氯乙烯轉(zhuǎn)化器的運行管理措施

袁捷才

（廣西柳化氯堿有限公司，廣西柳州545600）

氯乙烯轉(zhuǎn)化器的運行管理措施

袁捷才

（廣西柳化氯堿有限公司，廣西柳州545600）

介紹了氯乙烯轉(zhuǎn)化器制造、檢修及生產(chǎn)運行管理措施，提出了提高轉(zhuǎn)化器運行效果的建議。

氯乙烯；轉(zhuǎn)化器；觸媒；檢修質(zhì)量；生產(chǎn)負荷

廣西柳化氯堿有限公司10萬t/a PVC裝置于2010年5月建成投產(chǎn)，目前已運行一年半。其間，在工藝、設(shè)備、操作方面出現(xiàn)了一些問題，經(jīng)過分析研究并實施技改措施、完善工藝項目，目前生產(chǎn)運行穩(wěn)定，各項經(jīng)濟技術(shù)指標基本達到設(shè)計要求。其中，氯乙烯合成工序是出現(xiàn)故障較多的工序，一度成為整個PVC裝置運行的瓶頸，有許多經(jīng)驗教訓值得總結(jié)，本文僅介紹氯乙烯轉(zhuǎn)化器的運行管理措施。

1 嚴格控制轉(zhuǎn)化器制造質(zhì)量

轉(zhuǎn)化器是特殊的列管式換熱器，列管內(nèi)裝填觸媒并進行氣相放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量由氣相移出并傳遞給殼程的熱水，再由殼程的熱水帶走，從而維持管程內(nèi)適宜的反應(yīng)溫度。雖然轉(zhuǎn)化器的工作壓力、工作溫度不高，但工作溫差變化大，從常溫到150℃左右，且管程氣流、溫度分布不均勻，造成列管與列管之間、列管與殼體之間的熱膨脹量不一致，列管與管板之間會產(chǎn)生很大的溫差應(yīng)力。為了削弱溫差應(yīng)力的影響，列管選用撓性較好的10#或20#鋼管，而管板則選用強度較高的16MnR低合金鋼，列管與管板的連接采用脹接加強度焊工藝，最好是在管板孔內(nèi)車挖2道溝槽，使列管與管板之間的脹接更加緊密、牢固，焊接也應(yīng)嚴格執(zhí)行焊接工藝要求，確保焊縫質(zhì)量。制造完畢后，要按規(guī)程進行試壓檢漏，以保證轉(zhuǎn)化器達到設(shè)計要求及國家質(zhì)量標準。

轉(zhuǎn)化器制造質(zhì)量是提高使用效果的關(guān)鍵和前提，目前，國內(nèi)PVC企業(yè)的轉(zhuǎn)化器日趨大型化，單臺重量達幾十噸，制造費用幾十萬元，觸媒也日趨昂貴，單臺裝填觸媒費用也達到幾十萬元，安裝1臺新轉(zhuǎn)化器的總費用近百萬元。一旦轉(zhuǎn)化器發(fā)生泄漏，不僅對生產(chǎn)造成較大影響，而且檢修時間長、工作量大、費用高，泄漏后對觸媒的活性以及轉(zhuǎn)化器本身質(zhì)量都會造成一定的損害，所以，大型轉(zhuǎn)化器已成為制約PVC生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，其制造質(zhì)量應(yīng)引起足夠的重視。

2 嚴格觸媒管理

用于合成氯乙烯的觸媒，是由活性炭浸漬、吸附氯化汞后干燥制成的黑色柱狀顆粒，其重要的質(zhì)量指標有氯化汞含量、機械強度、水含量等，氯化汞含量決定其活性；機械強度決定其孔隙率、粉化率及床層阻力等。水分是一個重要指標，水分可以溶解HgCl2，削弱活性和機械強度，還會溶解HCl，形成鹽酸腐蝕轉(zhuǎn)化器，造成轉(zhuǎn)化器泄漏，觸媒含水指標為＜0.3%。由于活性炭具有吸潮性，特別是使用過的舊觸媒吸潮性更強，無論是新觸媒還是倒換下來的觸媒必須嚴密包裝并貯存在干燥的室內(nèi)，轉(zhuǎn)化器泄漏滲濕的觸媒還應(yīng)進行干燥處理，有條件的企業(yè)可將觸媒在烘房烘干達標后再裝填于轉(zhuǎn)化器中使用，沒有烘房的企業(yè)也應(yīng)裝填后在通熱水干燥，同時通氮氣吹干，直到吹出的氮氣中含水量合格為止，再投入活化或使用，這樣才能盡量避免濕觸媒遇HCl析出大量鹽酸腐蝕轉(zhuǎn)化器列管或列管與管板的焊縫而造成轉(zhuǎn)化器泄漏。

3 嚴格控制轉(zhuǎn)化生產(chǎn)工藝指標

轉(zhuǎn)化器運行過程中的主要控制指標有原料氣乙炔和氯化氫的純度、混合氣的含水量和預(yù)熱溫度。混合氣中C2H2與HCl配比、轉(zhuǎn)化器的溫度、轉(zhuǎn)化率及循環(huán)熱水的溫度和電導(dǎo)率等。隨著PVC生產(chǎn)技術(shù)的日益成熟和進步，這些工藝指標控制難度并不大，但是，對使用過程中一些細節(jié)方面還應(yīng)重視和考核。溫度計插入管裝填的觸媒必須與其他管的觸媒一致，這樣測溫才具有代表性。按時巡檢轉(zhuǎn)化器底部導(dǎo)淋管視鏡，發(fā)現(xiàn)突然有酸時，應(yīng)立即停用該轉(zhuǎn)化器并排水、泄壓、置換、插盲板，拆下修理。尾氣吸附裝置產(chǎn)品氣管道應(yīng)設(shè)置1個緩沖罐及視鏡，避免液相水帶入轉(zhuǎn)化器造成損害，其接入點應(yīng)放在前轉(zhuǎn)化器進口總管。對降低通量后轉(zhuǎn)化率仍不達標的轉(zhuǎn)化器應(yīng)及時倒換觸媒，在通量為20m3/h時，前臺C2H2＞30%、后臺C2H2＞3%，即認為超標。前后臺轉(zhuǎn)化器不宜同時裝填新觸媒，無論是低汞或高汞觸媒，否則，前臺轉(zhuǎn)化器因活性太強而造成溫度難以控制，對觸媒和轉(zhuǎn)化器均造成極大的損害，對一些新建企業(yè)尤其應(yīng)注意。發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化器泄漏后，應(yīng)立即停用，并與系統(tǒng)隔絕，確認合成氣進出口閥、熱水進出口閥關(guān)嚴，最好打上盲板，否則，細微的滲漏均會加重轉(zhuǎn)化器的損壞程度。倒換的觸媒不能搞混，應(yīng)分析含汞量并做好記錄，以有利于測算觸媒的使用效率及消耗情況。反應(yīng)帶處于轉(zhuǎn)化器中部，使用周期為成熟期，通量大、轉(zhuǎn)化率高、放熱量多的轉(zhuǎn)化器才宜使用自循環(huán)；通量小、放熱量少、氣化量不夠則難以形成循環(huán)推動力，無法循環(huán)，會產(chǎn)生局部過溫現(xiàn)象（新觸媒）或者越來越冷現(xiàn)象（舊觸媒），因此，前、后期觸媒均應(yīng)采用泵循環(huán)。

4 嚴格轉(zhuǎn)化器開停車操作

由于突發(fā)故障、檢修、生產(chǎn)計劃等各種原因造成的臨時停車或計劃停車是PVC生產(chǎn)企業(yè)不可避免的，開、停車過程往往是故障或事故的高發(fā)期，對于轉(zhuǎn)化器來說也不例外，因此，認真抓好開停車管理也是維護好轉(zhuǎn)化器的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于轉(zhuǎn)化器正常運行時溫度比較高，內(nèi)部觸媒吸附大量的C2H2、HCl、C2H3Cl氣體，短期停車應(yīng)采用泵循環(huán)維持轉(zhuǎn)化器溫度，并充氮保持正壓；長期停車，則應(yīng)采用泵循環(huán)維持轉(zhuǎn)化器溫度，并充氮置換觸媒中的C2H2、HCl、C2H3Cl氣體，直到置換氣分析合格為止，然后關(guān)嚴其進出口閥門，停熱水循環(huán)后讓其緩慢降溫。如果不進行置換，則觸媒中的HCl慢慢釋放，而且吸潮性很強，隨著溫度的降低，很可能在轉(zhuǎn)化器管程形成一層酸膜，轉(zhuǎn)化器長期處在這種酸性環(huán)境下，就會受到嚴重的腐蝕，容易造成泄漏，不少PVC生產(chǎn)企業(yè)都曾遇到過停車后仍發(fā)生轉(zhuǎn)化器泄漏的情況。長期停車后的恢復(fù)開車，升溫合格后，除用氮氣置換系統(tǒng)外，還應(yīng)用氮氣吹干轉(zhuǎn)化器，逐臺進行，直到吹除氣測水合格為止，再用HCl活化一段時間（1~2 h），才能投入使用，目的是盡量減少觸媒活化時析出的酸對轉(zhuǎn)化器的腐蝕。

5 落實轉(zhuǎn)化器泄漏處理措施

轉(zhuǎn)化器使用一段時間后會出現(xiàn)泄漏，為了盡量減輕損害程度，需要嚴格抓好泄漏后處理措施。突然發(fā)現(xiàn)視鏡有酸時，即可判斷為轉(zhuǎn)化器泄漏，應(yīng)立即停車，關(guān)閉熱水循環(huán)閥、合成氣進出口閥，打開殼程排氣閥和排污閥將熱水排掉，打開底部導(dǎo)淋閥將壓力泄掉并用氮氣置換至合格；盡快開蓋，將觸媒抽出，否則受潮的觸媒粘結(jié)在列管內(nèi)造成結(jié)塊堵塞，清理非常困難；一般情況下，肉眼可判斷泄漏列管及其周圍受酸侵蝕的列管，這些列管內(nèi)一般都有FeCl3粘結(jié)，應(yīng)用壓縮空氣吹除，避免吸潮溶解形成FeCl3·6H2O，腐蝕列管；抽出的觸媒極易吸潮變濕，應(yīng)密閉包裝存放室內(nèi)，轉(zhuǎn)化器也應(yīng)蓋嚴遮雨。

6 嚴格把住轉(zhuǎn)換器檢修質(zhì)量

轉(zhuǎn)化器檢修質(zhì)量對泄漏轉(zhuǎn)化器恢復(fù)使用后的周期至關(guān)重要。首先，應(yīng)用冷水進行查漏，壓力可按殼程的設(shè)計壓力，為了查出細微的滲漏，保壓時間可長一些，觀察應(yīng)仔細，一定要把所有的漏管全部找出；其次，對于漏管，有的企業(yè)采用換管脹接的方式，多數(shù)企業(yè)采用堵頭堵管方式，堵管應(yīng)嚴格執(zhí)行焊接規(guī)程，保證焊接質(zhì)量；第三，補焊后試壓試漏，可用壓縮空氣進行氣密試驗，壓力可按殼程最高工作壓力，先用肥皂水檢漏，無漏點后進行保壓，不掉壓即為合格，否則，重新焊補。檢修合格后的轉(zhuǎn)化器可進行回裝，回裝前，應(yīng)檢查底蓋內(nèi)的活性炭是否潮濕，若潮濕應(yīng)鏟出烘干后再回裝，回裝的觸媒必須是干燥的，回裝完畢并試漏合格后，還要進行烘吹觸媒，直到無水氣吹出為止，才可投入使用。

7 嚴格調(diào)整轉(zhuǎn)化器生產(chǎn)負荷

隨著PVC生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備的日漸成熟及發(fā)展，設(shè)備的使用效率和使用周期得到很大改善，因而整個生產(chǎn)線負荷的提高往往取決于轉(zhuǎn)化器的負荷，單臺轉(zhuǎn)化器的負荷又取決于其裝填觸媒的活性，因此，應(yīng)在確保轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)溫度符合工藝要求的前提下，合理調(diào)整轉(zhuǎn)化器的負荷，使其達到最佳工作狀況，這樣才能延長觸媒使用周期，穩(wěn)定生產(chǎn)負荷，同時降低觸媒消耗。如果超負荷使用轉(zhuǎn)化器，就會造成觸媒失效速度加大，被迫更換觸媒的轉(zhuǎn)化器越來越多，形成惡性循環(huán)，最終生產(chǎn)負荷急劇下降，甚至不得不停產(chǎn)大修。因此，要穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，必須合理編排轉(zhuǎn)化器的觸媒活性，以中年期轉(zhuǎn)化器為主，老、青年期轉(zhuǎn)化器為輔，比較理想的分配結(jié)構(gòu)是老、中、青轉(zhuǎn)化器分別占25%、50%、25%，并且達到自然循環(huán)狀態(tài)，以保持較高的負荷。

8 結(jié)語

隨著轉(zhuǎn)化器的大型化和觸媒的日益昂貴，轉(zhuǎn)化器的購置安裝費用高，檢修周期長，轉(zhuǎn)化器已經(jīng)成為嚴重制約PVC生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，只有嚴格抓好新購轉(zhuǎn)化器的制造質(zhì)量，把好源頭關(guān)，同時抓好觸媒的管理，轉(zhuǎn)化器的運行管理，轉(zhuǎn)化器的檢修質(zhì)量及觸媒活性的合理分配，才能減少轉(zhuǎn)化器的泄漏率，延長觸媒使用時間，實現(xiàn)轉(zhuǎn)化器的最佳工作狀況，達到穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的目的。

Discussion on theoperation andmanagementmeasuresof converter in vinylchloride production

YUAN Jie-cai
(Guangxi Liuhua chlor-alkalCo.,Ltd.,Liuzhou 545600,China)

The converter in vinyl chloride productionmanufacturing,maintenance and production operation managementmeasureswere introduced in this paper.And some suggestions of improving converter operation were proposed.

converter;catalyst;manufacturing quality;quality;production;production load

book=23,ebook=63

TQ325.3

B

1009－1785(2012)06-0023-02

2012-02-09

袁捷才，男，本科，高級工程師，1988年畢業(yè)于廣西大學化工系有機化工專業(yè)，一直從事燒堿及PVC生產(chǎn)、技術(shù)管理工作，新產(chǎn)品開發(fā)工作等，發(fā)表論文20多篇，現(xiàn)為廣西柳化氯堿有限公司生產(chǎn)部工程師。