氯乙烯生产过程的优化控制探析

摘 要：氯乙烯主要用于生产聚氯乙烯，聚氯乙烯主要用于满足塑料工业的生产及发展，当前我国生产氯乙烯的自动化水平较低，虽然生产技术有所提升，但过程控制仍有待改善。本文通过对氯乙烯生产过程中的优化控制进行研究，以期更好的满足氯乙烯生产需求。

关键词：氯乙烯 生产过程 优化策略

聚氯乙烯属于一种热塑性的树脂，用途广泛，经过加工、改性处理后，能够制造食品包装原料及塑料制品，提高其应用价值，聚氯乙烯的主要生产原料是氯乙烯，由此对氯乙烯的生产工艺提出了更高的要求。电石法生产氯乙烯是当前较为常用的一种方法，通过加强生产过程的优化控制，能够进一步满足聚氯乙烯的生产及制造需求。

一、氯乙烯生产技术概述

氯乙烯的化学分子式为CH2-CHCL，是一种无色、容易液化的气体，能够与丙烯、丙烯腈、马来酸脂等发生聚合，氯乙烯的主要用途是生产聚氯乙烯，也可以进行有机合成，或者制备冷冻剂。聚氯乙烯是最大的一种塑料品种，因此对于氯乙烯的应用量也不断增加，氯乙烯单体生产至关重要。自1912年氯乙烯生产方法开展，经过一个世纪的变革，氯乙烯的生产规模不断扩大，生产技术不断改进，其技术水平与聚氯乙烯树脂质量密不可分，因此，加强氯乙烯生产技术的研究是提升聚氯乙烯市场竞争力的关键。

当前，氯乙烯生产方法主要有两种，一是电石法，主要通过水与电石发生反应，产生乙炔，通过氯化汞催化，乙炔与氯化氢产生反应，产生氯乙烯。二是乙烯氧氯化法，乙烯与氧气发生反应，产生二氯乙烯，二氯乙烯裂解，产生氯化氢及氯乙烯，氯化氢与乙烯及氧气反应，产生水和二氯乙烷。

二、电石法生产氯乙烯现状

虽然世界上大多数先进国家已经淘汰电石法，但由于我国对于氯乙烯生产的资源、环境及原料不同，而且电石法工艺技术趋于成熟，再加上国际上乙烯工艺生产氯乙烯方法的成本不断提高，由此凸显了电石法的优势。因此，当前我国对于氯乙烯的生产主要采取电石法工艺。

电石法生产氯乙烯的过程较为复杂，而且在生产过程中具有时变性、非线性及不确定性的特点，虽然我国在其他方面的自动化水平大大提高，但在电石法工艺生产氯乙烯方面却仍有较大限制，即使采用PLC控制系统，也仍旧需要人为操作，从而影响到了氯乙烯的生产效率及质量。很多企业对于氯乙烯的生产，更多的是注重工艺研究，而工艺研究与生产过程控制还没有结合起来，由此也成为氯乙烯生产的一大制约因素。因此，在未来的发展过程中，加强生产工艺与生产过程控制结合是首要解决的问题。

三、氯乙烯生产过程的优化控制策略

以电石法为例，氯乙烯生产过程较为复杂，需要采取有效措施进行优化控制，以提高生产效率及质量，更好的满足市场需求。在电石法工艺生产过程中，水和电石反应、乙炔与氯化氢反应、氯乙烯转化反应、精馏反应、产品生成是最为重要的几个部分，加强这几个部分的优化控制是提高氯乙烯生产质量和效率的关键。

1.水和电石的反应优化控制

生成乙炔的主要原料是水和电石，水解反应中会释放热量，由此导致发生器温度升高，内部压力加大，从而导致事故发生率增加。对此，首先应当控制好水及电石的质量，保证用于化学反应的水及电石都符合要求，反应过程中水解产生的热量需要及时处理，以免发生爆炸，传统安装气柜的做法仍有较大风险，因此可以加强主要发生器的温度控制，通过采取冷却降温等方法将温度控制在合理的范围内。对于水和电石发生反应的过程，应当加强严密监控，避免杂质入侵，在反应完成后收集乙炔时应当注意提高质量，保证精度，从而确保后续氯乙烯转化反应的顺利进行，也能够最大限度的减少资源浪费，提高转化利用率。

2.氯乙烯转化原料优化控制

在氯乙烯转化阶段，原料主要是氯化氢和乙炔，这两种化合物的比值在理论上是1：1，但在实际操作过程中，为了保证化合反应的正常进行，大多数生产工艺采用的乙炔和氯化氢流量比值要与理论产生浮动，而在流量控制过程中，如果乙炔量过大，则会造成触媒中毒事故，而氯化氢超出预定范围，则会对设备产生腐蚀作用，影响到后续的工艺生产。对此，在氯乙烯转化阶段，可以氯化氢流量为主，以乙炔流量为辅，设计一个单闭环的比值控制系统，通过温压补偿运算式进行处理，以确保氯化氢及乙炔流量控制的精度，此外，还应当针对氯乙烯的转化反应过程设计一个简单的自动化控制系统，通过系统自动反应来控制氯乙烯的转化过程，这样可以降低人工成本，同时减少人为失误，提高运行效率，并避免中毒事故的发生。

3.氯乙烯转化过程优化控制

在氯乙烯转化过程中，反应温度应当严格控制在130～180℃之间，如果温度过低，会导致不能完全反应，如果温度过高，又会导致触煤中毒事故，反应失效，因此加强控制系统改造至关重要。对此，根据氯乙烯生产过程中的复杂特点，无法建立机理模型，可以精确的建立数学模型，将氯乙烯转化过程中所涉及的各个参数综合起来，并计算出各个参数之间的关系，形成预测控制系统，对于转化器温度变化情况，能够在第一时间内得出数据，根据模型计算出各个参数应当调整的比例，并根据数据大小进行温度调节，从而保证时刻达到最佳的控制效果，确保转化反应的顺利进行，通过加强氯乙烯转化过程的优化控制，能够更好的满足后续工序的顺利进行，由此提升氯乙烯生产效率。

4.精馏装置优化控制

氯乙烯单体生产过程中的精馏阶段主要包含低沸点塔和高沸点塔，在此阶段，需要加强精馏塔的控制，以保证氯乙烯生产质量。但是精馏塔包含多个变量，系统复杂，要想实现精确控制非常困难。在当前的精馏装置生产中，大多采用单回路控制，每个工艺参数控制都处于分开状态，而且是进行人为操作，由此制约了精馏塔控制精度的提升。而从系统工程的角度来说，精馏塔应当是一个整体系统，每个参数之间都应当存在密切联系，而且能够相互作用，并不是相互独立的，因此，精馏塔的控制系统并不是优越，仍需进行有效改进。对此，应当将精馏塔装置中的各个参数综合起来，并通过某一个理论练成一体，互相作用，以实现整体控制。同时，生产过程中还可以建立在线诊断系统，实现全天候控制，及时找出问题，并采取有效策略进行解决，从而保证精馏装置运作正常。

5.产品优化控制

在氯乙烯生产的最后一个工序是产品控制，氯乙烯是无色、容易液化的气体，因此，对于此种材料的保存也需要采用专门的装置，对于完全反应的氯乙烯，要首先检查是否存在残留及杂物，保证其精度，在确定无问题后，用密封装置进行包装，并放置在安全位置进行保存。对于保存过程中出现问题的氯乙烯，应当尽量安全处理掉，避免对外界产生影响，同时也要避免与其他材料产生反应，以提高产品质量，更好的满足企业发展需求。

四、结束语

氯乙烯的生产关乎聚氯乙烯的生产质量，而聚氯乙烯的质量又与现代化企业生产发展及提升市场竞争力密不可分，因此，在未来的发展过程中，应当加强氯乙烯生产过程的优化控制，采取更有效的措施不断改善工艺生产流程，以不断促进塑料工业的快速发展，更好的满足我国的社会主义现代化建设需求。

参考文献

[1] 刘岭梅.乙烯氧氯化法氯乙烯技术进展[J].中国氯碱. 2011（04）

[2] 崔金保.氯乙烯生产工艺的技术改进[J].聚氯乙烯. 2012（08）

[3] 徐兆瑜.氯乙烯生产及其工艺技术新进展[J].江苏氯碱. 2013（03）

[4] 胡宝成，芦玉来，陈健康，杨学远，杨朝富.简述我厂氯乙烯生产工艺特点[J].中国氯碱.2012（03）

作者简介：包积福（1980-），男，助理工程师，毕业于青海大学化工学院化学工程与工艺专业，主要从事氯乙烯生产和技术管理。