氯乙烯生產工藝技術的優化

馮大龍 王佳男(浙江省天正設計工程有限公司，浙江 杭州 30012)

1 引言

氯乙烯是一種無色、易液化的氣體，容易發生聚合，主要用途是制備聚氯乙烯、冷凍劑、有機合成等。聚氯乙烯具有廣泛的應用范圍，作為熱塑性樹脂經過一定的加工、改性后可以制成衛生級食品包裝原料、普通泡沫塑料等。在不斷提高的聚氯乙烯質量要求和復雜化的生產工藝下，人們必須提高氯乙烯的生產工藝，以提高聚氯乙烯的質量和純度，從而促進氯乙烯產業化發展和生產技術的更新。

2 氯乙烯的電石法生產工藝現狀

為了提高聚氯乙烯產品的質量和純度，我們必須優化氯乙烯的生產工藝技術，從而提高聚氯乙烯的市場競爭力。氯乙烯主要的工業生產方式有乙烯氧氯化法、電石法、二氯乙烷/氯乙烯法三種，最主要的生產方式還是前兩種。電石法是工業化生產氯乙烯的最早應用工藝，其生產過程是應用電石和水反應生成乙炔，再將乙炔與氯化氫反應，在氯化汞的催化作用下制備氯乙烯。

3 氯乙烯的電石法生產工藝技術存在的問題

電石法生產氯乙烯具有明顯優勢的同時，也不可忽視其生產裝置中存在的一些問題，半自動化和手動操作嚴重影響著生產過程的控制系統。電石法生產工藝存在的問題主要有以下幾方面:

3.1 生成乙炔時的溫度和壓力控制問題

生成乙炔時，由于水解反應會釋放大量的熱，造成整個發生器的溫度和壓力急劇上升，當壓力超過一定范圍則會引起爆炸。現階段在后續工段采取氣柜方式降壓，但由于氣柜占地面積大，后期的較高維護費用和本身存在的爆炸可能性，不是一個合理的選擇。

3.2 氯氣和氫氣的配比問題

氯氣和氫氣的配比直接關系著整個氯乙烯的生產安全和產品純度、產量，而現階段我國基本上通過人工經驗觀察火焰顏色來控制氯氣和氫氣的輸入量，存在較大的誤差，容易造成安全問題。

3.3 氯化氫和乙炔的配比問題

氯化氫和乙炔的配比理論上應該是1:1關系，但實際生產中為保證反應朝正方向進行，控制的比例應為1.05:1。控制配比出錯，很容易由于過量氯化氫造成設備腐蝕，而過量乙炔容易造成中毒現象，增加生產成本。

3.4 氯乙烯轉化的溫度和壓力控制問題

生產過程中應該控制氯乙烯的反應溫度在130oC-180oC之間，溫度過低造成資源浪費，溫度過高造成氯化汞催化劑中毒失效，該階段的溫度控制直接影響著企業的經濟效益和生產質量水平。為控制氯乙烯轉化的溫度和壓力，常采用氣柜裝置控制生產壓力，但氣柜占地面積和存在的安全隱患，不是很好的解決方法。

3.5 故障診斷系統問題

氯乙烯生產工藝過程中，最常出現的問題有低高沸塔塔板脫落、管道堵塞等，這些問題出現環節主要由人工來完成操作，存在明顯滯后性，不利于未來發展。

4 氯乙烯生產工藝技術的優化措施

4.1 乙炔生產工序的優化措施

優化乙炔生成工序，從而提高乙炔生產效率。常采取的優化措施是通過建立PFC-PID串緩控制系統，采取PID控制系統內循環，采取預測函數模型控制系統外循環，實現自動化對乙炔反應發生器內的化學反應溫度進行控制。PFC-PID串緩控制系統的主控變量為冷卻塔的出口壓力，確保系統具有穩定的壓力，系統的副控變量為乙炔發生器的反應溫度，確保穩定的系統壓力下適當提高反應溫度，提高乙炔生產率。

PFC-PID串緩控制系統的建立取代傳統氣柜裝置，避免了氣柜的安全隱患和維護成本，提高了氯乙烯的生產安全。

4.2 氯化氫合成工序的優化措施

優化氯化氫合成工序，從而提高系統安全性能、生產率和產品質量，降低成產成本。主要優化措施即優化氫氣和氯氣的配比，控制氫氣和氯氣流量。采取單向封閉循環比值控制系統，將傳統的進口氣流方式轉變為以氯氣為主流量，氫氣為副流量模式，從而實現控制和補償氣流的溫度和壓力，有效避免外界溫度和壓力變化造成的氣流密度變化。

4.3 氯乙烯的轉化和精餾工序的優化措施

4.3.1 氯乙烯的轉化工序的優化

優化氯乙烯的轉化工序，以提高氯乙烯生產率和純度。主要優化措施是通過控制轉化器夾套水的流量和轉化器之間的轉化溫度，采取單向閉路循環比值控制系統，將傳統的進口氣流方式轉變為以氯化氫為主流，乙炔為副流模式，設計變量設置為生產工序中的監測點，從而得出氯化氫、乙炔的最佳配比流量。同時采取溫壓補償運算，對氯化氫和乙炔氣流進行計算，從而控制反應過程的精度，造就自動化控制生產。

4.3.2 氯乙烯的精餾工序的優化

優化氯乙烯的精餾工序，以提高產品質量，同時降低能耗、物耗。采取精確控制系統進行精餾塔的參數控制。由于精餾塔是多參數、復雜的整體化學反應系統，各參數間相互影響、制約。因此必須精確控制投藥量、投藥溫度和壓力，再控制沸塔壓力和溫度、塔釜液水位等參數，實現最優參數化控制。

4.4 故障診斷系統的優化措施

傳統的故障診斷是以人工控制為主，結果是人工發現系統故障時故障已發生或即將臨界發生，導致氯乙烯的生產工藝系統的故障診斷存在明顯的滯后性，無法事先準確對故障進行預防。采取氯乙烯生產裝置在線故障診斷專家系統，根據氯乙烯的生產工藝特點、原理，準確控制整個生產過程，并微觀控制每個生產環節。任一環節出現故障或存在問題時，系統將自動報警，并給出修復相關建議，提高了系統的生產安全系數。

5 結語

氯乙烯的電石法生產工藝存在問題進行探討，并對生產過程的一系列工藝進行優化，解決現存問題，提高生產安全系數，提高產品質量、純度、產量，實現能源的綜合利用，降低氯乙烯的生產成本，提高企業經濟效益，以促進企業的長期穩定發展。

[1]徐兆瑜.氯乙烯生產及其工藝技術新進展[J].江蘇氯堿.2007年03期.

[2]姜禹.燒堿及電石法聚氯乙烯生產的工藝改進[J].化工管理.2014年33期.