電石法生產PVC的降耗措施

張凱鵬，賈 亮，黨 斌

(濟寧中銀電化有限公司，山東 濟寧 272021）

電石法生產PVC的降耗措施

張凱鵬，賈 亮，黨 斌

(濟寧中銀電化有限公司，山東 濟寧 272021）

介紹了濕法電石生產PVC的原理，分別從電石貯存、乙炔發生、合成氣轉化和尾氣回收等方面分析了降低電石消耗的措施。

濕法；電石；PVC；觸媒；降耗

1 過程控制

1.1 電石貯存

電石極易潮解和灰化，會在一定程度上造成電石發氣量的損耗，使電石消耗增加，因此，電石的貯存比較困難。目前，電石的貯存方法主要有散堆法、料倉貯存法、袋裝法、桶裝法等。

1.1.1 優化電石貯存方式

以前，該公司電石使用散堆法和袋裝法貯存。散堆法的電石與空氣接觸面積較大、易受潮；袋裝法的電石雖密封較好，但增加了拆袋的工作量，不利于生產的穩定和消耗的降低。2011年，改進工藝后，使用料倉貯存方式貯存，將破碎好的電石，用傳送帶輸送至2臺料倉，料倉使用氮氣保壓密封，避免空氣對其潮解，有效降低了電石的損耗，同時，保證了乙炔流量的穩定。料倉貯存電石工藝見圖1。

1.1.2 縮短電石貯存周期

電石無論是以何種方式貯存，長期貯存都會不可避免地發生灰化而造成發氣量的損失。對此，在保證乙炔流量的前提下，盡量減少原料消耗與原料采購的誤差，使電石日庫存量由原來的200t以上降至100t以下，有效降低了電石的放置時間，使電石貯存消耗大幅降低，經核算，此舉可使電石發氣率提升5%~10%。

1.1.3 完善電石分析

建立了嚴格的質量管理體系，增加了采購電石的取樣分析指標和精確度，以保證電石的發氣量、灰化程度和含硫磷比例符合企業標準。

1.2 乙炔發生

1.2.1 加料粒度的控制

電石的水解反應是液固相反應，電石粒度越小，電石與水的接觸面積越大，水解越完全，水解速度也越快；但粒度也不宜過小，否則，水解速率過高，會使反應熱不能及時移出，發生局部過熱而引起乙炔分解和熱聚，進而使溫度更高而發生爆炸；若粒度過大，加料時容易卡住，也會使電石水解反應緩慢，在發生器底部排渣時，容易夾帶水解的電石，造成電石消耗定額上升。

粒度的選擇還要與發生器的結構相匹配。該公司使用3臺立式濕型發生器，分別有5層擋板和耙齒，能夠有效延長電石水解的停留時間，并能夠以攪拌形式移去停留于電石表面的Ca（OH）2層，使電石與水有不斷更新的接觸表面，水解比較完全。依據電石在發生器中的停留時間及對電石渣生電石含量的分析，將加料電石粒度控制到約八十毫米。

1.2.2 反應溫度的控制

除電石粒度外，溫度對電石水解反應速度的影響也非常顯著。有關數據表明，在50℃以下每升高1℃，將使水解速度加快1%。理論上，每噸電石水解需要0.56 t水，在絕熱反應下，水解反應將使系統溫度升高到幾百度以上。因此，在濕式發生器中，都采用過量水來移去反應熱，并稀釋副產物Ca（OH）2，以利于管道排放。當系統中渣漿含固量在20%以下時，含固量對電石水解速度影響不大；當含固量超過20%時，因電石表面與水的接觸受到顯著阻礙，水解速度和發氣量都會降低。因此，在濕式發生器中，反應溫度是和水比相對應的，就是通過減少加水量來提高反應溫度，控制極限是不能使水比過低，而導致含固量過高，使排渣系統堵塞，造成排渣困難。不同溫度下，水比與乙炔在發生器中的損失關系見表1。

由表1可見，反應溫度越高，乙炔總損失越少，而發生器排出的渣漿含固量也越高，過高的反應溫度會導致排渣困難，而且乙炔氣中水蒸氣的增加，也將加大冷卻負荷。從安全和消耗等方面考慮，將反應溫度控制為（85±5）℃。

1.3 合成氣的轉化率

合成氣轉化率直接影響氯乙烯單體中的乙炔含量，進而間接影響到電石利用率。根據經驗，合成氣轉化率與諸多因素有關，例如原料氣純度、反應溫度、分子比、空間流速和水含量等。

表1 水比與乙炔在發生器中的損失關系

1.3.1 提升原料氣純度

氯乙烯合成反應對原料氣純度和雜質含量要求較高。純度低，將使CO2、H2等惰性氣體比例增加，不但會降低合成氣的轉化率，還將使精餾系統的冷凝器傳熱系數下降，尾氣放空量增加，從而降低精餾總收率。一般要求C2H2純度≥98.5%，HCl純度≥90%。該公司原來的HCl供氣方式，是由鹽酸爐直接供HCl氣，因鹽酸爐HCl氣反應原料Cl2氣、H2氣存在雜質，導致HCl純度最高只能達到92%。為進一步提升HCl純度，2008年，引入了副酸脫析工藝，將氯化苯單元生產的副酸，經絕熱塔絕熱吸收提濃并去除雜質，然后經脫析塔脫析后，得到純度≥98%的HCl氣，并入HCl供氣系統?；旌虾?，能使總的HCl純度達到約95%，既提升了合成氣的轉化率，又增加了氯苯副酸的附加值?；旌下然瘹渌蜌夤に嚵鞒虉D見圖2。

1.3.2 提高觸媒的利用率

1.3.2.1 優化轉化器運行方式

該公司使用34臺列管式轉化器，分為前臺與后臺運行，前臺與后臺先串聯后并聯。前臺觸媒使用時間較長，活性較低。后臺觸媒的使用時間較短，活性較高?；旌蠚庀韧ㄟ^前臺，再通過后臺，以保證混合氣能夠反應充分。同時，注重了對轉化器的調整，根據觸媒活性及時轉換前后臺轉化器的次序，倒翻更新活性差的觸媒。以上的運行方式有效提升了觸媒的利用率，使得合成氣中C2H2氣含量保持在2%以下。

1.3.2.2 延長觸媒壽命

為延長觸媒的壽命，公司對反應溫度、混合氣含水和分子配比有嚴格的要求。

（1）反應溫度一般控制為100~180℃，過低會影響反應速率；過高，會加劇HgCl2的升華和分解。

（2）分子配比一般控制為：HCl∶C2H2=1.05∶1.00~1.10∶1.00范圍內，C2H2過量將加劇HgCl2的還原分解，但HCl也不宜過量太多，否則，會增大副產物二氯乙烷的產生幾率，增加電石消耗的上升。

（3）混合氣含水量一般控制為≤0.06%，含水過多會腐蝕轉化器設備；易使觸媒結塊，導致轉化器阻力上升；促進乙炔與升汞生成有機絡合物，覆蓋觸媒表面，降低催化劑活性。

1.4 氯乙烯單體的回收

氯乙烯單體回收是降低電石消耗，環保達標的一項重要措施。在原工藝中，精餾系統低沸物經尾氣冷凝器冷凝后直接排空，排氣中仍含有一定量的氯乙烯單體和乙炔，尾氣含單體比例約為10%以上，不但對周圍環境造成污染，而且使電石消耗居高不下。2010年，該公司引進了變壓吸附工藝，精餾尾氣（一次尾氣排氣）經過尾氣回收裝置后，在吸附塔出口端輸出二次尾排氣，主要成分為N2和H2，二次尾排氣中的氯乙烯、乙炔等雜質，達到國家排放標準，可直接放至大氣。被吸附劑吸附的氯乙烯、乙炔等氣體組分，通過逆放和抽真空得到解析，解析氣作為產品氣返回轉化工序回收利用，工藝流程見圖4。

2 結語

通過一系列的過程控制與工藝改造，單位PVC耗電石量由1.55 t降至1.49 t，按照日產100 t PVC產量，電石價格3 800元/t計算，每年的電石消耗可節約（1.55-1.49）×100×330×3 800=7 524 000（元）。節能降耗是PVC行業發展的重要方向，而實現這一目標，需要從原料供應、貯存、生產過程控制、回收利用等多個環節著手，各個部門積極配合，加強協作，深入分析，措施有力才能贏得效益。

Discussion on measures of consumption reducing in PVC production by calcium carbide

ZHANG Kai-peng,JIA Liang,DANG Bin
(Shandong Jining Zhongyin Electrochemical Co.,Ltd.,Jining 272021,China)

The principle of PVC production with wet calcium carbide was introduced,and measures of reducing the consumption of calcium carbide from calcium carbide storage，acetylene generator，conversion of synthesis gas，tail gas recovery were analyzed.

wet；calcium carbide；PVC；catalyst;comsumption

TQ325.3

B

1009－1785(2012)10-0009-03

張凱鵬，男，工程師，現在濟寧中銀電化有限公司調度處從事生產調度工作。

2012-05-22