青海鹽湖金屬鎂項(xiàng)目80萬(wàn)噸/年聯(lián)合法PVC裝置新工藝簡(jiǎn)介

馮英男 汪順鵬 （青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816000）

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司金屬鎂一體化項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“鹽湖鎂業(yè)”）80萬(wàn)噸/年聯(lián)合法PVC裝置，是嚴(yán)格按照金屬鎂一體化循環(huán)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。80萬(wàn)噸/年聯(lián)合法PVC裝置其中包括：32萬(wàn)噸/年乙烯法PVC裝置和50萬(wàn)噸/年乙炔法PVC裝置；聯(lián)合法PVC裝置利用金屬鎂裝置電解副產(chǎn)的氯氣和DMTO裝置生產(chǎn)的乙烯為原料生產(chǎn)二氯乙烷，二氯乙烷裂解后副產(chǎn)的氯化氫氣體送入50萬(wàn)噸/年P(guān)VC裝置作為高純度原料氣參與VCM合成反應(yīng)。其80萬(wàn)噸/年聯(lián)合法PVC裝置的主反應(yīng)方程式為：

32萬(wàn)噸/年乙烯法PVC裝置主反應(yīng)方程式：

鹽湖鎂業(yè)80萬(wàn)噸/年聯(lián)合法PVC裝置從新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備和循環(huán)經(jīng)濟(jì)上考慮，在柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園區(qū)內(nèi)新建400萬(wàn)噸/年選煤裝置、240萬(wàn)噸/年焦化裝置、80萬(wàn)噸/年電石裝置、10萬(wàn)噸/年金屬鎂裝置、120萬(wàn)噸/年純堿裝置、100萬(wàn)噸/年甲醇聯(lián)產(chǎn)DMTO裝置，決定興建32萬(wàn)噸/年乙烯法PVC裝置，核心技術(shù)采用國(guó)外先進(jìn)專利技術(shù)：其中VCM裝置引進(jìn)美國(guó)西方化學(xué)公司OXYVINYLS（以下簡(jiǎn)稱“西方化學(xué)”）的VCM專利技術(shù)和法國(guó)阿克瑪公司（以下簡(jiǎn)稱“阿克瑪”）的PVC聚合工藝專利技術(shù)，下面簡(jiǎn)要介紹一下專利技術(shù)：

1 西方化學(xué)VCM工藝技術(shù)

西方化學(xué)針對(duì)我鹽湖鎂業(yè)的具體生產(chǎn)情況，推薦直接氯化技術(shù)包含高溫和低溫直接氯化的技術(shù)方案，能最大限度的發(fā)揮原材料效率和能耗效率與總成本最小化之間的最優(yōu)化平衡。該專利的低溫直接氯化優(yōu)點(diǎn)在：操作范圍廣、原材料氯和乙烯轉(zhuǎn)化率可高達(dá)99%以上、無(wú)需加入催化劑、反應(yīng)器和配套冷卻器材料為碳鋼、每2到3年才需檢修一次。

1.1 直接氯化工藝技術(shù)

1.1.1 高、低溫相結(jié)合的直接氯化工藝

高溫氯化的技術(shù)特點(diǎn)有：反應(yīng)熱100%回收利用、EDC精餾脫重不需蒸汽、反應(yīng)器自然循環(huán)、只有主催化劑無(wú)助催化劑、高速噴射脫輕設(shè)計(jì)確保反應(yīng)效率、EDC產(chǎn)品可外供、氣、液態(tài)氯進(jìn)料均可。

為了優(yōu)化投資成本和原材料及公用工程消耗，用一臺(tái)低溫直接氯化反應(yīng)器（代替通常用氧氯化反應(yīng)器提供EDC）與高溫直接氯化反應(yīng)器結(jié)合，氯和乙烯按流量控制加入到低溫直接氯化反應(yīng)器中，反應(yīng)熱量在換熱器中用冷卻水移走。來(lái)自低溫氯化反應(yīng)器的干燥粗EDC送入高溫直接氯化反應(yīng)器，消除了通常情況下對(duì)低溫直接氯化粗EDC要經(jīng)過(guò)EDC洗滌系統(tǒng)進(jìn)行處理的需要，減少了水的消耗和工藝廢水；提供全能力低溫直接氯化洗滌系統(tǒng)是可以允許在高溫直接氯化反應(yīng)器不能接收氯化粗產(chǎn)品情況下時(shí)也能運(yùn)行低溫直接氯化反應(yīng)器。

1.1.2 EDC精制

由于本VCM裝置的工藝特點(diǎn)，低溫直接氯化單元生產(chǎn)出來(lái)的EDC首先經(jīng)過(guò)低溫直接氯化洗滌系統(tǒng)后，在進(jìn)入脫水塔進(jìn)行脫水處理。高溫直接氯化制備的二氯乙烷和經(jīng)過(guò)脫水處理后二氯乙烷，共同進(jìn)入低沸塔，除去EDC中的低沸物。除過(guò)低沸物的EDC進(jìn)入高沸塔脫除EDC中的高沸物，塔頂出料系純的1,2-二氯乙烷，作為裂解的原料。高沸塔塔底的高沸物組分送往二氯乙烷回收塔，已回收EDC，回收后的EDC直接送往脫水塔重新精制。塔底的物料基本上為重組分，送往焚燒單元處理。

1.2 EDC裂解工藝技術(shù)

32萬(wàn)噸/年乙烯法PVC裝置EDC裂解爐，是西方化學(xué)提供參數(shù)由法國(guó)赫爾蒂公司根據(jù)我公司的實(shí)際條件進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)的，為世界上最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的EDC裂解爐。精制EDC送到EDC裂解爐，高溫裂解成VCM和HCl。裂解反應(yīng)發(fā)生在燃?xì)饣蛉加偷南涫綘t內(nèi)，溫度為490--510℃，壓力為1.0MPa（G），高效裂解爐達(dá)到的熱效率達(dá)到91%。裂解爐在低壓運(yùn)行，以汽相物料作為進(jìn)入裂解工段，EDC的轉(zhuǎn)化率為55%。低壓汽相進(jìn)料裂解爐可以保持高在線運(yùn)行時(shí)間，一年以上不需要除焦。

1.3 VCM精制工藝技術(shù)

VCM精制采用分餾HCl、VCM和EDC的3個(gè)精餾塔組成。EDC裂解單元的氣流和液流送到HCl塔的不同塔板。HCl塔塔頂回收的HCl的塔頂餾分送到界外的乙炔法VCM裝置。HCl塔塔底組分送到VCM塔，將VCM與未反應(yīng)的EDC分離開。VCM塔頂VCM成品在VCM 汽提塔汽提出殘留的HCl，然后送往儲(chǔ)罐。VCM塔底組分循環(huán)到EDC精制和生產(chǎn)單元。

西方化學(xué)裂解和VCM精餾的主要優(yōu)點(diǎn)為：副產(chǎn)品少、低壓裂解更加安全、氣相EDC進(jìn)料、結(jié)焦率低、連續(xù)運(yùn)行周期超過(guò)一年、可選用不同燃料、有效的熱回收副產(chǎn)蒸汽、VCM塔回流率低能耗省、VCM精制塔再沸器使用3年才需清理、VCM汽提塔不需加堿洗、無(wú)腐蝕運(yùn)行可靠、循環(huán)EDC加氯脫除輕組分。

2 阿克瑪聚合工藝技術(shù)：

國(guó)內(nèi)大型的聚合生產(chǎn)裝置大部分采用美國(guó)古德里奇工藝的70.5M3聚合釜、歐洲乙烯EVC105M3聚合工藝、日本窒素108M3聚合工藝，雖然國(guó)內(nèi)懸浮法聚氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)成熟，但單釜生產(chǎn)能力、消耗定額與世界先進(jìn)水平還有一定的差距，而國(guó)際上一些著名專利商如法國(guó)阿科瑪（Arkema）公司懸浮法聚氯乙烯生產(chǎn)，在工藝技術(shù)、消耗指標(biāo)、聚合釜生產(chǎn)強(qiáng)度、防粘釜技術(shù)、單體回收、汽提、干燥等方面都屬于世界先進(jìn)水平。故鹽湖鎂業(yè)80萬(wàn)噸/年聯(lián)合法PVC裝置采用阿科瑪?shù)膽腋》ň勐纫蚁┕に嚰夹g(shù)。

2.1 阿克瑪聚合工藝技術(shù)

阿克瑪懸浮聚合工藝采用密閉加料工藝，明顯的縮短了單釜輔助操作時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。等溫水入料，采用冷單體和熱水同時(shí)加入聚合釜，使釜內(nèi)的物料溫度達(dá)到或接近設(shè)定的溫度，從而省去聚合反應(yīng)的升溫過(guò)程，減少單釜的操作周期。

阿克瑪汽提工藝采用無(wú)溢流堰汽提塔專有工藝，該塔型汽提效率高，易于控制，汽提后PVC漿料中的VCM含量低于30mg/Kg，離心干燥后的PVC成品樹脂的VCM含量低于2mg/Kg。

本裝置趕在采用的是世界上較為先進(jìn)的丹麥NIRO公司的流化床干燥器，該工藝采用離心母液水的余熱稍作加熱作為熱源，進(jìn)入流化床內(nèi)的擋板中，大大的節(jié)約了蒸汽的能耗。采用大風(fēng)量的稀相輸送，處理能力大、易于操作、可操作的彈性大；蒸汽的消耗低，約在0.36T/TPVC以下。成品樹脂含水嚴(yán)格的控制在0.2%以下，完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.1 聚合生產(chǎn)能力簡(jiǎn)介

阿克瑪懸浮聚合生產(chǎn)PVC的工藝技術(shù)是基于大體積反應(yīng)釜（143M3），與大型聚合釜相配套的釜頂冷凝器，提高其換熱面積。在聚合釜夾套、內(nèi)冷擋板和釜頂冷凝器使用28℃循環(huán)冷卻水，年生產(chǎn)8000小時(shí)的情況下，阿克瑪聚合工藝單臺(tái)聚合釜的產(chǎn)能可以達(dá)到8萬(wàn)噸。如果使用7℃的冷凍水，可以提高產(chǎn)能5.5萬(wàn)噸/年（每條生產(chǎn)線）。

2.2 阿克瑪聚合所用設(shè)備、材質(zhì)

阿克瑪工藝中使用的都是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，不存在專利設(shè)備和專有設(shè)備。大部分設(shè)備在國(guó)內(nèi)都可以采購(gòu)得到；而且設(shè)備制造中不使用特殊材料和材質(zhì)。這樣大大的降低了廠家的一次性投資成本。

2.3 聚合所用的助劑系統(tǒng)

阿克瑪聚合工藝采用專利引發(fā)劑系統(tǒng)，在不用更換引發(fā)劑的情況下可以生產(chǎn)國(guó)內(nèi)SG1—SG8牌號(hào)的各型PVC樹脂。

多年以來(lái)阿克瑪傾注了大量的精力，降低PVC生產(chǎn)中所使用助劑的成本，阿克瑪聚合所使用的助劑在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)上都可以買到。這樣在生產(chǎn)成本的降低上面可以節(jié)約大量的資金，是我公司生產(chǎn)的PVC樹脂更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2.4 可變成本降低

阿克瑪懸浮發(fā)PVC工藝技術(shù)中，在不增加任何額外投資做脫鹽水處理的情況下，脫鹽水的消耗已經(jīng)降低到1.7M3/噸PVC樹脂。

2.5 能量的回收與利用

阿克瑪聚合技術(shù)中，最大化的熱量回收減少蒸汽的消耗：熱水注入、汽提和離心母液水能量的回收、干燥冷凝液再循環(huán)。

2.6 聚合系統(tǒng)安全性、可操作性的優(yōu)勢(shì)

阿克瑪聚合工藝裝置是按照西方歐洲國(guó)家最嚴(yán)厲的安全和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，阿克瑪為每一個(gè)新建的裝置都進(jìn)行了嚴(yán)格深入的安全性研究（HAZOP和SIL分析），并把這些安全性研究徹底的貫徹到設(shè)計(jì)中。

2.7 自動(dòng)化控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)

阿克瑪聚合工藝采用全密閉入料和全程的自動(dòng)化DCS系統(tǒng)控制。大大的減少了人為的干預(yù)，使助劑配置、聚合、汽提、干燥等等一系列的工序?qū)嵭腥詣?dòng)的控制。

阿克瑪工藝中的自動(dòng)化控制分為：原料準(zhǔn)備、聚合反應(yīng)、出料單元由DCS批量順序進(jìn)行批處理控制；汽提、回收、干燥和公用工程單元由DCS進(jìn)行連續(xù)工藝控制。

3 結(jié)語(yǔ)

在鹽湖鎂業(yè)公司引進(jìn)的先進(jìn)的專利技術(shù)、專用技術(shù)的過(guò)程中，我們也發(fā)現(xiàn)我們國(guó)家的聚氯乙烯行業(yè)與國(guó)際上的現(xiàn)金水平正在縮短，但是我們中國(guó)的聚氯乙烯人也清醒地認(rèn)識(shí)到，我們的產(chǎn)品在質(zhì)量上和牌號(hào)上與國(guó)外的產(chǎn)品依然存在著很大的差距。我國(guó)企業(yè)目前尚不能生產(chǎn)特種樹脂和為客戶量身定制個(gè)性化的產(chǎn)品，只能生產(chǎn)通用樹脂，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和價(jià)格優(yōu)勢(shì)。通過(guò)我們的不懈努力正在改變這種情形，相信在不久的將來(lái)我們鹽湖鎂業(yè)所生產(chǎn)的的產(chǎn)品也將具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)。國(guó)家級(jí)柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園區(qū)金屬鎂一體化工業(yè)園，所開拓的金屬鎂一體化循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范作用和經(jīng)濟(jì)效益，值得在全國(guó)和同行業(yè)的范圍內(nèi)推廣。