聚乙烯醇制造醇解工序真空泵封液改造

文/周 斌（安徽皖維高新材料股份有限公司）

一、低堿法生產(chǎn)聚乙烯醇的過程

低堿法生產(chǎn)聚乙烯醇是使聚醋酸乙烯按一定比例與配置好一定濃度的的氫氧化鈉甲醇溶液發(fā)生反應，得到具有彈性的透明含濕固體，并經(jīng)兩道粉碎成為長方形小片狀，再經(jīng)螺桿壓榨機壓榨出大部分甲醇、醋酸甲酯液體，被壓榨后的聚乙烯醇進入真空耙式干燥機進行干燥生產(chǎn)出聚乙烯醇產(chǎn)品[1]。進入干燥機的聚乙烯醇含有甲醇、醋酸甲酯、水等揮發(fā)物，干燥機夾套蒸汽加熱維持干燥機恒定溫度，通過真空泵抽取讓干燥機內(nèi)部保持一定的真空度，使得揮發(fā)物氣相、干燥機內(nèi)部的氮氣和少量空氣進入甲醇冷卻塔，甲醇冷卻塔分為一塔和二塔，氣體進入第一甲醇冷卻塔底部后與頂部通過循環(huán)水換熱器降溫的一循環(huán)液逆向接觸冷卻，部分揮發(fā)物被冷凝下來，氣體從頂部出來進入第二甲醇冷卻塔底部后與頂部通過冷凍水換熱器降溫的二循環(huán)液再次逆向接觸冷卻，大部分揮發(fā)物冷凝下來，少量揮發(fā)物氣體及不凝氣體通過真空泵進入尾氣吸收塔底部，吸收塔選用低溫脫鹽水進行冷卻，冷凝不下來的氣體自塔頂放空。

二、聚乙烯醇生產(chǎn)中真空泵封液的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)年產(chǎn)聚乙烯醇1 萬噸的生產(chǎn)裝置中，醇解工序干燥機氣體含量主要有氮氣、氧氣、甲醇氣體、醋酸甲酯氣體等，氣體經(jīng)過甲醇冷卻塔進行冷卻，冷卻塔為泡罩塔，分第一甲醇冷卻塔和第二甲醇冷卻塔，氣體自第一甲醇冷卻塔底部進入，與經(jīng)過循環(huán)水板片換熱器換熱后的一循環(huán)液逆向接觸進行冷卻，循環(huán)水上水溫度25℃，一循環(huán)液循環(huán)量30m3/h；未被冷卻的氣體自塔頂出來后進入第二甲醇冷卻塔，與經(jīng)冷凍水板片換熱器換熱后的二循環(huán)液逆向接觸進行再次冷卻，冷凍水上水溫度-5℃，二循環(huán)液循環(huán)量25m3/h，冷卻后的氣體仍含有大量的甲醇氣體，通過真空泵作用進入氣液分離器進行氣液分離后到尾氣吸收塔再次吸收降溫，最后冷凝不了的氣體自吸收塔頂部進行放空。

真空泵一般選用納式水環(huán)泵，選用大約800L/h 的甲醇作為封液，封液經(jīng)離心泵打入真空泵入口管道，與甲醇冷卻塔頂出來的氣體一起進入真空泵。經(jīng)真空泵加壓后的氣體和甲醇一起從真空泵出口進入氣液分離罐進行分離，氣體進入尾氣吸收塔，液體溢流進入沉淀槽。自分離罐出口的氣體會帶走大部分未被分離的甲醇進入尾氣吸收塔，不僅使得尾氣吸收塔放空甲醇含量超標，回收效果不理想，甲醇消耗量大，而且尾氣氣味大，對環(huán)境造成污染[2]。經(jīng)檢測自吸收塔頂放空的尾氣中甲醇含量高達2%左右。

三、真空泵封液改造及效果

1.真空泵封液改造

將原有的真空泵甲醇封液改用為低溫脫鹽水，在進入尾氣吸收塔的低溫脫鹽水上引出一路低溫水（大約1000L/h）至真空泵作為封液，自甲醇冷卻塔頂出來的氣體與封液從真空泵入口進入，加壓至20kPa 后，真空泵出口出來的氣體與封液一起進入到氣液分離罐進行分離，氣體從分離罐頂部出來進入到尾氣吸收塔，液體從罐側(cè)面溢流經(jīng)過高度差壓至吸收塔底循環(huán)泵入口，與尾氣吸收塔底部大約20m3/h 的液體經(jīng)過循環(huán)泵循環(huán)冷卻后使用，另一部分大約3m3/h 的循環(huán)液送至聚合三塔回收處理，氣體自尾氣吸收塔底部進入與冷卻后的循環(huán)液逆向接觸冷卻后繼續(xù)上升，與塔頂加入的3m3/h 的低溫脫鹽水逆向接觸，再次吸收甲醇氣體，不凝氣從塔頂放空，改造示意圖見圖1。

圖1 聚乙烯醇制造真空干燥機真空泵封液改造示意圖

2.改造后的效果評價

原有真空泵的封液為800L/h，溫度為常溫；現(xiàn)將封液改為進尾氣吸收塔的低溫脫鹽水，1000L/h，溫度為8℃。不僅能降低真空泵的溫度，起到冷卻效果，使得真空泵出口溫度不會升高，減少甲醇的揮發(fā)，而且選用水作為封液，成本低，易獲取，不與被輸送的氣體發(fā)生反應，進入到氣液分離罐后，氣體帶走的甲醇含量會大大降低。進入吸收塔的尾氣溫度低也能夠提高吸收塔的吸收效率，降低吸收塔的負荷，減少尾氣排放。

經(jīng)過封液改造后，其余條件不變，對尾氣吸收塔頂部放空進行分析（見表1），原生產(chǎn)工藝尾氣吸收塔放空大約30Nm3/h，甲醇含量大約2%左右，現(xiàn)改造后尾氣甲醇含量大約0.3%，每年可節(jié)約甲醇3 噸左右。改造后的尾氣吸收塔放空量甲醇含量明顯小于原始的放空甲醇含量。

表1 真空泵封液改造前后的尾氣吸收塔放空甲醇含量對比

四、結(jié)語

聚乙烯醇醇解工序真空泵封液改造后效果有了明顯提升，尾氣吸收塔頂甲醇含量由原來的2%降至0.3%左右，尾氣中甲醇的含量明顯減少，達到理想的效果。

年產(chǎn)1 萬噸的聚乙烯醇每年尾氣中可節(jié)約3 噸左右的甲醇，大大降低尾氣吸收塔的負荷，降低生產(chǎn)費用，減少了空氣中揮發(fā)性有機物的排放。