PVC生產節能問題研究

張朋飛

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

隨著中國經濟的快速發展，建筑行業大力推廣使用節能建筑材料，聚氯乙烯產能增長迅速。與此同時，在資源和環境方面的矛盾也日趨尖銳。2017年8月《水俁公約》在中國的正式實施，國內PVC行業節能、環保方面將面臨更大壓力。不斷優化改進聚氯乙烯生產工藝，降低能耗減少浪費，實現清潔環保生產將是日后發展的必然趨勢。同時面對市場形勢和同行企業激烈競爭，堅持不斷改進、不斷創新，通過科學論證、精細管理、實驗摸索，實施有效節能降耗措施，才能進一步提升競爭力。

1 工藝現狀分析

1.1 無離子水入料過程

70 m3聚合釜懸浮聚合過程多采用美國古德里奇公司工藝技術，即入料采用等溫水加料工藝，水作為連續相從釜底加入，冷去離子水和熱去離子水按照工藝要求有DCS的指令按比例加入，當加料結束時，釜內溫度即達到反應溫度。以生產SG5型PVC樹脂為例，去離子水加入量約29 t，反應溫度為57℃，熱水槽水溫一般控制在90℃左右，冷水槽來水溫度約30℃（隨季節有所差異）。去離子水入料流量在120 m3/h，冷、熱水加料泵規格型號（LY80-400 A Q=171 m3/h，H=184 m，132 kW），每釜運行時間約20 min。

1.2 冷卻系統

VCM聚合時能否有效地將聚合熱導出，在一定程度上影響聚合釜的生產能力，70 m3聚合釜的傳熱有夾套和內冷卻擋板2路冷卻水分別承擔。釜夾套采用半圓管焊接在釜外壁，內擋板采用4根底部固定的圓形套管式擋板。后期有研究增加釜頂冷凝器的不少廠家，有效的提高了釜的移熱能力，縮短了聚合釜生產周期。

1.3 汽提系統

經多家企業調研目前汽提系統生產裝置，多采用螺旋板換熱器進行冷、熱漿料的換熱，已經使用近10年。由于設備結構特性，螺旋板換熱器通道內有柱狀支撐，通道截面長寬比較大，通道兩側流速較慢，容易產生堆積，影響物料品質，引起產品質量波動，且清理困難。甚至整條生產線被迫停車進行檢修清理，各方面消耗明顯增加。

2 綜合節能措施實施

2.1 等溫水入料更改為純熱水入料模式

以生產SG5型樹脂為例，即控制熱水槽溫度為70℃左右，入料時僅啟動熱水泵進行加料，控制合適流速，保證加入時間不變。待各種助劑加入完畢后，保證釜內物料保持在（57±2）℃進入反應，運行近半年來效果非常好，整個生產過程未出現異常現象。此方法可減少一臺加料泵在線運行和維修保養，以PVC樹脂產能40萬t/a，減少一臺冷水泵運行計，則每年可節省用電8.71×105kW·h。熱水槽溫度由原先90℃控制到現在70℃左右，不僅能提高加熱介質與熱水的溫差，保證較高的換熱效果，提升加熱效率。同時也縮小了熱水槽與外界環境的溫差，減少部分熱損。需注意該方法對熱無離子水槽溫度控制有較高的要求，需設置相應溫度預報警，杜絕進料過程中聚合釜出現高溫、高壓或低溫情況。

2.2 增加釜反應移熱能力

受中溫帶大陸性氣候影響，冬季寒冷，夏季炎熱，聚合釜冷卻水在夏季溫度相對偏高，移熱效率降低。在對去離子水源頭情況統計時，數據顯示其溫度受四季影響變化也較大，最大溫差能夠達到20℃。為此增加了一臺換熱裝置，將釜攪拌軸封水降溫至15℃，增加釜移熱能力約3.15×108J，反應時長能夠縮短約5 min/釜，以PVC樹脂40萬t/a計，可節省釜攪拌運行時長約1 660 h，折合每年減少用電2.2×105kW·h。并且根據調整前后反應過程和跟蹤的樹脂指標均無明顯變化，下游使用正常。

2.3 汽提系統

經過調研和交流，引進了一種采用矩形設計，內部流道流體阻力小，不易產生積料的寬流道換熱器，是專門為含有纖維或固體顆粒的特殊工藝介質而設計，既保留了板式換熱器傳熱效率高、體積小等優點，又具有列管式換熱器承壓高、耐高溫的特點，是一種合理好用的換熱器。通過運行數據統計，其具有相比原螺旋板式換熱器換熱效果好，可提高入塔漿料溫度、降低出塔漿料溫度。實現后工序離心機平穩運行，節約汽提塔蒸氣消耗。換熱器內部不容易積料，提高生產系統運行平穩性，減少出現雜質波動頻次，延長停車清理周期等優點。運行數據見表1。

通過數據對比，寬流道換熱器已經投入一定時間后，相比原螺旋板換熱器換熱效果明顯，冷熱漿料進出口溫差均在50℃左右。增加了漿料進塔溫度約20℃，降低蒸氣消耗。降低了漿料進離心機溫度約20℃，為干燥工序離心機平穩運行提供有力保證。從換熱器進、出口漿料的壓力變化上看，壓差均有所升高，說明換熱器內部流道中隨著運行時間的延長，也有積料情況，但明顯要好于螺旋板換熱器。僅蒸汽消耗一項，以40萬t/a的產能計算，即可節省蒸汽約4.0×104t，大大降低了生產運行成本，減少了能耗。

表1 運行數據對比

3 結語

目前，聚氯乙烯的生產工藝已經相當成熟，配方體系、漿料處理、廢水廢熱綜合利用等環節都已進行過多次技術改進。但各廠家生產中的能耗始終存在一定差距，在日常運行中多注意細節管理，根據環境變化調整控制指標，優化生產工藝，合理配備裝置設備，減少不必要的浪費，才能實現高產低耗，從而更好發揮裝置的節能作用。