氯乙烯壓縮精餾過程中自動排水系統(tǒng)優(yōu)化改造

（天辰化工有限公司，新疆石河子市，832000）滕永戰(zhàn) 孫旺盛 王各義

在我國，約80%氯乙烯單體采用電石法生產(chǎn)，由于我國的特殊能源結(jié)構(gòu)，以煤炭資源為依托的電石法聚氯乙烯（簡稱PVC）生產(chǎn)工藝是中國聚氯乙烯行業(yè)的主流工藝。近年來，國內(nèi)電石法聚氯乙烯生產(chǎn)迅猛發(fā)展，隨著國內(nèi)聚氯乙烯產(chǎn)能的迅速提升，聚氯乙烯安全生產(chǎn)已成為PVC行業(yè)關(guān)注的焦點問題。2018年11月28日凌晨，河北盛華化工有限公司氯乙烯泄漏擴散至廠外區(qū)域，遇火源發(fā)生爆燃。2019年4月24日，內(nèi)蒙古伊東集團東興化工有限責(zé)任公司氯乙烯氣柜泄漏，擴散至電石冷卻車間遇火源發(fā)生燃爆事，這兩起事故直接原因是氯乙烯氣柜出現(xiàn)卡頓、傾斜導(dǎo)致大量氯乙烯氣體沖破氣柜水封泄漏擴散，遇火源發(fā)生閃燃，造成人員傷亡和設(shè)備損害，給社會帶來惡劣的影響。因此，隨著國內(nèi)PVC行業(yè)氯乙烯氣柜泄漏事故頻發(fā)，一次次的對全國PVC行業(yè)安全生產(chǎn)敲響了警鐘。氯乙烯壓縮精餾過程作為聚氯乙烯生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié)，起到承上啟下的重要作用。在氯乙烯生產(chǎn)中的安全問題越來越成為人們關(guān)注的問題。

1 氯乙烯含水的主要來源及危害

1.1 氯乙烯含水的主要來源

氯乙烯合成中，水洗和堿洗是必不可少的工序，而且目前沒有有效的氯乙烯連續(xù)生產(chǎn)緩沖裝置，而濕式氣柜作為緩沖裝置又使用水封鐘罩結(jié)構(gòu)，難以避免氯乙烯氣體含水。

1.2 氯乙烯含水的危害

氯乙烯中水分的存在，可水解低分子過氧化物（由氧與氯乙烯生成的）而產(chǎn)生氯化氫（遇水變鹽酸）、甲酸、甲醛等酸性物質(zhì)；副反應(yīng)速度呈幾何增長，鹽酸和鐵離子含量幾乎與水含量成正比關(guān)系；這些酸性物質(zhì)將使設(shè)備腐蝕，并生成鐵離子Fe3+，后者將容易使聚合后的樹脂色澤變黃或成為黑點。

酸性物質(zhì)含量過高會破壞聚乙烯醇分散體系，消耗大部分分散劑，造成顆粒變粗，影響產(chǎn)品顆粒形態(tài)；使PVC大分子中存在過氧化物鏈，使其分解溫度降低，在精餾系統(tǒng)中易分解為氯化氫、甲醛、一氧化碳，并降低VCM的PH值。

鐵離子的存在，將促進氧與氯乙烯生成過氧化物，過氧化物在重復(fù)上述過程的同時，在鐵離子和酸的存在下還會引發(fā)氯乙烯的聚合，生成聚合度較低的聚氯乙烯（易造成管道設(shè)備堵塞，主要是精餾系統(tǒng)設(shè)備、管線）；會延長反應(yīng)的誘導(dǎo)期，減慢反應(yīng)速度，使PVC熱穩(wěn)定性變差、降低產(chǎn)品介電性能；還會參與有機過氧化物引發(fā)劑的反應(yīng)，消耗一部分引發(fā)劑，影響聚合反應(yīng)速度。

容易導(dǎo)致自聚物的增加，從而堵塞精餾設(shè)備和管線，需要檢修才能清理，影響正常生產(chǎn)。

容易形成酸性物質(zhì)，腐蝕設(shè)備管道，影響設(shè)備使用周期，還會造成安全隱患。

精餾尾氣冷凝器易結(jié)冰，影響換熱效果，增加成本和能耗。

2 改造前氯乙烯壓縮精餾排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 氣柜水封排污現(xiàn)狀

氯乙烯氣柜設(shè)有三個水封，其中兩個合成系統(tǒng)水封，一個精餾系統(tǒng)水封，操作工每小時對水封罐進行排水，由于水封罐未設(shè)置液位計，操作工只能使用木榔頭敲擊判斷液位，且因人而異，有時會將氯乙烯氣體排出，嚴重時可能導(dǎo)致氯乙烯泄漏，存在人員中毒及火災(zāi)爆炸風(fēng)險。（工藝流程如圖1所示）

圖1 氯乙烯氣柜工藝流程簡圖

2.2 精餾系統(tǒng)排污現(xiàn)狀

氯乙烯精餾工段現(xiàn)有兩條生產(chǎn)線，一二期各有86m3油水分離器及48m3分水槽各1臺，由于液體氯乙烯的密度為947.1kg/m3，水的密度為1 000kg/m3，氯乙烯在水中的溶解度不大，可借助密度差進行分層，通過操作工手動操作，每小時對油水分離器及分水槽進行排水，排放后的水進入氯乙烯集水槽，集水槽夾套間通97℃水加熱回收水中的氯乙烯，排水時一只手操作閥門，另一只手放在排水管線上感知管線溫度，當(dāng)有液態(tài)氯乙烯排出時，管線溫度會急劇下降，此時認為水已排干凈，操作工迅速關(guān)閉閥門。此排水方法對操作工要求較高，且因人員感知不同，排水量也不同，排水較少時造成氯乙烯單體含游離水，進入低塔后會造成塔盤自聚堵塞，設(shè)備管線腐蝕等。改造前工藝流程簡圖2。

圖2 氯乙烯精餾系統(tǒng)改造前工藝流程圖

3 改造后氯乙烯壓縮精餾排水流程及運行

3.1 氣柜水封排污改造

對氯乙烯氣柜水封加裝液位計，實時監(jiān)控氣柜水封液位，避免液位過高造成氯乙烯氣柜進口管線造成液封，從而導(dǎo)致壓縮機進口管線抽負壓。將現(xiàn)有水封排污接至低位槽，水封排污閥常開，通過液位控制實現(xiàn)自動控制。當(dāng)液位達到50cm時打開低位槽排污閥，排污至低位槽液位達到20cm時關(guān)閉低位槽排污閥。低位槽采用97℃熱水夾套升溫的方式回收排污水中溶解的氯乙烯。如水封液位上升則可能是水封排污有堵塞現(xiàn)象，通過疏通排污的方式保證水封中不存水。這樣既避免了員工操作失誤可能導(dǎo)致的氯乙烯泄漏造成中毒、火災(zāi)爆炸現(xiàn)象，也能從一定程度上減輕氯乙烯對人體的毒害，降低了罹患職業(yè)病的風(fēng)險。改造后的工藝流程簡圖見圖4。

圖3 氯乙烯氣柜改造后工藝流程圖

3.2 精餾系統(tǒng)排水自動化改造

對精餾現(xiàn)有排水系統(tǒng)進行改造，將油水分離器及分水槽現(xiàn)有排污手閥更改為氣動閥，設(shè)置排污時間間隔為1h，油水分離器與分水槽排污先后差30min，這樣既保證每小時排污一次頻次要求，也能保證分水槽與油水分離器按順序及頻次進行排污。油水分離器及分水槽通過液位及壓力控制實現(xiàn)自動排污。排污時，當(dāng)集水槽壓力上升至0.1Mpa時即可認為分水槽或者油水分離器水已排完，此時系統(tǒng)自動關(guān)閉排污氣動閥。當(dāng)集水槽液位達到70cm且集水槽壓力小于0.02Kpa時，即可認為集水槽中氯乙烯回收完畢，此時打開集水槽外排閥進行排水，當(dāng)液位排至10cm時，排水完成，系統(tǒng)自動關(guān)閉集水槽排污閥。改造前全部為手動控制，排污時長及集水槽外排全部靠操作工進行，排污過多會造成排污管線凍堵。改造后加裝了氣動閥且在氣動閥后加裝了溫度計。當(dāng)排污時間過長時中控DCS畫面提示“排污凍堵，請檢查”字樣。防止因排污量大造成管線凍堵現(xiàn)象。改造后工藝流程如圖4。

圖4 氯乙烯精餾系統(tǒng)改造后工藝流程圖

從長遠來看，結(jié)合我國富煤少油的資源特點，電石法PVC生產(chǎn)將長期存在。近年來氯乙烯生產(chǎn)事故頻發(fā)，對電石法生產(chǎn)PVC影響巨大。因此，為了電石法PVC持續(xù)發(fā)展，增強電石法PVC的產(chǎn)品競爭力。提高電石法生產(chǎn)PVC過程自動化控制，是企業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。電石法PVC生產(chǎn)廠家必須加快自動化改造才能在未來越發(fā)嚴峻的安全環(huán)保形勢下站穩(wěn)腳跟。