20万t/a VCM合成装置运行中出现的问题及解决措施

【摘要】针对20万t/a VCM合成装置运行中出现的混合脱水效果差，水洗净化脱酸难，合成转化率低，无备用换热设备等问题进行了改造，改造后实现了装置的安全、稳定、长周期运行。

【关键词】VCM合成；混合脱水；水洗净化；合成转化率；换热设备；解决措施

中国平煤神马集团氯碱发展公司目前PVC生产能力为30万t/a，共有10万t/a和20万t/a 两条生产线，其中20万t/a生产线于2009年12月5日一次试车成功生产出合格产品。该生产线VCM合成装置工艺流程为：乙炔厂制得的纯度为≥98.5%，不含S、P的乙炔气与氯氢厂送来的纯度为≥93%的氯化氢气体经混合脱水、预热、转化、净化、压缩、精馏获得纯度≥99.99%的VCM供聚合使用。该装置开车后随生产负荷的提高，运行中出现了许多问题。经过近几年消化吸收和技术改造，攻克了一道道难题，实现了装置的安全、高效、稳定运行。

1运行中出现的问题及解决措施

1.1混合脱水效果差

转化工序混合脱水系统采用硫酸法脱水工艺，脱水系统的任务是脱除混合气体中乙炔气体中所含的水份，防止水份的存在形成冷凝酸，造成转化器的腐蚀和氯化汞触媒的结块。此工艺采用浓硫酸循环干燥，操作比较复杂，而且运行一段时间后稀硫酸中沉淀了大量的黑色碳化物，溶液粘稠并且有颗粒状悬浮物。经技术人员分析，这种黑色碳化物是硫酸把混合气体中乙炔气脱水碳化所产生的[1]。经过连续生产此碳化物堵塞性强，清理起来相对危险。另外此黑色碳化物会附着在硫酸干燥塔远传液位压力变送器膜片上，致使液位失灵造成淹塔，系统压力上涨，严重影响生产系统正常运行。

1.2解决措施：采用冷冻法脱水工艺，混合气体先经两台并联一级石墨冷却器，用-35℃冷冻盐水间接冷却到-8～-14℃左右，进入一级酸雾捕集器，经憎水性含氟硅油玻璃棉过滤分离，然后气体进入两台并联二级石墨冷却器，用-35℃冷冻盐水间接冷却到-14～-17℃左右，进入二级酸雾捕集器，酸雾被收集后混合气体进入预热器。与改造前相比较冷冻脱水法不再使用浓硫酸作干燥剂，所以前面所说的稀硫酸中黑色碳化物问题不复存在。经过运行以来脱水效果也持续稳定在0.06%以内，相对操作比较简单，成本较低，保证了生产稳定运行。

1.3净化系统降膜水洗吸收装置脱酸效果差

原有工艺是含有5～10% HCL的合成气先进入降膜吸收塔，除去大部分HCL后进入水洗塔再除去多余HCL，水洗后出来的合成气进入碱洗塔用10～15%的NaOH中和。

该装置随着生产负荷的提高存在以下问题：

（1）降膜吸收塔脱酸效果差，盐酸浓度不稳定（单纯的一级吸收在合成系统流量波动或者分子比不当，致使进酸调节跟不上导致酸浓度不稳定），一般盐酸浓度控制在26～28%。

（2）由于降膜吸收塔处理效果差致使大量的HCL进入水洗塔，导致稀酸浓度高，水洗塔温度高，从而使水洗塔板变形，严重影响塔吸收效果，还有部分塔板法兰连接处由于腐蚀泄漏严重，造成停车次数多。

（3）水洗塔稀酸浓度高，温度高，致使塔顶一次水补水量大，严重超过实际所需水量，浪费严重。

（4）水洗塔处理效果差，残余的HCL量相应增加，致使碱洗塔碱液浓度降低较快，增加了换碱次数，碱消耗量大，成本增加。另外酸性气体进入碱洗塔，由于碱洗塔是碳钢材质，塔身下部腐蚀比较严重，影响安全生产。

1.4解决措施：对水洗净化系统进行改造，用组合吸收塔装置[2]代替原有的吸收装置。组合吸收塔是采用填料段和塔板段（共5层）来吸收合成反应后过剩的HCL，此塔分为三级吸收：31%浓盐酸段吸收、20%稀盐酸段吸收、工业水吸收段，吸收率达99%以上，流程简图如图4：

组合吸收塔分为三级吸收能更好的保证塔温度和酸浓度，通过调节补水量和稀酸回流量来调整副产酸浓度，保证在控制范围内，从根本上解决降膜水洗装置酸浓度不稳定，一次水耗量大，碱洗塔腐蚀和耗碱量大等问题，节约了生产成本，降低了系统停车次数，更方便维护操作，保证了安全生产，年可创经济效益140余万元。

1.5、合成反应转化率低，触媒消耗大

在合成反应中，转化器作用是填装触媒，带走反应热，原有工艺前台转化器与后台转化器是一组对应一组利用，如果一组前台转化器触媒进入后期反应不好，就会相应增加后台转化器的负荷，从而使后台转化器填装新触媒使用时间缩短，降低转化率。

解决措施：将各组前台转化器气相出口总管串联起来，如果一组前台触媒利用率降低，相应其他组前台利用率高可以补充过来，这样不会因为一组前台转化器问题而影响对应的的后台反应。自改造以来，触媒消耗有原来1.9kg/tpvc降到1.4kg/tpvc以下，大大节约了生产成本，提高了合成转化率。

1.6、部分单台换热设备无备用设备影响连续生产

原有工艺换热设备反应气冷却器、机前冷却器、机后冷却器、低塔顶冷凝器在整个生产工艺中只有一台，一旦发生设备故障或泄漏，就会造成全线停车维修，影响生产。

解决措施：针对此问题，在年度检修时根据现场情况，又各新增加了一台反应气冷却器、机前冷却器、机后冷却器、低塔顶冷凝器，在一台故障时可以不影响生产情况下，切换设备进行维修，减少了停车次数。

结语

20万t/a PVC装置单线生产能力较大，同时设备复杂，工艺不成熟，操作难度较大。氯碱发展公司技术人员经过探索装置运行和技术运用与最佳技术结合点，大胆对装置不合理地方进行修改和优化，解决了生产难题，实现了装置安全、高效、稳定运行目标。

参考文献

[1]李欣平，齐念先，贾俊乐.氯乙烯转化工序混合脱水系统的改造[J].聚氯乙烯，2011（8）：12

[2]黄柏益.组合氯化氢吸收塔净化技术的应用[J].中国氯碱，2006（11）：39

作者简介

邵海珑（1984— ），男，助理工程师，2005年毕业于河南城建学院环境工程系，现于河南神马氯碱发展有限责任公司从事氯乙烯的生产及技术管理工作。