廢水汽提塔運行不穩定的原因和優化改造

白文彥，趙省軍，鄭亞娜

（陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 榆林719319）

陜西北元化工集團股份有限公司100萬t/a聚氯乙烯項目，有2套處理能力8 m3/h廢水汽提處理裝置，聚合和供料回收產生的含氯乙烯廢水，送入供料回收廢水罐通過廢水汽提進塔泵送往廢水汽提塔，經廢水汽提塔處理后氣相氯乙烯送至回收氣柜回收，廢水通過廢水汽提塔出塔泵送往干燥母液水池。該裝置自開車以來，廢水汽提塔運行不穩定，經處理后的廢水含氯乙烯經常大于36 mg/m3，原設計根據（GB 16279-1966）《大氣污染物綜合排放標準》要求含氯乙烯指標＜36 mg/m3，為解決這一問題，公司通過一系列改造，提高了廢水汽提塔穩定運行時間，降低了廢水中氯乙烯含量，達到國家排放標準，減少了廢水對環境的污染。

1 工藝流程及原理

聚合和供料回收等產生的含氯乙烯廢水，進入供料回收廢水罐內，廢水通過廢水汽提進塔泵，經廢水過濾器過濾，板式換熱器換熱后進入廢水汽提塔中。底部上升的蒸汽與塔頂進入的廢水逆流接觸，將廢水中氯乙烯脫出，形成氯乙烯和蒸汽的混合氣體，利用氯乙烯和水的沸點不同，塔頂冷凝器將蒸汽冷凝回流入塔內，而不凝的氯乙烯氣體回收到氣柜再次利用[1]，最后由廢水汽提出塔泵將脫除氯乙烯氣體的廢水經板式換熱器換熱后送往干燥廢水池，工藝流程示意圖見圖1。

圖1 廢水汽提塔工藝流程示意圖

2 “魚骨刺”分析

魚骨刺圖能夠清晰、明確梳理出造成廢水汽提塔不穩定運行的的主要原因，見圖2。

圖2 廢水汽提塔不穩定運行的原因排查方案“魚骨刺圖”

3 廢水汽提塔運行不穩定的原因分析

3.1 人的因素

廢水汽提塔塔盤溫度低、進塔流量低等，若崗位操作人員不能及時發現或處置不到位，造成廢水中氯乙烯不能很好揮發脫除，廢水中氯乙烯含量高。

3.2 機的因素

3.2.1 板式換熱器堵塞

廢水通過廢水進塔泵經板式換熱器進入廢水汽提塔，廢水中夾帶的PVC顆粒會沉積在板式換熱器內部堵塞板換，導致進水流量變小，與廢水汽提塔脫除后廢水不能很好的進行傳質傳熱，影響廢水汽提塔沸騰，且進水不均勻易導致板式換熱器密封墊損壞，廢水進出水互串造成廢水汽提處理不能連續、穩定運行，處理后的廢水中氯乙烯含量高。

3.2.2 進塔流量計堵塞或卡阻

廢水汽提塔進水流量、塔底液位依靠進塔浮子流量計進行串聯調節控制。有時進塔流量計浮子堵塞或卡入物料，若崗位人員判斷不到位，會導致廢水汽提塔進塔流量偏高或偏低，造成塔底液位不穩定、廢水在汽提塔沸騰不好和塔溫波動等，也會造成廢水汽提塔運行不穩定，處理后的廢水氯乙烯含量高。

3.3 PVC料的因素

原設計廢水罐進口無過濾器等沉降設備，導致進入廢水罐中的廢水中夾帶的PVC顆粒沉積在廢水罐底部，造成廢水汽提進塔泵進口堵塞，抽水量不足，使得進塔流量低，塔底液位不穩定，進塔蒸汽出現浪費，增加了塔頂冷凝器運行負荷，影響廢水汽提塔穩定運行，且廢水罐液位不能及時降低，還會造成回收管積水導致聚合釜出料回收壓力高，需停止聚合釜出料，降低釜的利用率。

3.4 法的因素

進塔流量計故障或堵塞、廢水泵不打壓或廢水罐液位計不準確等，造成廢水汽提塔進塔流量偏高或偏低，塔底液位波動大、廢水汽提塔沸騰不好、塔溫波動大，造成廢水汽提塔運行不穩定。

3.5 環的因素

運行過程中要求廢水汽提塔塔盤溫度在90~110℃，通過板式換熱器換熱后的進水指標：一期55~60℃、二期60~65℃，因廢水汽提塔進塔水溫度偏低和塔底液位不穩定，導致廢水進入廢水汽提塔內不能很好的沸騰，造成廢水汽提塔出水氯乙烯含量＞36 mg/m3，達不到原設計標準，具體數據見表1。

表1 廢水汽提塔改造前出水氯乙烯含量數據檢測

4 優化改造

4.1 人的因素管控

嚴格落實DCS人員和崗位人員巡回檢查，加強對異常指標判斷和廢水汽提塔運行不穩定操作的針對性培訓，提高工藝系統控制水平和異常處置判斷能力。

4.2 機的因素管控

4.2.1 換熱器改造

針對廢水輸送中夾帶的PVC樹脂在廢水換熱器內堆積堵塞，導致換熱后的進塔廢水溫度低，將原板式換熱器改造為換熱面積為150 m2的螺旋板式換熱器，經過對換熱器改造，廢水汽提塔進塔廢水與出塔廢水能很好的進行熱量交換，進塔廢水溫度從50~55℃提高到62~75℃，提高了進塔廢水溫度，穩定了廢水汽提塔內廢水沸騰，處理后的廢水中氯乙烯含量＜36 mg/m3，改造工藝流程示意圖見圖3。

圖3 板式換熱器改造為螺旋板式換熱器工藝流程示意圖

4.2.2 進塔流量計更換

針對原浮子流量計在運行過程中易卡或堵塞，導致廢水進塔流量不穩定，造成廢水汽提塔運行不穩定，將廢水汽提塔進塔浮子流量計改造為電磁流量計，便于崗位人員對進塔廢水流量的監控和異常處置，確保了廢水汽提塔穩定運行。

4.3 積料管控

4.3.1 定期清理廢水罐內積料

廢水罐內部長周期運行的PVC沉積料，要求班組定期清理，不因罐底部積料導致廢水進塔泵抽水量降低，影響廢水汽提塔穩定運行。

4.3.2 廢水罐進口管線增加緩沖罐為降低進水中夾帶的PVC顆粒沉積在廢水罐內部，在廢水罐進水總管處增加分離罐，將氯乙烯廢水中含有PVC料在分離罐內沉淀與分離，固態PVC料在分離罐內沉淀，清水進入廢水罐，并定期對分離罐內PVC積料進行清理，避免了廢水泵和換熱器堵塞，穩定了廢水進塔流量。工藝流程示意圖見圖4。

4.4 法的因素管控

針對進塔流量計故障或堵塞、廢水泵不打壓或廢水罐液位計不準確等：（1）將進塔浮子流量計更換為電磁流量計；（2）將廢水進塔泵開式葉輪更換為閉式葉輪，并定期對葉輪部位堵塞物料進行清理；（3）每3個月對廢水罐液位計進行標定和清理液位計探頭黏附物，確保廢水進塔流量穩定。

4.5 環的因素管控

嚴格控制廢水汽提塔塔盤溫度指標在90~110℃，進塔廢水溫度指標＞65℃，并要求廢水汽提塔進塔流量＞2 m3/h，控制了塔盤溫度、進塔廢水溫度和進塔流量，處理后的廢水中氯乙烯含量＜36mg/m3。

4.6 其他管控措施

經過上述定期清理廢水罐內PVC積料、進口增加緩沖罐、更換換熱器、流量計等一系列的優化和改造措施，廢水汽提塔能連續穩定運行，廢水汽提塔處理后的廢水氯乙烯指標符合初始設計＜36 mg/m3要求，但是根據國家新標準GB 15581-2016《燒堿、聚氯乙烯工業污染物排放指標》，要求含氯乙烯指標＜10 mg/m3，對此公司在原改造基礎上繼續進行優化改造，具體如下。

圖4 廢水罐進水總管增加分離罐工藝流程簡圖

圖5 新增螺旋板式換熱器和涼水塔工藝流程簡圖

在原來新增板換出口管線又新增1臺換熱面積為25 m2的螺旋板式換熱器，進行傳質傳熱后，再次經新增1臺涼水塔進行換熱后，最后通過新增廢水輸送泵送往公用工程母液水處理，將處理后的廢水含氯乙烯指標從36 mg/m3降至10 mg/m3，符合國家標準，工藝流程示意圖見圖5。

表2 廢水汽提塔板換改造前后氯乙烯含量數據檢測表

表3 進一步增加換熱器和涼水塔后氯乙烯含量數據檢測表

5 改造后效果

（1）通過對廢水罐定期清理，進口管線增加分離罐，將氯乙烯廢水進一步沉淀與分離，以及將廢水汽提塔進塔流量計由浮子流量計改造為電磁流量計，便于對進塔廢水流量的監控，發現異常能及時進行調整處理。

（2）通過將廢水汽提進塔板式換熱器改造為螺旋板式換熱器，廢水汽提塔得到連續、穩定運行，提高了含氯乙烯廢水的處理能力，廢水汽提塔處理后的廢水符合初始設計含氯乙烯＜36 mg/m3，降低了環境污染，具體數據見表2。

（3）通過進一步增加螺旋板式換熱器和涼水塔，處理后的廢水含氯乙烯＜10 mg/m3，符合國家新標準，具體數據見表3。

6 結語

北元化工100萬t/a聚氯乙烯項目對廢水汽提塔經過一系列的優化改造，廢水汽提塔能連續穩定運行，廢水中氯乙烯含量符合國家新的排放標準要求，既取得良好的經濟效益，又取得了良好的社會效益。