氯乙烯聚合尾氣回收工藝的優化

張玉永，湯坤堯

(新疆圣雄氯堿有限公司，新疆 吐魯番 838100)

目前，國內生產的PVC樹脂中80%為疏松型的SG5型，此樹脂顆粒形態規整、易于加工，產品性能好。因對樹脂顆粒的規整性及疏松程度的要求，一般聚合轉化率控制在85%以下，在實際生產中每釜都有15%～20%未參加反應的氯乙烯單體，這部分單體經過獨立回收裝置進行回收后再次利用[1]。就目前國內外PVC生產工藝而言,各裝置工藝大同小異，很多企業在回收系統尾部設計氯乙烯單體回收氣柜，避免氯乙烯單體外排，而有些企業則沒有氣柜，只能靠冷凝器進行冷凝回收，不凝氣體則進行排空。新疆圣雄氯堿有限公司(以下簡稱圣雄氯堿公司)聚合回收裝置原設計沒有氯乙烯回收氣柜，未冷凝的尾氣直接排至大氣。針對這一問題，圣雄氯堿公司結合自身實際生產情況，對回收系統進行了優化改造，并取得了良好的效果。

1 原氯乙烯單體回收工藝

原氯乙烯單體回收工藝流程見圖1。

圖1 原氯乙烯單體回收工藝流程Fig.1 Original process flow of recovering vinyl chloride mononer

當聚合反應轉化率達到80%時出料，漿料送至漿料槽進行汽提，未參加反應的氯乙烯單體經過泡沫捕集器除去泡沫夾帶后進入冷凝器(高壓回收直接進冷凝器冷凝，低壓回收經過壓縮機壓縮后進入冷凝器冷凝，冷凝器所用冷卻介質為循環水)進行冷凝，并在回收管線內加入阻聚劑防止管線及設備內發生自聚而影響生產。當釜壓在0.6 MPa時開始高壓回收，氣相氯乙烯單體經一、二級冷凝器冷凝，液相氯乙烯單體進入回收單體槽再次利用，未冷凝的不凝氣體及極少部分氣相氯乙烯單體排空。當釜壓在0.35 MPa時開始低壓回收，氣相氯乙烯單體經水環式壓縮機壓縮后再進入一、二級冷凝器冷凝，液相氯乙烯單體進入回收單體槽再次利用，未冷凝的不凝氣體及極少部分氣相氯乙烯單體排空[2-3]。

目前，國內外PVC生產工藝大同小異，大部分企業在回收系統尾部設計氯乙烯單體回收氣柜，避免氯乙烯單體外排，或者在尾排設計一套精餾小裝置進行回收；而有些企業在設計之初就沒有氣柜，只能靠冷凝器進行冷凝回收。這種設計的缺點主要是聚合釜出料時回收系統壓力會增高。如果尾氣排空閥門開度過小，則會使回收壓縮機出口壓力增高，導致壓縮機憋停(壓縮機出口壓力一般在0.2～0.33 MPa，未改造之前最高可達到0.42 MPa)，影響回收。如果尾氣排空閥門開度過大，則會使不凝氣體外排，并帶走一部分氣相氯乙烯單體，不僅增加成本且污染環境，對人身體造成傷害。

圣雄氯堿公司自開車以來一直使用第二種工藝，但在實際運行過程中，二級冷凝器氣相出口不凝氣體排空時會帶走一部分未冷凝的氣相氯乙烯單體。在這期間，對一、二級冷凝器反復調試，均未取得良好的效果，主要存在以下弊端：①冷凝器冷卻量不足。一級冷凝器原設計為循環水冷卻，二級冷凝器原設計為0 ℃水，夏季高溫天氣(吐魯番地區夏季環境溫度在45～48 ℃)時循環水溫度在23～26 ℃，一級回收冷凝器CN-1F1/1F2換熱面積385.5 m2，二級冷凝器CN-2F換熱面積41.4 m2，回收單體經壓縮機出口溫度65 ℃左右，導致回收系統內壓力較高，正常運行時二冷尾排壓力可達0.40 MPa(正常壓力在0.22～0.28 MPa)，部分液相單體會隨著不凝氣體排至大氣。②二級冷凝器尾排口直接對空，這樣不僅不符合環保要求，而且造成資源浪費，還極不安全，容易引發事故。

2 改進后氯乙烯單體回收工藝

針對原工藝存在的缺陷，并借鑒同行業的經驗，圣雄氯堿公司結合實際情況對氯乙烯單體回收工藝進行了優化改造。

經過嚴格分析計算，在不增加7 ℃水設備的情況下，將上游車間的7 ℃水用作一級冷凝器冷卻介質，以此來解決冷凝器冷卻量不足的缺點；在二級冷凝器出口安裝一個體積為0.8 m3的緩沖罐，將二級冷凝器未冷凝的不凝氣體及極少部分氣相氯乙烯單體先進行緩沖，并在緩沖罐底部用不銹鋼管與回收單體槽連接，進一步回收緩沖后的氯乙烯單體。在緩沖管側面，連接1根DN50不銹鋼管至氯乙烯凈化堿洗塔，來回收不凝氣體及極少部分的氯乙烯單體，并且控制含氧質量分數在1.00%以下，以防止管線內自聚。

改進后氯乙烯單體回收工藝流程見圖2。

圖2 改進后氯乙烯單體回收工藝流程Fig.2 Improved process flow of recovering vinyl chloride mononer

3 改造后的效果

回收裝置改造至今，生產運行良好，回收系統末端壓力穩定在0.20～0.28 MPa，聚合出料回收平穩運行，出料回收時間由原來的40 min降低至32 min，壓縮機運行正常，無憋壓現象(壓縮機出口壓力在0.20～0.28 MPa)；二級冷凝器尾排氣經過緩沖罐送至氯乙烯凈化堿洗塔，有效地將不凝氣體與極少部分未冷凝氣相氯乙烯單體回收至單體槽，并且將氯乙烯單體送至氯乙烯凈化堿洗塔，再次循環利用，既降低了生產成本，又減少了對環境的污染。

4 結語

生產過程中出現的實際問題往往是由設計的局限性造成的，嚴重影響正常生產。所以，只有在實際生產過程中不斷探索、精益求精，才能使生產工藝不斷完善，從而確保裝置的穩定性。