氯乙烯水堿洗工藝優化

張國玉，吳智兵，金萬江（天偉化工有限公司，新疆石河子832000）

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氯乙烯水堿洗工藝優化

張國玉，吳智兵，金萬江
（天偉化工有限公司，新疆石河子832000）

摘要：介紹了20萬t/a聚氯乙烯項目水堿洗工段堿洗塔工藝改造后，解決了堿洗塔廢水含VC問題，并對溶解VC氣體進行了回收，提高了氯乙烯單體利用率。

關鍵詞：氯乙烯；VC回收；廢水槽

1　現狀介紹

1.1工藝介紹

天偉化工有限公司20萬t/a的PVC生產裝置，采用的是電石法生產工藝路線。在氯乙烯合成工段，乙炔與氯化氫的混合氣經過轉化器轉化后，粗氯乙烯氣體經過氯乙烯冷卻器冷卻后進入組合塔和水洗塔除去絕大部分的氯化氫氣體，剩余少量的氯化氫氣體和二氧化碳氣體在堿洗塔中被氫氧化鈉除去。隨著堿洗塔內氫氧化鈉運轉時間的累計，氫氧化鈉的含量逐漸降低，氯化鈉和碳酸鈉含量升高，每隔3天需更換堿洗塔內堿水。堿洗塔的廢堿水排到除汞處理后去排水管網排出廠外。

1.2存在的問題

經脫酸塔和水洗塔運行使用的水送去鹽酸解吸處理，經鹽酸解吸處理后氯化氫和殘留在水中的VC均送回混合脫水循環使用。而堿洗塔廢水運行一段時間后送到除汞崗位處理后排出廠外。在15～85℃，氯乙烯在水中溶解度幾乎是一個常數，為0.95%（質量），根據現有堿洗塔廢水一次排水在28 m3，含有氯乙烯單體266 kg左右［1］。若直接排到除汞工段到排水管網，會造成如下問題。

（1）造成環境的污染，不符合環保節能工作方針；

（2）在輸送和處理過程中，窨井中將會存在VC氣體，處理設備中也會留有VC氣體，給現場的安全生產留下隱患；

（3）VC產品氣體逸散空氣，造成資源浪費，給企業帶來損失。

2　工藝優化方案

為能將水堿洗廢液中的氯乙烯單體回收，該公司針對堿洗塔廢水VC回收的問題制定了方案。

2.1改造原理

當溫度一定時，溶解度隨壓力增大而增大。但隨著壓力增大，溶解度增加的幅度越來越小；當壓力一定時，在一定溫度范圍內，溶解度有一極小值［2］；研究表明，氯乙烯在純水中的溶解度，與壓力成線性關系，其溶解行為符合亨利定律；同樣分壓下溫度升高，氣體的溶解度減小。根據上述原理制定出方案，對水洗塔出來的堿洗廢水采用加熱方式回收溶解的VC。

2.2具體實施方案

廢堿水的加熱需要熱源。該方案為高效利用本廠熱源，選擇現有的氯乙烯合成轉化器的97℃循環熱水作為熱源。

（1）制作一個伴有內外盤管的廢堿集水槽；

（2）堿洗塔處，堿A/B泵出口抽頭，規定當做樣堿洗塔A/B含堿＜5%，碳酸鈉＜8%時，利用堿A/B泵將廢堿水通過新增管線送入廢堿集水槽；

（3）在氯乙烯合成B組轉化器西頭97℃熱水上、回水總管處抽頭，接入97℃熱水。對廢堿水進行加熱，回收廢堿水內溶解的VC；

（4）為提高生產過程自動化，方案中對常用閥門采用氣動閥進行操作。在廢水槽97℃熱水上水加氣動閥，溫度在線監測儀，根據廢水溫度控制熱水上水流量。在廢堿水進口抽頭處設置氣動閥門，在廢堿集水槽氣相出口和液相出口處設置氣動閥；

（5）氣相出口出來的VC通過廢堿集水槽頂部管道送至堿洗塔B出口VC總管，至氯乙烯壓縮；

（6）在廢水罐里通入少量氮氣，起攪拌作用，緊急情況時可充氮置換系統；

（7）廢堿水從集水槽底部進入，隨著液位慢慢上漲，當漲至一定液位后，廢水槽排水閥門自動打開，通過管線輸送排到除汞。廢水槽裝有液位計，控制廢水槽內始終保持一定的液位，起液封作用，工藝流程簡圖見圖。

圖1　工藝流程簡圖

3　效益核算

3.1經濟效益

（1）堿洗塔換堿排出的廢水水量。堿洗塔直徑2 500mm；正常液位1 200 mm；液堿量3.14×2.5×2.5× 1.2/4=5.89（m3），考慮填料及管道留存，實際堿循環體積為7 m3。換堿按最大液體量考慮，即堿液排至液位計空，打3次水洗塔，每次7 m3，合計每次換堿，共排出含汞廢水28 m3。堿A塔3～4天1次、堿B塔10天1次，堿A塔與堿B塔洗塔錯開，平均每10天最少排出3次水；

（2）廢水槽體積確定。每次洗塔排出廢水量為28 m3，廢水槽有效容積為80%，28/0.8=35 m3。故廢水槽容積取35 m3，直徑3 600 mm，直筒段高4 m。設備為碳鋼材質；

（3）廢水槽為夾套式結構，夾套通入97℃熱水，對廢堿水VC進行回收。按照每10天排3次廢堿水計算，每月3次，每年108次，每次排水按28 m3計算，108×28=3 024（m3）≈3 024（t）廢水。根據文獻查閱，氯乙烯在在水中溶解度數值與大多數現有的文獻值是一致的，在15～85℃的溫度范圍內，氯乙烯在水中溶解度幾乎是一個常數，為0.95%（質量）［2］。全年廢堿水共計溶解3 024×0.95%=28.728（t），以每噸氯乙烯價格為4 000元，回收率90%計算，每年可以為公司挽回28.728×4 000×90%=103 420.8（元）。

3.2社會效益

通過工藝優化，水堿洗崗位堿洗廢水中的VC含量基本全部去除，杜絕了VC有害氣體流向空氣污染周邊環境。該工藝中，將廢水槽廢水進口閥、出口閥、97℃熱水進口閥均設置為自動控制，加溫度聯鎖、液位聯鎖等實現了全自動化操作，降低了員工勞動強度，提高了工作效率。水堿洗工藝的優化，為企業的生產提供了安全保障，防止了易燃易爆氣體流散于窨井、通道、工藝管道及設備等，消除了安全隱患。

參考文獻：

［1］韓德剛，高執棣，高盤良，等.物理化學.高等教育出版社，2002.

［2］黃志明，顧樂明，翁志學，潘祖仁，等.氯乙烯在水中的溶解度.石油化工，1996（11）.

Process optimization of vinyl chloride water caustic wash

ZHANG Guo-yu，WU Zhi-bing，JIN Wan-jiang
（Tianwei Chemical Co.，Ltd.，Shihezi 832000，China）

Abstract：This paper introduces 200 kt/a PVC technological transformation projects section caustic caustic water tower after tower caustic solution to the problem of waste water containing VC，and dissolved VC increase the recycling vinyl single body utilization.

Key words：vinyl chloride；VC recovery；waste water tank

中圖分類號：TQ085

文獻標識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）03-0026-02

收稿日期：2015-04-20