乙烯法聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能降耗措施

曹晨

(天津渤化工程有限公司，天津 300450)

本研究主要探討聚氯乙烯通過(guò)乙烯法生產(chǎn)所采用的節(jié)能降耗措施。

1 聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中降低水耗的措施

1.1 聚氯乙烯生產(chǎn)期間母液水的回收利用

通常情況下，30×104t/a聚氯乙烯裝置母液水量為160m3/h，若對(duì)母液水采取外排處理措施，則會(huì)在很大程度上增加污水處理裝置負(fù)荷，不僅會(huì)導(dǎo)致水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)提高污水處理成本。

一般情況下，離心母液水含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100×10-6～200×10-6，通過(guò)母液水過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾處理后，會(huì)降低到不超過(guò)50×10-6，可作為聚合汽提塔、聚合釜以及漿料槽等設(shè)備沖洗水。

離心機(jī)母液水與母液水罐相接觸后，通過(guò)母液水泵進(jìn)入到過(guò)濾器中，而通過(guò)過(guò)濾器加以過(guò)濾后所產(chǎn)生的水多數(shù)會(huì)被打進(jìn)沖洗水罐，只有一少部分會(huì)被用于污水處理工序，這有效節(jié)約了聚氯乙烯生產(chǎn)用水量，而且也有助于污水處理裝置負(fù)荷的降低，有效控制了聚氯乙烯生產(chǎn)成本[1]。

1.2 聚氯乙烯生產(chǎn)期間蒸汽冷凝水的回收利用

一般來(lái)說(shuō)，蒸汽冷凝水存在較高純度，有很大回收利用價(jià)值。聚氯乙烯裝置內(nèi)所用的蒸汽冷凝水大多源于干燥系統(tǒng)升溫與熱去離子水升溫，熱去離子水通過(guò)1.7MPa中壓蒸汽加熱，運(yùn)行時(shí)間每日可達(dá)到10h，而干燥系統(tǒng)運(yùn)行蒸汽壓力為0.6MPa。例如，30×104 t/a聚氯乙烯裝置在蒸汽冷凝水回收利用后，可節(jié)約去離子水3×104 t/a左右，節(jié)約成本30萬(wàn)元以上。聚氯乙烯裝置內(nèi)部回收的蒸汽冷凝水，需要通過(guò)離子水占處理后再應(yīng)用于聚合釜中，盡量避免直接在聚合釜中應(yīng)用。

1.3 聚氯乙烯生產(chǎn)期間沖洗水的利用

聚合生產(chǎn)過(guò)程中需要用到大量沖洗水，系統(tǒng)內(nèi)沖洗水過(guò)多會(huì)直接導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷的增加和乙烯漿料處理時(shí)間的延長(zhǎng)，即使將沖洗水改成母液水也無(wú)濟(jì)于事，必須在生產(chǎn)過(guò)程中控制沖洗水量。

1.3.1 有效控制聚合卸料釜壁沖洗水

在聚合釜卸料過(guò)程中釜壁內(nèi)粘附有大量漿料，對(duì)涂釜效果產(chǎn)生影響。因此，卸料完成后需要大量沖洗水徹底沖洗聚合釜壁從而增加漿料體積。試驗(yàn)結(jié)果顯示，聚合釜中漿料液位比攪拌槳葉低時(shí)，開(kāi)啟聚合釜噴淋閥，采取8min單噴再切換噴頭的方法，能夠徹底沖洗釜壁漿料，達(dá)到節(jié)約沖洗水用量的目的[2]。

1.3.2 有效控制汽提塔沖洗水

汽提塔運(yùn)行期間會(huì)出現(xiàn)漿料順著塔板降落的情況，很容易導(dǎo)致篩板堵塞或者偏流等事故的發(fā)生，為避免出現(xiàn)該類事故，聚氯乙烯生產(chǎn)期間應(yīng)將沖洗水持續(xù)加在汽提塔頂部，汽提塔中加入沖洗水后，會(huì)顯著增加干燥系統(tǒng)處理負(fù)荷，所以需要增加一道沖洗水控制工序，對(duì)汽提塔每分鐘沖洗一次，且保證每次沖洗時(shí)間為15s左右，一方面能夠?yàn)槠崴＿\(yùn)行提供保障，另一方面也節(jié)約了沖洗水量。

1.3.3 有效控制漿料罐沖洗水

聚氯乙烯生產(chǎn)時(shí)，因?yàn)樨?fù)荷調(diào)整等諸多因素，會(huì)導(dǎo)致漿料液罐位的波動(dòng)范圍在30%～70%，使罐壁出現(xiàn)粘料現(xiàn)象，如果長(zhǎng)期不處理，很容易引發(fā)粘料變色而滋生其它雜質(zhì)，對(duì)聚氯乙烯質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。然而，若沖洗過(guò)于頻繁，同樣會(huì)導(dǎo)致后處理工序負(fù)荷的增加。目前改成漿料罐沖洗水在每半個(gè)月沖洗一次，每次的開(kāi)啟時(shí)間在15min，確保了漿料罐壁的清潔維護(hù)。

2 聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中降低電耗的措施

聚氯乙烯裝置內(nèi)會(huì)應(yīng)用到較多的大功率電動(dòng)機(jī)，比方說(shuō)，羅茨風(fēng)機(jī)、聚合釜攪拌器以及循環(huán)水泵等功率均在100kW以上，怎樣在大功率電動(dòng)機(jī)中降低成本，同樣是企業(yè)節(jié)能的關(guān)鍵。

2.1 大功率電動(dòng)機(jī)

循環(huán)水泵在聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中處于持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。然而，在聚合釜卸料之后，聚合釜中所放射熱量比較少，也不會(huì)大幅提高溫度，在這種情況下，通過(guò)循環(huán)水壓力就能夠維持聚合釜的溫度，不需要循環(huán)水泵。自卸料至下一釜進(jìn)料之前所需時(shí)間在40min左右，循環(huán)水泵功率在130kW左右，水泵停止應(yīng)用之后，聚合釜能夠節(jié)約90kW·h左右的用電量。通常聚氯乙烯裝置會(huì)配循環(huán)水冷卻塔，并在塔頂配備185kW風(fēng)機(jī)，依照溫度與季節(jié)變化，對(duì)風(fēng)機(jī)開(kāi)啟數(shù)量進(jìn)行有效控制[3]。循環(huán)水溫度控制要求隨季節(jié)變化而不同，通常夏季控制在30℃以內(nèi)，春秋季控制在25℃，冬季則控制在12℃左右。

2.2 聚合釜變頻攪拌

近年來(lái)，隨著新型聚氯乙烯裝置產(chǎn)能逐年增加，聚合釜容積和聚合釜攪拌器功率也隨之增大。現(xiàn)階段，我國(guó)聚合釜攪拌功率大多超過(guò)300kW，是聚氯乙烯裝置中耗電比較嚴(yán)重的設(shè)備。在各聚合階段，聚合釜攪拌功率大也會(huì)導(dǎo)致攪拌器電流變化較大。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中通常為聚合釜攪拌加載變頻器，以調(diào)節(jié)輸出功率，每年可節(jié)約用電量1200萬(wàn)kW·h左右，節(jié)省電費(fèi)200萬(wàn)元以上。

3 聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中降低汽耗的措施

3.1 汽提塔運(yùn)行的控制措施

首先，汽提塔運(yùn)行中應(yīng)緩慢調(diào)控蒸汽流量、漿料流量以及塔頂回收壓力等相關(guān)參數(shù)，否則調(diào)控過(guò)快會(huì)導(dǎo)致汽提塔暫停運(yùn)行，不論是重啟汽提塔還是沖洗水沖洗，都會(huì)增加能耗；其次，注意對(duì)各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)整，避免為脫出VCM而盲目增加蒸汽量，防止出現(xiàn)塔壓差過(guò)高和影響漿料下料的情況，如果積料長(zhǎng)期串流，一方面會(huì)改變汽提塔液位，而且還會(huì)直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量；再次，汽提塔開(kāi)車過(guò)程中要保證料罐溫度持續(xù)，否則漿料放置時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致螺旋板式換熱器中的漿料溫度偏低，這種情況下對(duì)蒸汽通入量適當(dāng)增加，能夠確保VCM的蒸出。

3.2 冷凝水熱量的回收利用

聚合進(jìn)料過(guò)程中，通常會(huì)混合加入冷熱去離子水，熱去離子水進(jìn)料溫度應(yīng)超過(guò)85℃，由此就要求熱去離子水內(nèi)溫度必須持續(xù)和蒸汽相交換，使水溫保持正常狀態(tài)。蒸汽和水換熱期間會(huì)出現(xiàn)大量冷凝水。改造后，將換熱器與疏水閥增加在板式換熱器中，通過(guò)換熱冷凝水對(duì)聚合進(jìn)料的去離子水進(jìn)行預(yù)熱，以達(dá)到節(jié)約蒸汽量的最終目的。

總而言之，乙烯法聚氯乙烯生產(chǎn)期間，由于聚氯乙烯產(chǎn)能過(guò)剩比較嚴(yán)重，導(dǎo)致激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，很多聚氯乙烯企業(yè)所得利潤(rùn)非常少，甚至存在虧損狀態(tài)，怎樣在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)成本的節(jié)約，是現(xiàn)階段聚氯乙烯企業(yè)經(jīng)營(yíng)發(fā)展的重要方向。現(xiàn)階段行業(yè)中聚氯乙烯生產(chǎn)裝置日趨成熟，在漿料處理與配方體系等領(lǐng)域工藝也相對(duì)純熟，但各企業(yè)生產(chǎn)成本仍存在較大差距。如何在質(zhì)量合乎要求情況下節(jié)約產(chǎn)品成本，依舊是需要深入探討的重要課題。