淺談VCM轉化工段的設備布置及管道設計

王萬蘭 李亮 劉偉 胡曉燕 馮紅艷

摘? 要：PVC是我國最常用的塑料品種之一，VCM就是制造PVC的重要原料，據統計，目前我國大部分的生產廠家在使用VCM制取PVC，生產出來的PVC產量占據了我國PVC總產量的一半以上。在PVC生產中，VCM轉化工段的設備布置以及管道設計是非常重要的，本文就此，展開了相應的研究和討論，以供相關從業人員參考。

關鍵詞：VCM轉化工段;設備布置;管道設計

引言：在電石法PVC樹脂生產工藝當中，VCM轉化工序是其中一項非常關鍵的環節，本文將從整個VCM轉化工藝流程以及設備布置、管道布置方面著手，對VCm轉化工段的全部設計過程進行了研究，闡述了其在設計中需要遵循的相應原則，并且對一些需要重點注意的問題進行了詳細的說明。

1.VCM轉化流程介紹

乙炔工段將精制的乙炔氣送來，在經過乙炔阻火器之后，與氯化氫工段所帶來的經過精煉氯化氫氣一起在混合器發生混合，并以1：1.05的比率混勻之后再進入到一級石墨冷卻器，在通過零下三十五度的冷凍鹽水，把氯化氫炔類混合物在冷凍到-2～6℃左右，冷凍過后的混合物在進入到二級石墨冷卻器之后，在通過零下三十五度的冷凍鹽水的影響下，冷凍到-16～-12℃左右。經過一、二級石墨冷卻器冷卻以后，混合液中的部分冷凝液滴會被除去，然后再經過一、二級酸霧過濾器的處理后，一些小顆粒的酸霧會被過濾掉，會得到40%的鹽酸送氯化氫吸脫以及含水量≤0.06%的混合氣，其中，40%的鹽酸送氯化氫吸脫可以直接當做產品進行銷售，而含水量≤0.06%的混合氣則會進入石墨預熱器進行加熱，待到混合氣的溫度升到75℃左右后，再通過轉化器裝置進行轉化，經由兩端轉化器反應后，可以將混合氣中的乙炔含量控制在在3%以下。在這一整個合成反應中，產生的熱能會隨著轉化器列管道之間的循環熱水而轉移掉。粗氯乙炔再經由脫汞器的吸附作用后，可以將其中大量的汞給吸附出去，然后再經過一級水洗組合塔以及二級水洗填料塔處理后，可以得到氯化氫含量在30%左右的鹽酸送氯化氫吸脫。經過以上工序處理后的粗氯乙炔氣體在經過二級水洗填料塔進行二次清洗之后既可以得到CO2等氣體，這些氣體經過堿洗塔中進行凈化，最后這些氣體會被送進壓縮工序進行壓縮。

2.VCM轉化工段的設備布置

2.1混合氣體脫水部分設備布置

氯化氫具有一定的吸濕性質，因此針對于混合氣體的脫水部分，通常是預先吸收掉乙炔氣體中含有的大量的水分，然后會生成40%左右的鹽酸，可以使得混合氣當中的水含量得到一定的減少。此外，還可以通過冷凍的方式來進行脫水，這種脫水方式利用的是鹽酸的冰點低的特性，在鹽酸上部分的水蒸氣分壓比較低，因此，可以將混合氣進行冷凍，以達到降低混合氣中的水分含量的目的，使得混合氣中的水分含量達到相關工藝的指標含量。這些脫水設備非常的多、且復雜，包括了換熱器、混合器等等，在對這些設備進行布置的時候，需要注意的是，混合器以及換熱器等設備的放酸口必須要比鹽酸儲罐進酸口的高度要高，此外，在對設備進行布置的時候，還需要結合氯化氫氣和乙炔氣總管上的限流孔板前后直管段的要求來進行相應的布置。

2.2氯乙烯合成部分設備布置

在這部分工藝上，重點內容是選擇合適的催化劑以及對反應熱溫度的控制。氯乙烯合成部分設備只有轉化器一種設備，不過轉化器數量的多少需要結合具體需要生產的氯乙烯重量來決定。在布置轉化器的時候，不僅需要能夠滿足氯乙烯合成工藝的相關要求，還要需要保證安裝和維修工作的便捷。需要根據其上層管廊的高度來進行布置，而管廊的高度則需要根據實際情況來進行確定，通常來說，管廊的高度不應該低于9.5m。同時，轉化器在工作的時候，會有很大的運載符合，所以，最好將轉化器支耳坐在主梁上，這樣的話安全性會比較的高，日后在對設備進行檢修的時候也會比較便利。

2.3粗氯乙炔凈化部分設備布置

粗氯乙炔凈化的目的就是將粗氯乙炔中的部分雜質給過濾掉，生成純度較高的單體。這部分工藝包含的設備比較多，如換熱器、水洗塔以及脫酸塔等等，這些設備在進行布置的時候，需要結合塔類設備的人孔標高、總體高度等等參數來確定樓層的層高，避免由于樓層層高設置不合理，使得設備和樓板梁之間造成矛盾。

3.VCM轉化工段的管道布置

3.1混合脫水部分管道布置

在對這部分的管道進行布置的時候，需要注意，不能將混合器的氯化氫氣和乙炔氣進入的方向設置進對頂，兩種氣體需要從同一個方向進入，此外，還需要考慮這兩種氣體原料的總管上限流孔板前后直管的要求，同時也要兼顧布局的美觀性，考慮到日后的操作以為維修工作的開展。如果在對管道進行布置的時候，如果存在低點，且這些低點的位置沒有在設備位置，這時候必須要將冷凝酸液導流和鹽酸管線接到一起。由于混合氣體在進過加熱后的溫度可以達到70℃上，因此，混合氣體總管的低點必須要在石墨預熱器上。如果說混合氣體總管地點設置存在錯誤，那么乙炔氣體就會產生自燃，進而引發火災，造成安全事故發生。

3.2轉化器管道布置

在VCM轉化工段配管中，轉化器管道是其中非常重要的一個環節，在安裝過程中，需要盡量的簡化安裝操作，同時也要考慮到后續維修工作的便利，因此，每一套轉化器的配管都應該是一致的，一致的配管不僅可以起到美觀的作用，后續維修起來也比較的方便。在對轉化器管道進行布置的時候，需要注意的是一定要將轉化器的熱水出口和汽水分離總管線接入到總管線靠近頂部切線的方向，而且，轉化器的熱水出口一定不能和總管線相接的位置接在同一個位置，可以防止氣體出現對頂的問題。此外，這部分的管道在布置過程中還會涉及到熱力管道，因此還需要和管機專業的技術人員進行相互的配合，通過增加補償器的方式來避免管道產生過多的熱應力，由此來對設備和管道起到一個保護的作用。轉化器配管通常管徑比較大、數量也比較多，所以建議在布置的時候，增加法蘭，不僅可以便于安裝人員進行安裝，同時也可以便于后續的打掃和維護。

3.3凈化管道布置

在對凈化部分管道進行布置的時候，需要注意的部分是合成冷卻器到泡沫脫酸塔段的配管布置，要盡量的避免U型液袋的出現，一旦形成U型液袋就會對氣體的流動造成一定的干擾。此外，由于這部分的管道中有一些是放空管線，所以，這些管線要布置到樓層的最高點后放空，需要注意的是，放空點必須至少要高于樓板3.5m。

結語

綜上所述，在PVC制取中，VCM裝置轉化工段起著至關重要的作用，對該工段的設備以及管道布置也具有重要的意義。在VCM轉化工段設備布置中，有混合氣體脫水部分、氯乙烯合成部分、粗氯乙炔凈化部分布置這三方面，在VCM轉化工段的管道布置中，有混合脫水部分管道、轉化器管道以及凈化管道三方面，本文對以上內容進行了相應的研究和闡述，希望可以為今后VCM轉化工段的設備以及管道布置設計做出一定的參考，使得設計可以得到更好的優化，促進我國PVC生產技術得到改進。

參考文獻

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