30 萬t/a PVC 離心干燥系統優化改造

荊盼龍

（青島海灣化學有限公司，山東 青島266409）

青島海灣化學有限公司（以下簡稱海灣化學）于2010 年秉承著“技術國際化、裝備大型化、環境生態化、管理現代化”的建設理念，啟動環保搬遷，隨著生產規模的擴大，單臺PVC 聚合釜容積增大到原來的3 倍，并實現了從電石法到乙烯法的轉型升級。海灣化學引進國外先進PVC 離心干燥系統工藝技術，采用閃蒸干燥和流化床干燥方式，共建有2 條干燥線，每條離心干燥線處理能力為15 萬t/a。自2016 年SPVC 裝置開車運行以來，離心干燥系統在運行過程中頻繁出現故障，對PVC 的產量和質量均造成較大影響，經對故障分析并實施改造，目前整個離心干燥系統已經平穩運行。

1 離心干燥系統工藝介紹

來自聚合汽提單元的PVC 漿料含固量在40%左右，進入漿料槽中，通過離心機進料泵在輸送管線和漿料槽中打循環，PVC 漿料經輸送管路支管上的流量調節閥進入到離心機中，在臥式螺旋離心機中PVC 漿料被分離為離心母液和濾餅（含水量在23%～25%的PVC 濕物料）。離心母液與乙二醇換熱后經母液過濾器，一部分進入沖洗水罐，用作聚合沖洗用水，另一部分排到母液水池，進入到母液水處理系統，而經換熱的乙二醇經空氣預熱器為離心干燥系統空氣進行預熱，回收熱量。濾餅通過振動輸送機和螺旋輸送機進入到閃蒸干燥器的文丘里位置，經過濾器過濾后的一部分空氣通過空氣預熱器和熱風爐加熱后從閃蒸干燥器的底部進入，濾餅與加熱后的空氣在文丘里位置接觸，將PVC 樹脂表面的大部分水分迅速蒸發，3～5 s 后水分下降至3%以下。從閃蒸干燥器頂部出來的PVC 粉料和熱空氣經Y 形管線以切線方向分別從兩臺旋風分離器的頂部進入，在旋風分離器中以旋轉狀態分離，氣相從旋風分離器頂部排出，經排風機和消音器，進入尾氣洗滌器進行尾氣處理。PVC 粉料從旋風分離器底部排出，經旋轉閥進入到流化床。經過濾器過濾后的另一部分空氣經空氣預熱器和蒸汽換熱器后分別進入到流化床的返混段和塞流段，繼續對PVC 樹脂分子內3%以下的水分進行干燥，最終使PVC 粉料中的水分小于0.4%。含粉熱空氣經流化床旋風分離器分離后，氣相從旋風分離器頂部排出，經排風機和消音器進入到尾氣洗滌器中進行尾氣處理，PVC 粉料從旋風分離器底部經旋轉閥回到流化床，從流化床末端經旋轉閥后排出，過篩后進入集料斗中，經過粉體輸送系統輸送到包裝料倉進行包裝，離心干燥系統工藝流程圖見圖1。

圖1 離心干燥系統工藝流程圖

海灣化學引進的國外先進PVC 離心干燥工藝技術，采用閃蒸干燥加流化床干燥方式，可對多種牌號PVC 樹脂進行干燥，下文從設備特性及系統特點方面對離心干燥系統進行簡單說明。

1.1 設備特性（見表1）

表1 設備特性

1.2 系統特點

（1）每條干燥線均由一個閃蒸干燥和一個兩級流化床設備組成，在閃蒸干燥器（一級階段）中PVC濕濾餅中絕大部分水分能夠迅速蒸發，達到含水量在3%左右；剩余部分和少數進入顆粒內的水分在流化床第一段返混段（二級階段）進行干燥，達到含水量在百分之零點幾；在流化床第二段塞流段（三級階段）根據不同牌號PVC 調整不同的停留時間，達到最佳干燥，從而避免過度干燥。

（2）閃蒸干燥和流化床干燥系統是由三個獨立控制的階段組成，針對不同牌號的PVC 樹脂易于調節到最佳控制條件，當濾餅含水量發生改變時能夠快速反應。

（3）閃蒸干燥器高速水冷式文丘里管設計，在干燥溫度過高時，能夠避免PVC 樹脂沉積和粘料。

（4）流化床中設有導向型流化板和足夠數量的擋板，避免在流化床中形成滯留區，且在塞流段提供良好的平推流，在牌號切換時能夠快速和完全排空。

（5）整個干燥系統通過溫度和停留時間相結合進行自動控制，避免了PVC 產品過度干燥，因靜電而影響到后面工序。

2 運行存在問題及優化措施

2.1 離心機停車沖洗優化

2.1.1 存在問題

海灣化學使用的離心機為德國進口，離心機設有軸承溫度、振動速度、扭矩和功率等在線監測功能，在正常運行時，若以上任何一個指標超過限定值，離心機均會出現保護性聯鎖停車。在離心機正常停車時，需關閉調節閥10，停止PVC 漿料進入離心機，然后開啟開關閥23 和44，分別對離心機轉鼓和螺旋進行沖洗，防止因離心機轉鼓內部積料，在下次開車時電流過高造成開車困難。離心機停車后轉鼓轉速下降到1 000～1 500 r/mim 時，會因機體共振振動值超過限定值25 mm/s 而出現報警，另外振動過高會對離心機機體造成機械損傷。

2.1.2 改造措施

離心機控制圖見圖2。為解決離心機停車時的共振問題，離心機沖洗結束后，在保持沖洗水管路開關閥44 和23 開啟的狀態下關停離心機，當轉鼓轉速降到850 r/mim 后，將開關閥44 和23 關閉。這一控制方式雖然解決了離心機停車時的共振問題，但當轉鼓轉速低于850 r/mim 時，螺旋沖洗水和轉鼓沖洗水會通過固相下料口進入到干燥系統。為消除沖洗水進入干燥系統的隱患，又對開關閥44 和23 與離心機轉鼓轉速增加聯鎖，即當轉鼓轉速低于850 r/mim時，聯鎖程序會關閉開關閥44 和23，并無法開啟。這一優化措施，不僅解決了離心機在停車時的共振問題，避免了離心機振動報警和機械損傷，同時消除沖洗水進入干燥系統的隱患。

圖2 離心機控制圖

2.2 閃蒸旋風分離器旋轉閥改造

2.2.1 存在問題

從閃蒸干燥器頂部出來的PVC 和熱空氣經Y形管分流后進入兩臺旋風分離器，進行氣固分離，氣相從旋風分離器頂部排出，PVC 粉料從旋風分離器底部經旋轉閥進入到流化床。在PVC 和熱空氣進入兩臺旋風分離器時存在分布不均的情況，造成一臺旋風分離器的處理量大于另外一臺，處理量大的旋風分離器造成底部旋轉閥超負荷，因此導致旋風分離器堵料、頂部飛料等情況。不僅造成PVC 樹脂的浪費，同時大量的PVC 粉料進入到尾氣洗滌器，嚴重影響了尾氣洗滌器對干燥尾氣的處理能力。

2.2.2 改造措施

針對旋轉閥下料能力問題，通過改變旋轉閥配套電機轉速來提高旋轉閥的轉速，從而提高其處理能力，改造前后旋轉閥參數見表2。

表2 旋轉閥參數

經改造后的旋轉閥，處理能力比原來增大了50%，避免了旋風分離器頂部飛料問題，不僅保證了尾氣洗滌器的正常運行，同時減少了PVC 產品的浪費。

2.3 流化床換熱器蒸汽控制閥改造

2.3.1 存在問題

流化床返混段和塞流段均有自己單獨的溫度控制系統，此處以返混段溫度控制舉例說明。返混段溫度T1 通過調節管道內空氣溫度T3 來控制，而管道內空氣溫度T3 又通過一級換熱器蒸汽開關閥XV3 和調節閥TV1 控制的蒸汽量進行控制。在干燥系統程序運行時，程序首先保持蒸汽開關閥XV3 處于關閉狀態，通過調節閥TV1 來實現流化床返混段的溫度控制，開度0～100%。當調節閥TV1 開度到100%時，若仍滿足不了返混段溫度需求，程序會先開啟開關閥XV3，然后將調節閥TV1關到0 后再逐漸開大，以滿足返混段的溫度需求。當開關閥XV3 開啟時，返混段溫度會出現快速上漲現象，嚴重影響到流化床溫度控制的穩定性，不僅造成PVC 樹脂水分含量的波動，同時造成蒸汽的浪費。

2.3.2 改造措施

流化床溫度控制系統示意圖見圖3。

圖3 流化床溫度控制系統示意圖

針對流化床溫度控制波動問題，通過技改將一級換熱器和二級換熱器蒸汽管路開關閥XV3 和XV4 分別更換為調節閥TV3 和TV4。此處以改造后返混段溫度控制進行說明，在干燥系統程序運行時，程序首先保持蒸汽調節閥TV3 處于關閉狀態，通過調節閥TV1 來實現流化床返混段的溫度控制，開度0～100%。當調節閥TV1 開度到100%時，若仍滿足不了返混段溫度需求，程序會在保持調節閥處于100%開啟狀態下，再通過調節閥TV3 來實現返混段的溫度需求。此種控制方式，避免了返混段溫度快速上漲的情況，保證了流化床溫度控制的穩定性，同時使PVC 樹脂水分含量控制穩定，且避免蒸汽的浪費。

2.4 集料斗排氣方式改造

2.4.1 存在問題

從流化床下來的PVC 粉料經旋轉閥進入到成品篩，過篩后進入集料斗，然后通過粉體輸送系統到包裝工序。集料斗處于正壓狀態，若不及時將此部分PVC 粉塵移走，會導致振動篩發生“滿篩”現象，即PVC 粉料從成品篩粗料口排出，造成大量浪費，嚴重影響干燥系統的正常運行。為此在工藝設計時將集料斗內的粉塵通過管路引至流化床旋風分離器入口進行處理，由于集料斗在干燥一樓，旋風分離器在干燥五樓，兩者距離較大，導致管路過長，且存在大量彎頭。在實際運行過程中，多次出現堵管現象，為此需要離心干燥系統停車進行處理，嚴重影響到PVC 產量，集料斗排氣方式改造流程示意圖見圖4。

2.4.2 改造措施

為解決排氣管路堵塞導致干燥系統停車問題，將彎管改為直管，減少彎頭數量，同時在樓層之間的排氣管路增加了透明軟管連接，既減少堵管的概率，又可在堵管時便于查找清理；另外還在集料斗頂部增加了自動式脈沖除塵器，排氣管路發生堵塞時，將集料斗切換到脈沖除塵器側進行排氣，這樣在干燥系統不停車的情況下就可對排氣管路進行清理，避免了離心干燥系統因排氣管路堵塞停車的情況，大大提高了PVC 產量，同時避免了PVC 粉料的浪費。

圖4 集料斗排氣方式改造流程示意圖

3 結語

針對PVC 離心干燥系統生產運行中遇到的各種問題，海灣化學經過一系列的技術改造，使生產運行處于穩定，生產能力達到甚至超過了設計要求，產品質量大大提升，整個系統操作也得到了明顯優化。