氯乙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)的優(yōu)化

馮大龍 王佳男(浙江省天正設(shè)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(fā)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(yīng)用范圍，作為熱塑性樹脂經(jīng)過一定的加工、改性后可以制成衛(wèi)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(zhì)量要求和復(fù)雜化的生產(chǎn)工藝下，人們必須提高氯乙烯的生產(chǎn)工藝，以提高聚氯乙烯的質(zhì)量和純度，從而促進氯乙烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的更新。

2 氯乙烯的電石法生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

為了提高聚氯乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量和純度，我們必須優(yōu)化氯乙烯的生產(chǎn)工藝技術(shù)，從而提高聚氯乙烯的市場競爭力。氯乙烯主要的工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)方式還是前兩種。電石法是工業(yè)化生產(chǎn)氯乙烯的最早應(yīng)用工藝，其生產(chǎn)過程是應(yīng)用電石和水反應(yīng)生成乙炔，再將乙炔與氯化氫反應(yīng)，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(chǎn)工藝技術(shù)存在的問題

電石法生產(chǎn)氯乙烯具有明顯優(yōu)勢的同時，也不可忽視其生產(chǎn)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(chǎn)過程的控制系統(tǒng)。電石法生產(chǎn)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(yīng)會釋放大量的熱，造成整個發(fā)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?，F(xiàn)階段在后續(xù)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(guān)系著整個氯乙烯的生產(chǎn)安全和產(chǎn)品純度、產(chǎn)量，而現(xiàn)階段我國基本上通過人工經(jīng)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(yīng)該是1:1關(guān)系，但實際生產(chǎn)中為保證反應(yīng)朝正方向進行，控制的比例應(yīng)為1.05:1。控制配比出錯，很容易由于過量氯化氫造成設(shè)備腐蝕，而過量乙炔容易造成中毒現(xiàn)象，增加生產(chǎn)成本。

3.4 氯乙烯轉(zhuǎn)化的溫度和壓力控制問題

生產(chǎn)過程中應(yīng)該控制氯乙烯的反應(yīng)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(yè)的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)質(zhì)量水平。為控制氯乙烯轉(zhuǎn)化的溫度和壓力，常采用氣柜裝置控制生產(chǎn)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(tǒng)問題

氯乙烯生產(chǎn)工藝過程中，最常出現(xiàn)的問題有低高沸塔塔板脫落、管道堵塞等，這些問題出現(xiàn)環(huán)節(jié)主要由人工來完成操作，存在明顯滯后性，不利于未來發(fā)展。

4 氯乙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)的優(yōu)化措施

4.1 乙炔生產(chǎn)工序的優(yōu)化措施

優(yōu)化乙炔生成工序，從而提高乙炔生產(chǎn)效率。常采取的優(yōu)化措施是通過建立PFC-PID串緩控制系統(tǒng)，采取PID控制系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，采取預(yù)測函數(shù)模型控制系統(tǒng)外循環(huán)，實現(xiàn)自動化對乙炔反應(yīng)發(fā)生器內(nèi)的化學反應(yīng)溫度進行控制。PFC-PID串緩控制系統(tǒng)的主控變量為冷卻塔的出口壓力，確保系統(tǒng)具有穩(wěn)定的壓力，系統(tǒng)的副控變量為乙炔發(fā)生器的反應(yīng)溫度，確保穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力下適當提高反應(yīng)溫度，提高乙炔生產(chǎn)率。

PFC-PID串緩控制系統(tǒng)的建立取代傳統(tǒng)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(chǎn)安全。

4.2 氯化氫合成工序的優(yōu)化措施

優(yōu)化氯化氫合成工序，從而提高系統(tǒng)安全性能、生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成產(chǎn)成本。主要優(yōu)化措施即優(yōu)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(huán)比值控制系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的進口氣流方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐月葰鉃橹髁髁?，氫氣為副流量模式，從而實現(xiàn)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(zhuǎn)化和精餾工序的優(yōu)化措施

4.3.1 氯乙烯的轉(zhuǎn)化工序的優(yōu)化

優(yōu)化氯乙烯的轉(zhuǎn)化工序，以提高氯乙烯生產(chǎn)率和純度。主要優(yōu)化措施是通過控制轉(zhuǎn)化器夾套水的流量和轉(zhuǎn)化器之間的轉(zhuǎn)化溫度，采取單向閉路循環(huán)比值控制系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的進口氣流方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐月然瘹錇橹髁?，乙炔為副流模式，設(shè)計變量設(shè)置為生產(chǎn)工序中的監(jiān)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(yīng)過程的精度，造就自動化控制生產(chǎn)。

4.3.2 氯乙烯的精餾工序的優(yōu)化

優(yōu)化氯乙烯的精餾工序，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時降低能耗、物耗。采取精確控制系統(tǒng)進行精餾塔的參數(shù)控制。由于精餾塔是多參數(shù)、復(fù)雜的整體化學反應(yīng)系統(tǒng)，各參數(shù)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(shù)，實現(xiàn)最優(yōu)參數(shù)化控制。

4.4 故障診斷系統(tǒng)的優(yōu)化措施

傳統(tǒng)的故障診斷是以人工控制為主，結(jié)果是人工發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障時故障已發(fā)生或即將臨界發(fā)生，導致氯乙烯的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)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(yù)防。采取氯乙烯生產(chǎn)裝置在線故障診斷專家系統(tǒng)，根據(jù)氯乙烯的生產(chǎn)工藝特點、原理，準確控制整個生產(chǎn)過程，并微觀控制每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障或存在問題時，系統(tǒng)將自動報警，并給出修復(fù)相關(guān)建議，提高了系統(tǒng)的生產(chǎn)安全系數(shù)。

5 結(jié)語

氯乙烯的電石法生產(chǎn)工藝存在問題進行探討，并對生產(chǎn)過程的一系列工藝進行優(yōu)化，解決現(xiàn)存問題，提高生產(chǎn)安全系數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量、純度、產(chǎn)量，實現(xiàn)能源的綜合利用，降低氯乙烯的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，以促進企業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

[1]徐兆瑜.氯乙烯生產(chǎn)及其工藝技術(shù)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(chǎn)的工藝改進[J].化工管理.2014年33期.