漏后的酸性气体价格按040元(kWh)每年开机6000h计];冬溶解在盐水里加剧了腐蚀速度;0℃盐水冷冻机组季利用北方外界寒冷的气候,直接用冷却塔对冷却的干式蒸发器经常被腐蚀,发生泄漏现象,盐水制冷水进行冷却可达到停用或减少冷冻机的使用数量,机组制冷量小,设备损坏频繁,设备维修率高。经统最高可节约电费:1300×(8000-6000)×0.4=计换热设备泄漏率每月平均为1台,严重影响正常104(万元/a)(改造前每年开机8000h),改造后可生产。维修费用除每年(10月)设备大修费12万元节约维修费用、设备更新费用约10万元/a,共节约外,其他每月维修费用平均为1.34万元。新疆中发费用:72+104+10=186(万元/a)(改造共需投资公司0℃盐水冷冻机共有8台,其中制冷量大的机60万元)。组为6台YSLG20CF2B(名义工况制冷量620kW),通过改造,改善了设备的运行工况,提高了设备还有2台YSKF216(名义工况制冷量270kW),冷的使用寿命保证了生产正常进行,为新疆中发公司冻机均为大连冷冻机股份有限公司生产,0℃盐水完成生产任务打下了坚实的基础。控制指标为-5~5℃。根据冷量恒算,6万ta4.2软化水系统的改造PVC生产装置所需的冷量要4台620kW的制冷机新疆中发公司软化水使用的是201×7型强碱才可满足,考虑到保温效果、冷量损失、设备换热效型阴离子交换树脂。在正常生产中,阴离子交换树率等问题,最大流量时5台60kW的制冷机可满脂的主要作用是除去水中的硅离子,因阴离子交换足生产所需的冷量。而PVC生产能力在5万ta树脂被悬浮物夹杂,当pH值发生变化时,重碳酸盐时,经统计,平均开5台620kW冷冻机和1台270及相卦米油比亦化,会产生沉淀,造kW冷冻机可满足需要,由此可以断定,换热设备的成阴中国煤化工酸在水中的溶解度换热效率太差,冷冻机基本全开才能保证正常生产。很小CNMHG氢氧化钠再生时若PVC生产能力扩大到6万ta,现有的制冷机不钠会取代有机物的羟基;淋洗时,污染物中含有的钠能满足生产需要,还需要增加。然而,由于原有换热会慢慢水解,增加淋洗时间,使阴离子交换树脂的交第2期李全胜等:PVC生产系统的改造科研与生换容量降低、出水量减少、阴床使用周期降低。表12003年与2004年生产1tPvC树脂的消耗对比随着PVC产量的增加,设备运转能力达到满负2004年荷,增大软化水系统的压力,供水能力降低,阴床效电石标耗/kg14201375率下降,阴离子交换树脂的活性降低、寿命缩短,平耗/kg电耗/(kWh均每天出水量为480m3,不能满足生产所需。经过汽耗/kg1149工程技术人员的认真分析,认为操作水平参差不齐碱耗/kg设备生产能力不足,造成树脂损失、阴离子交换树脂酸耗/kg被污染、阴床再生时间长、地下水质改变。聚合收率%82由于厂房空间的限制等原因,软化水系统不可5.2PvC树脂的质量能进行大的扩建改造。为了满足生产的需要,新疆2003年PVC树脂一级品率为75%,经过2004中发公司的工程技术人员经过设计,将原拆除闲置年系统改造后,PVC树脂一级品率为909%的旧阳床改造成阴床投入制水系统运行再使用,增.3社会效益加新树脂,提高出水能力,提高过滤器的滤水质量,新疆中发公司对生产中出现的“三废”特别重视,减少了污染阴床的单台再生改为由2台泵分布再如生产系统中产生的次氯酸钠废液电石渣澄清液、生的方案对软化水系统进行改造,保证6万taPV氯乙烯精馏尾气、混合脱水处的水洗酸、精馏高沸物生产装置的正常用水。未反应的氯乙烯、废触媒和除汞器更换的含汞活性炭200年该系统运行后,阴床采用分布再生,缩都进行了处理。过去由于技术和资金的不足仍短了再生时间,保证阴床的连续出水量提高了出水有部分废气、废液不能达标排放。近几年来新疆中能力。制水能力由原来的480m3/天上升至现在的发公司加大对“三废”处理的技术和资金投入,对污染产能力,而且取得环境的排放物进行综合治理变废为宝,做到了“三了一定的经济效益。新疆中发公司将1台旧的阳床废”达标排放解决了FC生产中的环保问题被新(因阳床与阴床床体规格相同)改造成阴床(阴床价自治区评为“达标排放合格企业”;另外,落实加强格按5万元/台计),改造资金为2.1万元/台,节约工艺和设备管理杜绝跑、冒、滴漏现象发生,现在厂成本2.9万元台(5.0-21=2.9)。既利用了废旧区内到处都有绿树和草地,彻底改变厂区环境面貌,装置节约了资金,减少了资金占有量减少了资产得到了环保部门的高度评价被称为“绿化工厂”。性费用支出,降低了生产成本。6结语5效益近几年来,通过对PVC生产系统进行一系列技5.1经济效益术、设备改造后降低了生产成本,使PVC树脂在市经过改造PVC树脂的生产成本不断降低。生场上具有较强的竞争力。新疆中发公司在生产中充产PVC树脂消耗的对比情况见表1。分利用了新技术、新设备,使其以较快的速度向前发展[编辑:刘玉君](上接第14页)100%,极大地降低了电石消耗。水洗塔产生废酸(浓度为28%~30%),第2台水洗(4)控制系统塔的排放水是第1台水洗塔的补充水,第3台水洗整个VCM合成系统全部实现DCS控制,采用塔的排放水是第2台水洗塔的补充水,第3台水洗西门子的DCS系统,由中科院智能所设计。塔的少量排放水完全符合环保要求,降低了电石消4结论耗,回收了HC本次扩产不是简单的放大,而是在旧装置的基(3)vCM精馏系统础上进行较大的改进,大胆地使用了新技术,公用工新装置对VCM精馏系统进行了彻底改造,将程系纟中国煤化工,使装置达到最优原来泡罩式和浮阀式的高、低沸塔全部改为ⅤEST化。CNMHG设计指标。新型垂直筛板塔,其他装置则与河北工学院设计的[编辑:刘玉君]方案相配套。改造后,VCM质量的合格率达