氯乙烯生產過程優化控制研究

摘 要：當前我國的氯乙烯生產自動化程度很低，多是出于手動和半自動狀態，業界對其研究多集中在生產工藝等方面，而對其生產過程的優化控制較少。為此，文章對氯乙烯生產過程中的諸多工序提出了優化控制措施，以期為同行提供借鑒和參考。

關鍵詞：氯乙烯；生產；過程；優化；控制

中圖分類號：TQ325.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）3-0165-02

當前我國的氯乙烯生產設備與發達國家相比，還存在一定的差距，多數生產裝置都需要手動操作，自動化水平非常低，甚至在一些生產的環節上，還需要依靠經驗來操作，較為落后的生產工藝技術和生產設備，嚴重阻礙了企業的長遠發展和企業經濟效益、社會效益的提高。為此，加快氯乙烯生產過程的優化和改造，已經成為當前亟待解決的問題，具有十分重要的意義。

1 聚合反應過程概述

對于石化企業而言，在生產氯乙烯過程中進行的聚合反應過程，是較為常見的生產過程。在聚合反應過程中，活化劑的活性、攪拌均勻程度，以及含水量等都會對聚合反應的效果產生影響。具體而言，聚合反應過程可分為以下四個階段：①升溫階段；聚合釜投裝物料后，關閉循環水閥，打開升溫熱水閥，將循環熱水打入反應釜夾套中進行加熱升溫誘導反應。②過渡階段；當釜溫升至反應溫度時，關閉熱水閥。③恒溫階段；也就是當釜中的溫度，達到了設定的控制溫度時，進入恒溫反應階段。在該階段要求釜溫保存在設定溫度的±0.3 ℃范圍內，以保證反映的順利進行。④反應結束階段；到此為止，釜壓溫度開始明顯下降，整個聚合反應過程結束，反應終止，最后進行生產物的回收和清理。

2 氯乙烯生產工藝優化控制

2.1 氯乙烯生產過程

當前，我國氯乙烯生產多是采用電石法，該方法是現行最普遍也是最早的工業化的方法，它具有投資少、工藝簡單、產品純度高等優點。具體生產流程如下圖：

2.1.1 乙炔的生成

乙炔生成階段的控制要求為：控制加入發生器的過量水流量，保證發生器溫度在80～90 e，發生器壓力3.3～15.0 kPa，液位在液面計1/2～2/3。實現振蕩器電流與壓縮機的出口壓力（70～98 kPa）、入口壓力（3.3 kPa）的連鎖，保證生產順利進行。

2.1.2 氯化氫的合成

此階段要達到的控制要求為：實現氯氣、氫氣按比例混合，合成爐水溫在60～100 e。單臺爐壓差小于13.3 kPa，VCM泵送出壓力大于0.4 MPa。

2.1.3 氯乙烯的轉化

氯乙烯轉化階段要達到的控制要求為：轉化器反應溫度必須在130～180 e，使轉化順利進行。為了使反應向正反應方向進行，氯化氫與乙炔的流量比為（1.05～1.10）B1。同時，熱水槽液面（1/2～2/3）、熱水溫度（95～99 e）也要達到控制要求。

2.1.4 氯乙烯的精餾

精餾決定著氯乙烯的純度，此階段的控制要求為：低沸塔塔頂壓力（0.45～0.50 MPa）、溫度（33～38 e），低沸塔再沸器壓力（0.45～0.50 MPa）、溫度（37～42 e），高沸塔塔頂壓力（0.15～0.25 MPa）、溫度（15～20 e），高沸塔再沸器壓力（0.2～0.3 MPa）、溫度（29～34 e）。

2.2 氯乙烯生產過程存在的問題

在氯乙烯生產過程中，大致經歷四個過程，但是值得我們注意的是，如上每個過程之中，都必須要加強對工藝參數的控制，規范工藝操作，才能保證生產的順利進行，才能獲得高質量的氯乙烯產品。在氯乙烯生產過程中，主要存在如下問題：

①由于下料斗下料不均勻，而且壓縮機與氣柜連鎖，每當氣柜內的乙炔氣體不足的時候，而壓縮機依然在工作，這就容易順壞氣柜；而且還會使得乙炔發生器的溫度和壓力不穩定。

②氯化氫合成反映的潛在危險性依然存在。在氯化氫的生產合成過程中，存在很大的危險性，一旦二者在混合后，非常容易爆炸，但是在該生產過程中，依然需要憑借人工手動和經驗來完成，危險性很高。為了減少和杜絕這種爆炸的發生，我們必須建立該生產過程的自動化控制系統，提高生產的安全性。

③氯乙烯的轉化對生產過程而言，具有至關重要的作用，它是生產過程的重難點。當前我國絕大多數氯乙烯生產企業，在乙炔和氯化氫的比例搭配、轉化溫度、壓力控制等諸多方面都存在很多問題，亟待改進。

④在氯乙烯精餾過程中，主要使用兩個裝置，即低沸塔和高沸塔。當前的氯乙烯精餾過程中，都是采用單回路，都是分開控制的，各環節都需要人工來操作。可見，該控制系統還需要進一步改進，它的自動化控制效果離市場需要還有一定的距離。

2.3 氯乙烯生產控制系統的改造

在結合當前我國企業存在的諸多問題，深入研究氯乙烯企業的生產現狀的基礎上，對于如上問題提出相應的解決對策，與同行進行交流和探討，具體如下。

2.3.1 乙炔生成階段發生器壓力、溫度的控制

對于該問題，我們應該實時控制好進入反應器的水的流量，使得反應器內產生的熱量能有效的通過水流帶出來，進而降低發生器內的溫度，目的是為了使得塔內的溫度和水流實現自動控制，符合生產工藝的要求。

2.3.2 乙炔生成階段振蕩器的電流與壓縮機控制

通過建立乙炔發生器的振蕩器電流、壓力，以及壓縮機的出入口處的壓力之間的數學關系模型。通過對生產過程中的各監測點的實時監測數據位依據，通過數學模型計算出各變量之間的關系，然后進行自動控制。

2.3.3 氯化氫合成工序中氯氣和氫氣的配比控制

在結合操作人員多年實踐經驗的基礎上，依據反應機理，構建氫氣和氯氣的最佳配比模型。具體數據，可依靠各點監測的氫氣、氯氣流量、壓力等為基礎，準確計算出氫氣和氯氣的流量，保證反應的順利進行。

2.3.4 氯乙烯轉化工序中乙炔和氯化氫配比的控制

依靠操作技術員的實際工作經驗，通過計算各監測點的氯化氫和乙炔的配比量，構建二者的最佳配比模型，并將壓力和溫度等參數引入進來，構建氯化氫、乙炔的流量，以及塔內的溫度、壓力等的補償計算式，從而實現塔內自動控制和精確控制的目的。

2.3.5 氯乙烯精餾階段的先進控制系統

組建專業團隊，對精餾塔內各原料的數據進行研究，探討其相互關系建立模型，進而構建多變量的氯乙烯精餾生產控制系統，實現精確自動控制塔內參數，實現更優的控制。

3 結 語

整體而言，我國氯乙烯行業技術有待提高，產品研發力量不足，國家政策扶持不夠，與發達國家之間還有一定的差距，氯乙烯企業所面臨的壓力日益增大。因此，我們應該盡快采取措施優化氯乙烯生產工藝，加強行業整合力度，淘汰規模小、工藝差的中微小企業，研發和引進新技，推動產業轉型升級，逐步提高我國氯乙烯企業的核心競爭力。

參考文獻：

[1] 沈海虹.2004年石油和化工行業回顧與2005年展望[J].中國石油和化工經濟分析，2005，（2）：9-13.

[2] 江匯.我國電力市場供需形勢2004年綜述及2005年分析預測[J].中國石油和化工經濟分析，2005，（1）：11-14.

[3] 電石行業準入條件[J].中國石油和化工經濟分析，2005，（1）：26-27.

[4] 梁誠.氯產品生產市場與發展建議[J].精細化工原料及中間體，2010，（2）：32-36.

[5] 趙紅偉，高自建.氯產品的生產、市場與發展建議[J].氯堿工業，2010，（6）：12-16.