氯乙烯聚合尾氣回收工藝的優(yōu)化

王瑤琴 盧傳英 劉忠亮

德州實華化工有限公司 山東德州 253079

在聚氯乙烯的生產(chǎn)過程中，在氯乙烯聚合過程中氯乙烯的轉(zhuǎn)化率通常控制在85%，即作為終點，排出懸浮液并通過排氣回收未反應(yīng)的單體。因此，每個聚合循環(huán)約為15%的VCM未反應(yīng)，并且在二次氣體被壓縮和冷凝后，在不可冷凝的氣體中仍有約70%的VCM。因此，嚴(yán)格控制聚合尾氣中的VCM含量非常重要，這一直是氯堿工業(yè)環(huán)保工作的重要任務(wù)[1]。

1 簡述

1.1 聚合尾氣回收工藝

為了回收這部分氣體，經(jīng)過反復(fù)討論和論證，在聚合過程中構(gòu)造變壓吸附裝置的方案被否定，并決定將這部分氣體送到VCM合成和精餾過程中經(jīng)過幾次改造，找到一個簡單的回收聚合物尾氣的過程供同行參考。聚合過程的尾氣排入PVC氣柜，然后由VCM水環(huán)壓縮機(jī)壓縮，僅由一級冷卻器和二級冷卻器冷凝，不再通過排氣壓縮機(jī)和第三級冷凝器，直接取決于壓力差管道從管道輸送到單體合成車間的堿洗塔進(jìn)口管道，以及VCM精餾過程自聚合引起的雜質(zhì)和PVC的質(zhì)量通過堿洗槽除去，與合成工藝的VCM一起進(jìn)入精餾系統(tǒng)，除去高低廢液。它通過單個泵儲存到VCM球形罐中進(jìn)行聚合，形成閉環(huán)系統(tǒng)以達(dá)到回收VCM的目的。

乙炔和VCM在精餾過程中通過變壓吸附裝置吸附到單體合成系統(tǒng)中，氮氣等雜質(zhì)氣體通過吸附塔的排出直接排放到大氣中。恢復(fù)VCM的過程如圖1所示。

圖1 聚合尾氣回收流程簡圖

1.2 聚合尾氣回收工藝原理

從二級冷凝器出口間歇排出的不可冷凝氣體進(jìn)入聚合水封，通過尾氣回收管道進(jìn)入合成系統(tǒng)組合塔的氣相入口，然后通過水洗塔，第一堿洗塔和第二堿洗塔使聚合尾氣經(jīng)酸洗，水洗，堿洗后，進(jìn)入氯乙烯氣柜回收。聚合尾氣中的殘留引發(fā)劑有利于提高聚合尾氣中VCM的回收率，并可降低回收氣體對精餾系統(tǒng)的影響[2]。

1.3 聚合尾氣回收工藝技術(shù)的特點

（1）通過在第二冷凝器的出口處提供聚合水密封，在組合的水密封出口和合成系統(tǒng)的氣相入口處設(shè)置尾氣回收管線以形成閉環(huán)過程，從而聚合尾氣經(jīng)酸洗，洗滌和堿處理。洗滌后，進(jìn)入氯乙烯氣柜的回收利用。同時，回收的VCM可以顯著減少酸洗，水洗和堿洗后回收氣體中的殘留添加劑，并且可以使回收氣體對精餾段的影響最小化。（2）工藝流程簡單，新增設(shè)備小，占地面積小，投資小，施工方便。

2 原工藝中存在的問題

2.1 自聚現(xiàn)象嚴(yán)重

由于系統(tǒng)在原始工藝設(shè)計中產(chǎn)生的惰性氣體非常小，因此廢氣壓縮機(jī)的設(shè)計能力很小。然而，在實際操作中，聚合反應(yīng)器的頂部冷凝器通常具有管被自聚物阻塞的現(xiàn)象，不僅用于安全生產(chǎn)。不利的是，成品中的“魚眼”和雜質(zhì)含量嚴(yán)重超標(biāo)，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量。因此，該設(shè)備通過向反應(yīng)器中向頂部冷凝器中加入一定量的氮來改善聚合過程。反應(yīng)后，用VCM氣體回收殘留的氮氣。一起放電到VCM氣柜。

2.2 尾氣中的VCM無法回收

由于回收單元中使用的水環(huán)式壓縮機(jī)不能壓縮氮氣，它只能進(jìn)入遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過廢氣壓縮機(jī)負(fù)荷的廢氣壓縮機(jī)，導(dǎo)致回收系統(tǒng)的慣性。氣體積聚，壓力高，壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)。困難嚴(yán)重影響了設(shè)備的負(fù)荷和生產(chǎn)的安全性。如果空氣直接排空，夾帶在氣體中的VCM比例為70%，這不僅造成嚴(yán)重的資源浪費，而且還增加了成本。

2.3 環(huán)保無法達(dá)標(biāo)

聚合尾氣中VCM含量較高，排入大氣中，會嚴(yán)重污染環(huán)境，危害人體健康。3改進(jìn)后氯乙烯單體回收工藝針對原有工藝的不足，借鑒同行業(yè)的經(jīng)驗，結(jié)合實際情況，對氯乙烯單體回收工藝進(jìn)行了優(yōu)化和改造。經(jīng)過嚴(yán)格的分析和計算，上游車間將是7，而不增加7°C的水設(shè)備。首先緩沖一小部分氣相氯乙烯單體，緩沖罐底部用不銹鋼管與回收單體罐連接，進(jìn)一步回收緩沖氯乙烯單體。在緩沖管一側(cè)，將DN50不銹鋼管連接到堿洗塔的氯清洗，以回收不可冷凝的氣體和一小部分氯乙烯單體，并控制氧含量低于1.00%以防止自身-管道中的聚合。參見改進(jìn)的氯乙烯單體再循環(huán)過程圖2。

圖2 改進(jìn)后氯乙烯單體回收工藝流程

4 改造后的效果

到目前為止，回收裝置已經(jīng)改造，生產(chǎn)運行良好，回收系統(tǒng)結(jié)束時的壓力穩(wěn)定在0.20～0.28MPa，聚合和排放回收順利，排放恢復(fù)時間從40min減少到32min，壓縮機(jī)運行正常，無滾動現(xiàn)象（壓縮機(jī)的出口壓力為0.20～0.28MPa）；二級冷凝器的廢氣通過緩沖罐送到氯乙烯清洗堿洗滌塔，有效地將不凝性氣體和一小部分未冷凝的氣相氯乙烯單體回收到單體中[3]。將該罐和氯乙烯單體送至氯乙烯凈化堿洗滌塔，再循環(huán)使用，降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染。

5 結(jié)語

在聚氯乙烯（PVC）的生產(chǎn)中，主要有兩種廢氣排放，即聚合尾氣（氯乙烯單體聚合過程中產(chǎn)生的廢氣）和氯乙烯單體（VCM）蒸餾尾氣（產(chǎn)生的廢氣）VCM精餾）目前，回收方法主要包括活性炭吸附回收，膜回收，變壓吸附回收等。其中，變壓吸附回收最徹底，可以滿足標(biāo)準(zhǔn)排放。現(xiàn)在大多數(shù)新建企業(yè)已建成聚合尾氣變壓吸附回收和VCM精餾尾氣變壓吸附回收兩個獨立裝置。