降低聚氯乙烯生產過程中能源消耗措施

呂彥玲

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

在“2030年碳達峰，2060年碳中和”目標下，綠色發展與高效發展成為中國能源體系建設的未來方向。降耗減碳是聚氯乙烯行業高質量健康發展的重要保障。

唐山三友氯堿有限責任公司（如下簡稱氯堿公司）成立于2005年，主要生產燒堿、聚氯乙烯樹脂等產品，其中燒堿53萬t/a、聚氯乙烯樹脂43.5萬t/a、專用樹脂9萬t/a。

1 降低能源消耗的措施

氯堿公司始終秉承節能低碳的能源管理理念，健全能源體系，完善計量管理制度，借鑒國際、國內領先的新技術、新裝備，不斷優化工藝流程。同時將能耗指標計劃與考核同步進行，加大考核力度，把節能工作真正落到實處。

1.1 引入新技術和新設備

大力推廣應用新工藝新技術，壓縮高耗能設備，對資源消耗高，環境污染嚴重的技術和設備進行改造和淘汰，優先選用技術先進，能源資源利用率高、污染物產生量小的清潔工藝和設備，嚴格按照標準配備、使用環境設施和設備，實現生產現場環境保護規范化管理。同時，積極參與行業對標，借鑒國際、國內領先的技術裝備，不斷優化工藝流程，提升生產裝置自動化與智能化水平，降低資源、能源消耗。

（1）流化床節能技術

原有聚氯乙烯生產工藝中，聚合一期干燥共有三條干燥線，均采用氣流旋風工藝技術，已經使用十余年。因工藝設備落后，在正常生產過程中存在耗能高，部分PVC產品出現雜質偏高的現象，降低了產品優級品率。受此影響，車間只能定期對氣流塔、干燥床進行清理。

參考氯堿公司聚合二期使用的干燥流化床的運行效果，流化床干燥系統蒸汽、動力電較氣流旋風工藝能耗明顯下降，同時可充分利用燒堿裝置區域的副產蒸汽，降低蒸汽消耗，節約生產成本。此外，改用流化床干燥工藝技術后，可從根本上解決PVC粉塵問題。因此，氯堿公司通過技術改造，將一期氣流旋風干燥工藝改建成尼魯流化床工藝，實現了環保效益、經濟效益和社會效益的完美結合。

（2）汽提塔節能升級改造

氯堿公司聚合車間一期原有的穿流式篩板使用年限已達到十余年，運行過程中，出現雜質波動、成品樹脂殘留偏高等問題，后經對汽提塔拆檢，發現部分塔盤已經嚴重變形，導致運行中塔盤上布液不均勻，形成偏流，造成樹脂質量波動。此外，穿流式篩板塔在運行中還存在蒸汽消耗偏高、生產SG-8型樹脂消泡劑用量大等問題。

結合實際工況將聚氯乙烯漿料汽提塔由穿流式篩板塔改為溢流堰式汽提塔。配套增加出塔緩沖罐、出塔漿料泵等附屬設備，利用一期聚合汽提塔冷凝器、汽水分離器等配套設備，實現總體汽提工藝的優化，實現年節能上千噸標準煤。

1.2 優化生產工藝，實現節能降耗

（1）回收母液水，降低水量消耗

聚氯乙烯生產過程中耗用大量的純水，同時產生大量的離心母液水[1-3]。經計算，聚合車間母液水產出量約為3000 t/d，均排入無機廢水系統，造成了水資源的浪費。聚合一車間一二三期泵機封水、汽提塔沖洗水、倒槽沖洗水、過濾器沖洗水、聚合釜出料釜大量沖洗水及管道沖洗水均為工業用水，用量約2000 t/d。通過工藝改進，將離心母液水進行回收，經高精度過濾器過濾，其含固量等達到聚合用水標準后，用于聚合工序的機封水與汽提塔沖洗水，將剩余母液水1000 t/d送往乙炔車間用于發生器補水，提高母液水回收再利用，節約工業用水。具體實施方法如下。

一二期利用一期冷水罐做母液水罐，二期冷水罐供一二期同時使用。車間一二期母液水經過濾筒式濾器一次過濾后進入一期冷水罐。母液水由新增熱水泵打出，通過回流控制，保持壓力穩定，經線纏繞式過濾器二次過濾后，替代原大量沖洗水，供一二期使用。

三期利用汽提塔沖洗水槽做母液水罐，車間三期母液水經過濾筒式濾器一次過濾后進入母液水罐。母液水由新增熱水泵打出，通過回流控制，保持壓力穩定，經線纏繞式過濾器二次過濾后，替代原大量沖洗水，供三期使用。

其中一二期和三期的母液水管設置連通管，將剩余的1000 t/d母液水送往乙炔車間供發生器的補水，大幅度降低了水的消耗。

（2）副產蒸汽高效利用，降低蒸汽消耗

2012年以后的擴建項目中全部配套新型蒸汽式合成爐，改變傳統爐型熱水換熱模式，將氫氣、氯氣燃燒過程放熱產生低壓蒸汽，并輸送至聚合車間汽提、干燥工序替代外網蒸汽使用，有效降低外網蒸汽用量，達到了降低能耗的目的。

（3）溴化鋰機組回收熱能

單體轉化工序和燒堿合成工序產生大量反應熱，需大量冷卻水進行冷卻，擴散到環境當中，造成能源浪費。通過采用溴化鋰制冷技術，利用轉化、合成熱水余熱制冷技術回收生產中的余熱，生產7℃冷凍水供生產冷卻需要?？晒澥〈罅侩娔?，達到能量綜合利用目的，經濟效益較好。同時，溴化鋰制冷機組具有全自動控制、運行穩定、節約電能、噪音小等優點，在制冷技術上具有先進性。

1.3 強化運行管理

（1）管理體系的建立

建立健全能源管信息化平臺，通過采集企業在日常生產經營活動中涉及的電、水、蒸汽等各類能源的消耗數據，監控和分析企業在各重點用能工序和用能設備的用能狀態和能源利用效率，并建立用能考核機制，改善用能方式、提高用能效率、杜絕能源浪費、降低能源消耗，最終實現能源精細化管理和節能降耗的目標。

氯堿公司依托現有的調度網系謀劃統構建全廠能源管理中心，實現能源數據統一管理以及能源成本分析。利用能耗分析模型對用能管理提供數據支撐，為改進和優化能源平衡尋找最佳切入點，提高能源利用率和管理效率，增強企業競爭力。

（2）體系運行優化

依托公司數字化調度網絡，對生產工藝流程的監管和對各生產板塊的關鍵數據整合，實現對全廠水電汽和原材料等資源的錯峰調整、合理匹配，以達到生產效益最大化。

根據燒堿系統各期電解槽離子膜換膜周期不同，結合實際生產運行負荷，建立電解槽運行評價系統。依托調度網絡實時關注直流電耗運行狀況，2021年5-9月燒堿一期完成電解槽優化改造，電流效率達到最優，在生產低負荷運行狀況下，科學匹配各期電解槽運行負荷，充分利用一期電解槽效率高的優勢使其處于高負荷運行狀態，最大程度降低直流電耗和燒堿系統綜合能耗。

在完善蒸汽計量的基礎上，充分利用蒸汽合成爐的產能，調整一期/四期鹽酸產比，提高副產蒸汽產量，并將此項指標納入生產考核，提高副產蒸汽產量的同時降低外網蒸汽使用量，提高經濟效益。

2 實施綠色管理，發展循環經濟

2.1 構建循環經濟網絡

堅持提高資源利用率，加大科技創新投入，多次利用資源，構建內部循環系統，積極參與地區循環經濟建設，達到節能、降耗、增值和清潔生產等多重目標。

氯堿公司建立以過程控制為主，按照“減量化、再利用、資源化”為原則，三友集團在國內首創了“兩堿一化”的循環經濟模式，實現了以“產業鏈相互鏈接，廢棄物綜合利用，資源充分節約，環境清潔友好”為特點的綠色、可持續高質量發展。

通過兩堿一化循環經濟體系不僅降低了燒堿、次鈉等產品的銷售壓力，也解決了電石渣漿、含硝淡鹽水等副產品的處理難題，形成強大的競爭力。

2.2 企業間物料及能源梯次利用

純堿公司生產過程中產生蒸氨廢液回收用于氯化鈣生產，氯化鈣生產過程中的副產淡鹽水用于純堿公司化鹽；廢堿渣制成堿渣脫硫劑用于熱電公司煙道氣脫硫，碳化回收水補充熱電公司生產原水；同時利用曹妃甸海水淡化排廢濃海水，作為原鹽補充。PVC生產過程中排廢電石渣漿替代石灰乳用于純堿公司生產，同時用于化纖公司的污水處理；副產的次氯酸鈉用于粘膠短纖維漂白、鹽酸用于熱電公司除鹽水生產。化纖公司副產芒硝與氯堿公司副產淡鹽水混合后用于純堿公司濃海水脫鈣，其廢堿液供給硅業公司中和廢酸液。實現了企業間物料、能源的梯次利用。

2.3 公司集團內部“小循環”融入區域發展“大循環”

三友集團循環經濟不斷豐富完善，構建了從企業內部的“小循環”到南堡園區內企業之間、產業之間的“中循環”再到曹妃甸區域內行業之間的“大循環”。熱電公司作為南堡開發區供汽供熱主體，向區內各企業供應蒸汽和熱源，并承擔開發區居民生產生活用熱及部分用電任務；利用首鋼京唐鋼鐵有限公司海水淡化排廢濃海水、天津等周邊氯堿企業電石渣生產純堿；氯堿公司為天赫鈦業、三孚硅業提供液氯等生產四氯化鈦、三氯氫硅等；三友純堿公司生產的堿渣脫硫劑積極向曹妃甸區域及周邊發電企業推廣。

3 效益分析

氯堿公司積極參與同行業對標，借鑒國際、國內領先的新技術裝備，不斷優化工藝流程，提升生產裝置自動化與智能化水平，降低資源、能源消耗，獲得了社會效益和經濟效益雙重豐收。

3.1 提升產品質量

通過引入新技術、新設備，解決了樹脂產品雜質波動、成品樹脂殘留偏高等問題。改造前后樹脂的優級品率見表1。

表1 樹脂優級品率匯總%

3.2 減少動力電消耗

一期尼魯流化床工藝實施后，經實際測算，原有旋風干燥系統平均耗電功率在2140 kW，而18萬t/a尼魯流化床干燥系統實際工作功率為900 kW，實際運行節電1240 kW。年生產運行時間以8000 h計，每年節電992萬kW·h。

3.3 降低蒸汽消耗

（1）引入新技術降低蒸汽消耗

一期尼魯流化床工藝實施運行后，節約了蒸汽的耗用量，尼魯流化床噸PVC蒸汽消耗降低0.2 t，按15萬t/a樹脂處理能力計算，項目實施后全年節約蒸汽3萬t。

（2）優化經濟運行節約蒸汽消耗

通過優化調配燒堿車間熱水與蒸汽合成爐，提高副產蒸汽用量，降低樹脂耗蒸汽用量，具體數據見表2和表3（因2021年7-9月生產低負荷運行，數據不具可比性）。

表2 2020年副產蒸汽產量

表3 2021年副產蒸汽產量

通過調配合成爐運行，提高了副產蒸汽的用量，降低了PVC蒸汽單耗，表2及表3中數據可以看出2020/2021年1-6月PVC蒸汽單耗分別為0.632 t/t和0.612 t/t，上半年樹脂產量為19.22萬t，節約蒸汽消耗3844 t。

3.4 節約用水

聚合車間離心母液水回用項目實施后，每天可回收離心母液水3000 t，其中2000 t替代工業用水用于聚氯乙烯生產中的沖洗用水，另外1000 t代替生產水用于乙炔車間的發生器補水。離心母液水回收項目的實施，降低了工業用水的消耗。

4 結語

化工企業生產運營中，規范能源消耗管理，全面系統地策劃、實施、檢查和改進各項能源管理活動，剖析生產環節中的問題，通過引用新技術、新設備，工藝改造，精細化管理等措施，降低能源消耗，提升企業效益，為實現能源轉型和雙碳目標做出貢獻。