淺析高海拔地區(qū)乙烯法PVC裝置運(yùn)行過程中的難點(diǎn)及其對策

李廣伍 ,宋昌斌 ,王生孝 ,胡昇平 ,郭世強(qiáng) ,王順強(qiáng) , 安永太

(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木 816000)

淺析高海拔地區(qū)乙烯法PVC裝置運(yùn)行過程中的難點(diǎn)及其對策

李廣伍*,宋昌斌 ,王生孝 ,胡昇平 ,郭世強(qiáng) ,王順強(qiáng) , 安永太

(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木 816000)

介紹了我國高海拔地區(qū)(柴達(dá)木盆地)首套乙烯法高、低溫直接氯化聯(lián)合生產(chǎn)PVC裝置在運(yùn)行過程中存在的問題，分析了相應(yīng)的解決辦法以及生產(chǎn)操作中的注意事項(xiàng)，為同類裝置的生產(chǎn)操作以及相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了交流和借鑒作用。

乙烯法PVC；高低溫聯(lián)合氯化；存在的問題; 對策

柴達(dá)木盆地依托豐富的鹽湖資源、天然氣資源、煤炭資源建設(shè)有年產(chǎn)30萬噸乙烯法PVC裝置，采用煤制烯烴產(chǎn)生的乙烯和電解氯化鎂、氯化鉀產(chǎn)生的氯氣為原料，通過高低溫直接氯化、EDC裂解以及VCM聚合而生產(chǎn)SG-5型PVC樹脂，是煤化工和鹽化工在PVC生產(chǎn)行業(yè)中的首次結(jié)合，也是我國高原地區(qū)第一套乙烯法PVC生產(chǎn)裝置，本文就該裝置在生產(chǎn)運(yùn)行過程中存在的問題及其對策進(jìn)行探討和交流。

1 生產(chǎn)工藝介紹

將氯氣和乙烯分別送入高溫直接氯化反應(yīng)器和低溫直接氯化反應(yīng)器在不同的溫度下(高溫氯化是在118℃、低溫氯化是58℃)以三氯化鐵為催化劑反應(yīng)生成粗EDC。粗EDC經(jīng)過精制系統(tǒng)除去高、低沸物后產(chǎn)出滿足裂解條件的精EDC，然后通過預(yù)熱和汽化后將EDC以氣態(tài)的形式送入裂解爐在480℃的溫度下進(jìn)行裂解反應(yīng)生成VCM和HCl，裂解爐反應(yīng)出口設(shè)計(jì)副產(chǎn)蒸汽裝置，對裂解爐出口的裂解氣進(jìn)行降溫的同時(shí)副產(chǎn)2.0 MPa蒸汽，將熱量進(jìn)行充分的回收利用。對于降溫后的裂解氣送入VCM精制系統(tǒng)，使其對裂解產(chǎn)生的VCM、HCl和未裂解的EDC進(jìn)行分離，HCl送入乙炔法PVC裝置，未裂解的EDC循環(huán)送入EDC精制系統(tǒng)除去裂解產(chǎn)生的副產(chǎn)物后繼續(xù)進(jìn)行裂解反應(yīng)，產(chǎn)生的合格VCM送入143m3聚合釜，加入引發(fā)劑、分散劑等助劑后在48～62℃的環(huán)境下聚合成聚氯乙烯，再經(jīng)離心分離、流化床干燥、過篩、包裝后制成聚氯乙烯(PVC樹脂)。整個(gè)工藝過程中產(chǎn)生的廢氣物配套設(shè)計(jì)有焚燒系統(tǒng)，焚燒產(chǎn)生的廢氣用純水進(jìn)行吸收副產(chǎn)31%的高純鹽酸，產(chǎn)生的熱量用于副產(chǎn)2.0MPa蒸汽。產(chǎn)生的廢水配套有廢水處理單元，將其廢水處理合格后回收利用或外排。整個(gè)生產(chǎn)工藝自動化程度較高，配套有先進(jìn)的ESD安全系統(tǒng)，使生產(chǎn)工藝更合理、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保，降低了生產(chǎn)成本、提高了產(chǎn)量質(zhì)量、方便了生產(chǎn)操作。工藝流程簡圖如圖1。

2 生產(chǎn)過程中的難點(diǎn)

結(jié)合國內(nèi)外傳統(tǒng)的乙烯法PVC生產(chǎn)裝置相比，主要有如下難點(diǎn)：

(1)銜接MTO裝置、電解氯化鉀和電解氯化鎂裝置，同時(shí)園區(qū)內(nèi)整體配套公用工程設(shè)施和電力輸送設(shè)施，關(guān)聯(lián)度極強(qiáng)，牽一發(fā)而動全身，受上下游原料的供應(yīng)以及公用工程的限制較大，裝置生產(chǎn)負(fù)荷的調(diào)整靈活性交差。本裝置比傳統(tǒng)的乙烯法PVC裝置缺少氧氯化反應(yīng)單元，裂解產(chǎn)生的氯化氫用于乙炔法PVC裝置中VCM的合成，受下游裝置生產(chǎn)情況的影響比較大。

(2)由于整個(gè)園區(qū)外管網(wǎng)的蒸汽壓力為2.8MPa、1.27 MPa和0.69 MPa，而裝置副產(chǎn)的2.0 MPa蒸汽除了自用外，在滿負(fù)荷生產(chǎn)的狀態(tài)下多余的部分副產(chǎn)蒸汽無法并入蒸汽外管網(wǎng)，存在蒸汽浪費(fèi)的現(xiàn)象。

(3)為防止丙烯冷凍機(jī)組將液相的丙烯吸入壓縮系統(tǒng)而損壞設(shè)備，設(shè)計(jì)有丙烯緩存罐的液位連鎖丙烯冷凍機(jī)的開停，由于丙烯冷凍機(jī)組的丙烯緩存罐為臥式罐體，液位可調(diào)整范圍較小，導(dǎo)致開停頻繁次數(shù)較多、生產(chǎn)操作難度較大。

(4)在整個(gè)裝置中沒有配套高壓氮?dú)夤芫€，而采用的部分機(jī)泵需要使用高壓氮?dú)鈦磉M(jìn)行機(jī)封的保護(hù)，現(xiàn)場只能采用氮?dú)怃撈垦a(bǔ)充氮?dú)?，增加了生產(chǎn)操作過程中的工作難度和工作量。同時(shí)，由于沒有高壓氮?dú)猓?dāng)裂解爐發(fā)生緊急停車時(shí)，裂解爐系統(tǒng)中的EDC只能靠原有的壓力進(jìn)行排至儲罐中，需要較多的時(shí)間和存在較大的安全隱患。

(5) EDC汽化器為臥式換熱器，在操作過程中若EDC和蒸汽的供應(yīng)出現(xiàn)波動，很容易致使EDC的汽化量下降而導(dǎo)致裂解反應(yīng)速率過快，副產(chǎn)物和裂解爐列管的結(jié)焦增加，影響VCM的產(chǎn)量質(zhì)量且增加裂解爐爐管的除焦頻率。

(6)采用了全球唯一的高溫和低溫聯(lián)合直接氯化技術(shù)，既能分別在高、低溫氯化的情況下生產(chǎn)EDC，也能高低溫聯(lián)合生產(chǎn)EDC，能最大限度的發(fā)揮原材料效率和能耗效率與總成本最小化之間的最優(yōu)化平衡，操作難度和平衡難度較大。由于裝置地處柴達(dá)木地區(qū),人才相對匱乏，對該技術(shù)的充分掌握和優(yōu)勢的發(fā)揮上還不夠明顯。

圖1 工藝流程簡圖

(7)對于產(chǎn)生的廢氣，配備有焚燒系統(tǒng)副產(chǎn)高純鹽酸裝置，由于對廢尾氣的氣液分離罐設(shè)計(jì)太小以及4個(gè)分離罐只配備有一個(gè)廢液外排機(jī)泵，使得經(jīng)常存在分離罐中因廢液外排不暢導(dǎo)致前系統(tǒng)憋壓，僅而影響焚燒和整個(gè)生產(chǎn)工藝的控制。

(8)在氯氣和乙烯反應(yīng)的過程中會不可避免的產(chǎn)生部分重質(zhì)副產(chǎn)品，這部分重質(zhì)副產(chǎn)品最后將會積累在真空塔底，真空塔的堵塞不可避免。

(9) 該裝置整體自動化程度較高，對操作人員的綜合素質(zhì)水平要求相應(yīng)較高，以及在國內(nèi)具有同類裝置生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員相對較少，在生產(chǎn)操作和管理經(jīng)驗(yàn)上非常匱乏，這無疑又是一個(gè)生產(chǎn)過程中的難點(diǎn)。

3 相應(yīng)的對策及解決辦法

對于生產(chǎn)過程中存在的難點(diǎn)，筆者結(jié)合切身體會和實(shí)際情況，認(rèn)為在以后的生產(chǎn)過程中要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)和嘗試。

(1)整個(gè)裝置關(guān)聯(lián)度極強(qiáng)，要充分發(fā)揮調(diào)度指揮系統(tǒng)的力量，加強(qiáng)有效、有力的溝通，以及提高整體園區(qū)的管理和作業(yè)水平，并建立制定行之有效的與之相配套的管理流程和制度體系， 提高執(zhí)行力，確保上下游物料的供應(yīng)、互給。

(2)根據(jù)運(yùn)行過程中的實(shí)際情況，提高(或者降低)副產(chǎn)蒸汽的壓力，將其并入管網(wǎng)，提高節(jié)能降耗的執(zhí)行力度。

(3)根據(jù)丙烯的需求用量，另外增設(shè)丙烯緩存罐，使其具有更大的調(diào)整范圍空間。同時(shí)，根據(jù)開車經(jīng)驗(yàn)，摸索丙烯機(jī)組運(yùn)行過程中整個(gè)丙烯制冷系統(tǒng)中丙烯的動態(tài)平衡，及時(shí)加強(qiáng)操作管理，確保機(jī)組的運(yùn)行正常。

(4)對于乙烯法PVC裝置中沒有高壓氮?dú)獾那闆r，通過核算整個(gè)園區(qū)中高壓氮?dú)獾挠昧亢筮M(jìn)行合理的再分配，建議進(jìn)行技改技措增設(shè)高壓氮?dú)夤艿乐烈蚁┓≒VC裝置。或者，加強(qiáng)管理和明確流程，加大氮?dú)怃撈康牟少彅?shù)量，用氮?dú)怃撈考皶r(shí)重裝高壓氮?dú)庵裂b置界區(qū)內(nèi)，以備使用。對于存在的裂解系統(tǒng)緊急停車后沒有高壓氮?dú)庋诱`退料時(shí)間的問題，加強(qiáng)緊急停車后的管理，及時(shí)打開多個(gè)排放EDC的閥門使其以最快的速度將裂解系統(tǒng)中的EDC排放至儲罐。

(5)操作過程中加強(qiáng)對蒸汽和進(jìn)出EDC汽化器中EDC的監(jiān)控，將EDC的汽化量、EDC汽化器的液位以及蒸汽的供應(yīng)量作為嚴(yán)格考核項(xiàng)進(jìn)行對待?；蛘?，將EDC汽化器從臥式改為立式，增大EDC的儲存量，減少短時(shí)間內(nèi)EDC或者蒸汽的波動對汽化量的影響。通過以上方式減少對VCM產(chǎn)量質(zhì)量以及裂解爐爐管結(jié)焦的頻率。

(6)對于高低溫聯(lián)系直接氯化技術(shù)方面的難點(diǎn)，需要加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)，以及和專利商的溝通學(xué)習(xí)。最重要的是在運(yùn)轉(zhuǎn)之前做好儀表連鎖、ESD、EDC水分干燥以及其他的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，確保萬無一失的情況下進(jìn)行投料運(yùn)行，對于生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)和負(fù)荷的調(diào)整必須要加強(qiáng)管理和監(jiān)督，確保操作的平穩(wěn)運(yùn)行。

(7)通過加強(qiáng)管理和加大廢液排放次數(shù)，確保廢液在最低液位。通過增設(shè)廢液排放泵或者加大緩存罐從源頭上解決問題因廢液外排不暢導(dǎo)致前系統(tǒng)憋壓，僅而影響焚燒和整個(gè)生產(chǎn)工藝控制的問題。

(8)加強(qiáng)真空塔塔底物的做樣和排放頻率，加強(qiáng)對真空塔再沸器的切換工作，加強(qiáng)對過濾器的清理工作，將再沸器的切換、過濾器的清理建立詳細(xì)的臺賬，督促及時(shí)的清理。

(9)加強(qiáng)人才的引進(jìn)、培養(yǎng)和培訓(xùn)，對于主控操作人員要具備一定的儀表專業(yè)及在線分析方面的基礎(chǔ)知識，對于管理人員務(wù)必要提高管理思想和管理水平，使其和裝置設(shè)計(jì)的自動化水平相匹配。

4 結(jié)語

乙烯法PVC生產(chǎn)在自動化程度、能源消耗以及PVC產(chǎn)品質(zhì)量、安全系數(shù)上都較為先進(jìn)，對從業(yè)人員在管理、技術(shù)和技能上的要求更為嚴(yán)格和苛刻。而國內(nèi)乙烯法PVC的生產(chǎn)工藝技術(shù)人員相對較少，對該技術(shù)的引進(jìn)、消化、吸收、在創(chuàng)新上與國外相距甚遠(yuǎn)，尤其是在青藏高原這樣的欠發(fā)達(dá)地區(qū)更是人才匱乏，在今后的生產(chǎn)過程中要加大注重人才的引進(jìn)和培養(yǎng)，正視存在的問題和出現(xiàn)的不足，未雨綢繆、取長補(bǔ)短，使其更早的實(shí)現(xiàn)青藏高原地區(qū)首套乙烯法PVC裝置的達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)和安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)的運(yùn)行，為我國乙烯法PVC生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展積累更多的經(jīng)驗(yàn)。

(本文文獻(xiàn)格式：李廣伍,宋昌斌,王生孝,等.淺析高海拔地區(qū)乙烯法PVC裝置運(yùn)行過程中的難點(diǎn)及其對策[J].山東化工，2017，46(20)：92-93.)

SimpleAnalysistheDifficultiesandSuggestionsofEthyleneProcessPVCPlantOperationinHighAltitudeArea

LiGuangwu,SongChangbing,WangShengxiao,Hushengping,GuoShiqiang,WangShunqiang,AnYongtai

(Qinghai Salt Lake Magnesium Industry Co., Ltd., Golmud 816000, China)

Introduced the operation difficulties of the first HTDCamp; LTDC combined Ethylene process PVC plant in Qaidam basin, analyzed corresponding solutions and attentive items in operation. Provided the communications and references for the similar plants and the research of related fields.

Ethylene process PVC;HTDCamp; LTDC combination;difficulties;suggestions

2017-08-10

李廣伍(1990—)，助理工程師；通信作者：：李廣伍，青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，從事電石法PVC、乙烯法PVC、鉀堿的生產(chǎn)、技術(shù)工作。

TQ325.3

A

1008-021X(2017)20-0092-02