后L技術(shù)探過第5卷第12期CONSTRUCTION2015年4月VCM精餾工藝分析與優(yōu)化朱光榮青海鹽湖工業(yè)股份有限公司青海省格爾木市816000摘要:vCM(氯乙烯)在引發(fā)劑、分散劑、水等共同作用下可聚合生成 PVCa Pvc( polyvinychloride)是一種可邐過模壓、捏合、注塑壓延、吹塑等方式進(jìn)行加工的產(chǎn)品,其具有阻燃,耐磨損,耐蝕,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),是世界五大通用熱塑性樹脂之一。在PVC生產(chǎn)過程中要保證PvC的產(chǎn)品質(zhì)量,VCM精餾的過程至關(guān)重要,VCM精餾是一個(gè)典型的化工操作單元,包含了傳質(zhì)傳熱等基本化工原理,精餾塔的控制系統(tǒng)必須滿足精餾過程本身的規(guī)律,就是物料平衡,能量平衡,以保證分離鮚果的濃度合乎質(zhì)量要求。文章對(duì)M精餾過程的工藝流程進(jìn)行了分析關(guān)鍵詞:VCM精餾;工藝分析;優(yōu)化中圖分類號(hào):C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼引言vcM精餾常見問題分析與優(yōu)化在PVC生產(chǎn)過程中,粗VCM需經(jīng)精餾制得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純度不僅影響聚合反應(yīng)過程和PVC成品質(zhì)量,而且直接供聚合使用。提高精ⅤCM質(zhì)量是保證PVC樹脂質(zhì)量的關(guān)鍵因素。影響樹脂的加工性能乃至使用性能。其中所含乙炔的危害性最大。筆者結(jié)合ⅤCM精餾生產(chǎn)的實(shí)際情況,對(duì)ⅤCM精餾工藝進(jìn)行分析,ⅤCM中乙炔含量偏高的原因及解決措施如下提出了優(yōu)化措施,供同行業(yè)參考。(1)粗VCM純度偏低。vcM精餾工藝流程若粗VCM中乙炔等低沸物含量偏高,精餾系統(tǒng)的全凝器、尾氣來自壓縮工序的粗VCM氣體經(jīng)脫水后,進(jìn)入全凝器,經(jīng)0℃鹽冷凝器、塔頂冷卻器等的冷凝效果就會(huì)顯著下降,從而導(dǎo)致低沸塔水冷卻后,液相vCM進(jìn)人水分離器分水,分水后的vcM依靠自壓回流比降低,進(jìn)而使塔板效率降低,塔底液相乙炔含量偏高。因此進(jìn)入粗單體儲(chǔ)槽,然后進(jìn)入低沸塔,分離出以乙炔為主的低沸物。應(yīng)提高粗ⅤCM的純度分離出的低沸物在塔頂經(jīng)0℃鹽水冷卻,回收部分ⅤCM后,從塔頂(2)低沸塔工作不正常排出,經(jīng)壓力調(diào)解后送入壓縮機(jī)人口管線。全凝器內(nèi)不凝氣體進(jìn)入①塔釜溫度控制太低,分離不徹底。塔釜溫度設(shè)定為尾氣冷凝器,經(jīng)-35℃鹽水冷卻回收部分ⅤCM后進(jìn)入緩沖罐,然后(40±1)℃。去尾氣吸附裝置。尾氣冷凝器的冷凝液流入水分離器,分水后進(jìn)入②低沸塔頂調(diào)節(jié)閥關(guān)死,產(chǎn)生“壓料”,使塔頂壓力過高,乙低沸塔進(jìn)行再次蒸餾。除去低沸物的VCM從低沸塔塔釜借壓差進(jìn)入炔積聚塔內(nèi),無法分離。采用DCS自動(dòng)控制,塔頂壓力設(shè)定為高沸塔,通過高沸塔再沸器將ⅤCM蒸岀,在塔頂冷凝器經(jīng)θ℃鹽水0.48Ma,當(dāng)超過此值時(shí),調(diào)節(jié)閥自動(dòng)打開,塔頂氣體再冋到前系冷卻后,少部分回流,大部分精ⅤCM由塔頂進(jìn)人成品冷卻器,用統(tǒng)冷凝,有效地解決了低沸塔“壓料”問題,既保證了系統(tǒng)壓力穩(wěn)o℃鹽水冷卻后進(jìn)人精CM儲(chǔ)槽。高沸塔塔底以二氯乙烷高沸物為定,也保證了低沸塔溫度和液位穩(wěn)定,進(jìn)而保證了低沸塔的正常操主的殘液排至高沸物儲(chǔ)槽,經(jīng)殘液蒸岀塔、殘液再沸器、殘液冷凝作器間歇回收VCM后,排放至殘液儲(chǔ)槽以備出售。VCM精餾工藝流③低沸塔塔底液位不穩(wěn)定。塔底液位主要由進(jìn)料量、回流比和程見圖1,精餾工藝控制指標(biāo)見表1采出量決定,當(dāng)系統(tǒng)的壓力、溫度穩(wěn)定時(shí),進(jìn)料量和回流比也相對(duì)去尾氣附裝置穩(wěn)定,此時(shí)液位主要靠塔底采出量來調(diào)節(jié)。在操作中嚴(yán)禁岀現(xiàn)空塔或淹塔現(xiàn)象,否則將會(huì)引起系統(tǒng)壓力和溫度的較大波動(dòng),導(dǎo)致低沸塔工作異常。進(jìn)料量釆用自動(dòng)控制,低沸塔液位和采出流量動(dòng)態(tài)連鎖,當(dāng)?shù)头兴何桓叱鲈O(shè)定值時(shí),自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)料調(diào)節(jié)閥開度,控制粗vC城來自壓吧機(jī)進(jìn)料量,確保了低沸塔的正常工作(3)工藝控制指標(biāo)不合理。全福器若全凝器溫度過高,會(huì)增加尾氣冷凝器的負(fù)荷(全凝器的不凝雌本氣相和尾氣冷凝器的進(jìn)口連通);若塔頂溫度過高,則會(huì)導(dǎo)致回流比降低,不利于低沸塔的正常工作,從而影響混合物中低沸物的分國離;若尾氣冷凝器溫度太低,則會(huì)導(dǎo)致尾氣冷凝器結(jié)冰,影響產(chǎn)。為此,對(duì)精餾系統(tǒng)部分控制點(diǎn)指標(biāo)進(jìn)行了細(xì)微調(diào)整,調(diào)整后圖1OM精餾工藝流圖效果顯著,單體中乙炔體積分?jǐn)?shù)從6×10°下降到3.5×10°,高沸物表1精餾工藝控制指標(biāo)體積分?jǐn)?shù)從(65~70)×10°下降到(40~45)×10-°。具體調(diào)整Table 1 Rectification process control indexes情況見表2。控制范圍氣橙高度得氣柜液表2精餾控制指標(biāo)調(diào)整情況Table 2 Adjustments on rectification process control indexes度/℃沸頂度北點(diǎn)+8CN)<15%,乙炔)<151次h色語分析囈氣冷疑器氣相出口全凝寫Lh中國煤化工昔ⅤCM儲(chǔ)液位/%低沸塔I高沸低沸塔嗒量CNMHGo次h色CM儲(chǔ)入第5卷第12期技術(shù)探討2015年4月CONSTRUCTIONI4)塔內(nèi)部構(gòu)件出現(xiàn)異常變化導(dǎo)致精餾操作惡化,如塔盤松3)尾氣處理工藝設(shè)計(jì)不合理。英力特公司采用變壓吸附工藝動(dòng)、漏氣、自聚嚴(yán)重等,使塔分離效率下降,甚至無法正常工作。凈化尾氣,應(yīng)用于10萬 t/avo生產(chǎn)裝置,處理600mh精餾尾氣,英力特公司在精餾系統(tǒng)前增加了單體儲(chǔ)槽,且位置高于低沸塔進(jìn)料凈化后尾氣中p(VCM)≤36mgm3、p(乙炔)≤150mg/m3,完板,ⅤCM靠密度差脫水后,采用位差自然進(jìn)料工藝,同時(shí)在精ⅤCM全達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求,VCM、乙炔回收率≥99.9%,日前裝置運(yùn)行儲(chǔ)槽中定期加人阻聚劑,很好地解決了低沸塔自聚問題。穩(wěn)定。2、高沸物含量高5、優(yōu)化控制模型VCM生產(chǎn)中的高沸物主要成分為1,2-二氯乙烷、反式1,2(1)操縱變量的選擇二氯乙烯、1,1-二氯乙烷、順式1,2-二氯乙烯、二乙烯基乙炔、精餾塔作為一個(gè)整體還應(yīng)包括再氵凝器和儲(chǔ)存槽等,在三氯乙烯、1,1,2-三氯乙烷、四氯乙烯等,在聚合過程中這些物生產(chǎn)上可能遇到的主要干擾有:質(zhì)能使增長(zhǎng)的PVC發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移,從而降低聚合速度和產(chǎn)品聚合度①進(jìn)料流量F的變動(dòng);導(dǎo)致產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性和黏度下降,同時(shí)也容易造成聚合物分子的枝②進(jìn)料成分XF的變動(dòng)化、交聯(lián),從而使產(chǎn)品性能變差。工藝指標(biāo)要求單體中高沸物體積③進(jìn)料溫度或熱狀態(tài)的變動(dòng)分?jǐn)?shù)≤5×103。高沸物含量高的原因及解決措施如下。④冷劑或熱劑的溫度、壓力變動(dòng)及環(huán)境溫度變動(dòng)。1)HCl過量太多。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)HC過量太多,致使過量的HCl2、精餾塔的靜態(tài)特性不能在精餾前系統(tǒng)完全除去,HCl與VCM在精餾工序高溫高壓的條在穩(wěn)態(tài)下,進(jìn)塔的物料必須等于出塔的物料,所以總的物料平件下反應(yīng),生成二氯乙烷,不易除去。因此應(yīng)嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)化配比n衡關(guān)系為:F=D+B。輕組分的物料平衡關(guān)系為:FXF=DXD+BXB(乙炔):n(HC1)=1:(1.05~1.1),使粗vCM中HC體積分式中,F、D、B分別為進(jìn)料流量、塔頂流出物和塔底產(chǎn)品量。XF數(shù)<1×10°。XD、XB分別為進(jìn)料、塔頂流出物和塔底產(chǎn)品中輕組分的含量,由(2)高沸塔塔釜液位太低,導(dǎo)致釜溫過高,高沸塔出現(xiàn)“空上可知:D/F=(XF-XB)/(XD-XB)。為了獲得合格的產(chǎn)品,即塔”現(xiàn)象,將高沸物帶出XD及XB達(dá)到規(guī)定的濃度,根據(jù)此可知(3)高沸塔塔頂壓力過低,塔釜和塔頂壓差過大,促使塔內(nèi)氣(1)若XF不變,則D應(yīng)與F成比液相流動(dòng)加快,使高沸物無法有效分離,夾帶在ⅤCM中,導(dǎo)致精2)若F不變,則XF增大,則餾出液D亦增大。VCM中高沸物超標(biāo)。所以,在日常操作中,高沸塔的壓差要嚴(yán)格控3、控制方案的選擇制在9.5-1kPa,保持適當(dāng)?shù)幕亓鞅?英力特公司高沸塔回流比為在ⅤCM精餾控制方案中應(yīng)用預(yù)測(cè)函數(shù)控制模型(PFC)其結(jié)構(gòu)如圖2所示4)在髙沸塔操作中,若塔釜高沸物不及時(shí)排放,積聚在塔工藝設(shè)定曲線底,將使高沸塔傳熱效果大大下降,塔內(nèi)溫度上升緩慢。在這種情況下,如果繼續(xù)加大再沸器熱水量,溫度會(huì)驟然上升,出現(xiàn)“空預(yù)測(cè)函數(shù)控制器塔”現(xiàn)象,這時(shí),高沸物未來得及有效分離,造成成品高沸物含量超標(biāo),因此要及時(shí)排放高沸物。PD控制器3、高沸塔積料或成品下料不暢,出現(xiàn)“頂料測(cè)量機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在高沸塔操作中,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)“頂料”現(xiàn)象,可能導(dǎo)致高沸塔液位持續(xù)上升,造成高沸塔積料,甚至“淹塔”。過程(1)精vCM儲(chǔ)槽壓力高,高沸塔塔頂壓力太低。此時(shí)應(yīng)檢査高圖2控制結(jié)枸沸塔塔頂壓力、成品冷凝器壓力和精VCM儲(chǔ)槽壓力,適當(dāng)調(diào)小高沸、結(jié)束語塔回流量,提高系統(tǒng)壓力,使成品冷凝器的壓力高于精VCM儲(chǔ)槽的綜上所述,通過對(duì)ⅤCM精餾工藝過程優(yōu)化控制,應(yīng)用先進(jìn)的控壓力,從而使成品冷凝器下料順暢。制來實(shí)現(xiàn)工藝過程,預(yù)測(cè)函數(shù)控制是對(duì)精餾工藝過程更合適的一種2〕塔板堵塞,塔釜蒸不岀物料,傳熱效果差。若加大髙沸塔先進(jìn)控制方案,使精餾系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定最優(yōu)化的工作狀態(tài),保證中闬再沸器的熱水量,提髙髙沸塔釜溫,而髙沸塔液位仍不下降,則可產(chǎn)品的質(zhì)量。判斷為塔板自聚堵塞,須待停車處理。參考文獻(xiàn)4、尾氣排放量大]解傳明,徐欣宇,汪懷玉.氯乙烯精餾尾氣變壓吸附技術(shù)研(1)轉(zhuǎn)化工序反應(yīng)效果不好,粗ⅤCM純度低。此時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化究及成功運(yùn)用[J].石油化工應(yīng)用,2010(2-3配比,提高VCM純度。2]吳金亮氯乙烯精餾“堵塔”原因分析及對(duì)策[J].聚氯乙(2)冷凝效果不好,如尾氣冷凝器結(jié)冰等。應(yīng)檢查尾氣冷凝器烯,2011(4是否下料,如果不下料,則說明尾氣冷凝器結(jié)冰堵塞,此時(shí)應(yīng)及時(shí)3]于長(zhǎng)城,劉璞.關(guān)于氯乙烯精餾自聚問題的研究[J].廣州切換尾氣冷凝器化凍化工,2012,40又品以上全文。中國煤化工CNMHG