PVC沸騰流化干燥系統(tǒng)的優(yōu)化

楊少鵬，鄭世紅，高紅梅

(昊華宇航化工有限責任公司，河南焦作 454000)

我公司采用的PVC干燥采用的是微負壓沸騰流化系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由離心式鼓風機、引風機、流化床、八組旋風分離器、尾氣洗滌塔，一次、二次輸送風機，二組旋風分離器，振動篩等設備構(gòu)成。此系統(tǒng)干燥溫度相對較低，系統(tǒng)穩(wěn)定，產(chǎn)品雜質(zhì)少，優(yōu)級品率高，還配備有相應的尾氣除塵系統(tǒng)。流化床長為15 660 mm，寬為4 500 mm，分為兩部分:一床和二床。一床又分為兩部分:一室和二室，一室和二室之間有擋板隔開。流化床內(nèi)部共有17組內(nèi)置散熱器，提供了流化床干燥PVC漿料的主要熱源，散熱器所用的是飽和低壓蒸汽。

經(jīng)汽提脫除了氯乙烯(VCM)單體的PVC漿料送進漿料槽，由漿料泵輸送至離心機，PVC漿料由離心機脫除部分水分后，成為濾餅，含水率20% ～25%;PVC濾餅經(jīng)分布器送至干燥床。

空氣經(jīng)過過濾器除去雜質(zhì)，由鼓風機送至空氣加熱器，與蒸汽進行熱交換成為熱風，熱風由干燥床底部風室進入干燥床?？偣軄淼恼羝?jīng)管道混合器降溫后，進入干燥床內(nèi)置散熱器。含部分水分的PVC樹脂，在干燥床內(nèi)與熱風及內(nèi)置散熱器內(nèi)的低壓飽和蒸汽進行熱交換，PVC樹脂的水分被脫除出來，成為合格的PVC樹脂。含水分較大的濕空氣由引風機引出，引風經(jīng)八組旋風分離器分離帶出的PVC顆粒，PVC返回流化床內(nèi)，引風經(jīng)尾氣洗滌塔除塵后排空。PVC樹脂由一次輸送風機引出，經(jīng)二組旋風分離器分離，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)加料器，由濕空氣消除靜電后，進入振動篩。通過振動篩分離出不合格料，合格料由二次輸送風機送至料倉，經(jīng)檢驗﹑包裝后，成為PVC產(chǎn)品。

在生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了流化床堆床、尾氣處理系統(tǒng)跑料等問題。本文將針對流化系統(tǒng)的兩個主要問題進行分析、研究，闡述對其進行的設備改造和工藝控制方法的改進。

1 干燥床堆床問題的處理

1.1 堆床原因分析

干燥床堆床是指在PVC干燥生產(chǎn)中，漿料由離心機部分脫水后進入干燥床內(nèi)后沸騰效果差，嚴重時出現(xiàn)不沸騰現(xiàn)象，提高風量和床底風壓不能改變沸騰效果的現(xiàn)象。

經(jīng)分析，導致干燥床堆床的原因有三個:①從離心機脫水后的漿料經(jīng)分布器進入流化床時分布不均勻，床內(nèi)的濕漿料在分布器下方大量堆積而不能流化;②流化床沸騰時的料層低，濕漿料進入床內(nèi)后不能被含水率相對較小的漿料托起，而是直接落到內(nèi)置散熱器上表面，漿料黏附在散熱器表面而不流動;③流化床內(nèi)置散熱器與PVC漿料換熱效果差，床溫偏低。三個條件有一不足，都會導致流化床堆床，干燥系統(tǒng)停車。要解決這個問題，就要考慮分布器的分料效果、流化床沸騰時的床層高度和床內(nèi)溫度。

1.2 分布器改造

分布器是將部分脫水的漿料向干燥床分布的工具，其分布效果直接影響干燥床的沸騰情況。我們希望進入干燥床的漿料能夠均勻地分布到一床一段，這樣才能充分利用一段的散熱器進行換熱。我公司對流化床分布器改造前后的數(shù)據(jù)列于表1。

表1 流化床分布器兩次尺寸對比

改造前后分布器的轉(zhuǎn)速都是400 r/min，由以上數(shù)據(jù)可看出，改造后的葉片間隙比改造前的減小了10 mm，減少了分布器運行過程中向正下方的漏料量;同時葉片直徑增長40 mm，增大了漿料向流化床內(nèi)部拋灑的線速度。從而使PVC漿料更均勻地分布在流化床內(nèi)部，改善了流化床的流化狀態(tài)。

1.3 流化床床層高度的控制

流化床一床一室散熱器的高度為1 577 mm，正常生產(chǎn)中，為了不使?jié){料黏附在散熱器上，需要將料層控制在1 577 mm左右。在干燥DCS控制系統(tǒng)中，料層高度是由料層壓差表示的，所以需要將高度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成壓差數(shù)據(jù)。經(jīng)過計算料層壓差控制在5 100 kPa最為合適。

1.4 流化床溫度控制

流化床內(nèi)置散熱器產(chǎn)生的冷凝水匯集到一個熱水槽，從槽的底部進入槽內(nèi)，熱水槽起到一個液封作用;熱水槽頂部有一排空口與大氣相通，是常壓容器。蒸汽冷凝水入口與溢流口之間的高度為3 200 mm，經(jīng)計算，進入內(nèi)置散熱器的低壓蒸汽壓力不能高于31.36 kPa，若高于此值，將會有部分蒸汽不能冷凝成水而直接從熱水槽冒出，降低散熱器與PVC的換熱效果。為了方便控制進入散熱器的壓力，在DCS操作平臺上，我公司采用蒸汽閥門的開度與散熱器內(nèi)部壓力聯(lián)鎖的控制方式，閥門的開度隨著蒸汽壓力的升降而自動調(diào)節(jié)，始終保持散熱器的蒸汽壓力處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

2 尾氣洗滌塔帶料問題的處理

2.1 尾氣洗滌塔帶料原因分析

尾氣洗滌塔跑料是因為風機出口尾氣中帶有大量的PVC樹脂顆粒，這就說明干燥系統(tǒng)中八組旋風分離器的分離效果差。經(jīng)過對旋風分離器的檢查，發(fā)現(xiàn)造成旋風尾氣帶料的原因主要有:八個旋風筒的風量分布不均，其中兩組的風速過大，分離效果差;旋風筒壁黏料，造成旋風筒堵塞。

2.2 改造旋風分離器進口風道，均衡各個風筒的風量

對旋風分離器的進、出口風道進行加高 ，均勻風速，改造前后的數(shù)據(jù)見表2、表3。

表2 旋風分離器進口風道改造前后對比

表3 旋風分離器出口風道改造前后對比

從上面數(shù)據(jù)可以看出，改造后的旋風分離器每個單筒的風速相對比較接近，而不會出現(xiàn)改造前的單筒最大風速幾乎是最小風速3倍的情況。

2.3 對旋風筒增加伴熱

正常的干燥床操作溫度控制在55℃，干燥床排出的空氣中帶有大量水蒸氣，這些濕空氣進入八組旋風分離器后冷凝成小液滴，很容易造成PVC料黏附在旋風筒內(nèi)壁上，最終導致旋風分離器的堵塞。因此，我們在旋風分離器的外壁上增加了伴熱管，保持旋風分離器的溫度在60℃左右，這樣就避免了冷凝水造成的旋風分離器堵塞。

3 結(jié)論

經(jīng)改造過的沸騰流化系統(tǒng)，提高了漿料在床內(nèi)的分布均勻度，為良好的流化狀態(tài)提供了必備條件。關(guān)鍵點就是流化床層的高度控制和進入內(nèi)置散熱器蒸汽壓力的聯(lián)鎖控制，這樣就能保證流化床處于良好的生產(chǎn)運行狀態(tài)。同時對旋風分離器的改造降低了整個系統(tǒng)的消耗，避免了粉塵對環(huán)境的污染。