羅代晏，盧主楓，李玉剛 ，楊 霞

（1.甘肅銀光聚銀化工有限公司，甘肅白銀 730900；2.青島科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與化工研究所，山東 青島 266042）

聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)以電石法懸浮聚合工藝為主，該工藝獲得的PVC漿料在經(jīng)過(guò)離心機(jī)脫水后，根據(jù)樹(shù)脂型號(hào)的不同，樹(shù)脂含濕量為8%～25%，而樹(shù)脂干燥后的成品，一般要求揮發(fā)分（包括水分）為0.40%～0.45%，以保證加工制品不出現(xiàn)氣泡等缺陷[1]。樹(shù)脂干燥是PVC生產(chǎn)過(guò)程中能量消耗最大的工序[2]。

國(guó)內(nèi)外常用的PVC樹(shù)脂干燥工藝有以下幾種。

（1）氣流-沸騰床二段干燥技術(shù)。其缺點(diǎn)是設(shè)備多，不連續(xù)，干燥產(chǎn)品質(zhì)量差，能耗高，干燥1 t PVC約耗蒸汽1.2 t。

（2）臥式內(nèi)加熱沸騰床干燥技術(shù)。其缺點(diǎn)是床體龐大，設(shè)備臺(tái)數(shù)多，一次投資大，物料在床內(nèi)容易滯留、分解，影響產(chǎn)品質(zhì)量；優(yōu)點(diǎn)是能耗低，干燥1 t PVC約耗蒸汽0.1 t。

（3）旋風(fēng)干燥技術(shù)。與上述2種工藝比較，設(shè)備臺(tái)數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一次投資少，安裝占地面積小。可連續(xù)生產(chǎn)，能耗介于上述2種工藝之間，干燥1 t PVC 約耗蒸汽 0.40～0.52 t[3]。

1 PVC樹(shù)脂干燥流程

甘肅銀光聚銀化工有限公司樹(shù)脂干燥工序采用的是旋風(fēng)干燥技術(shù)，該技術(shù)采用“直流段+旋風(fēng)段”的二段式旋風(fēng)干燥系統(tǒng)，流程示意見(jiàn)圖1。來(lái)自離心機(jī)的PVC樹(shù)脂濾餅經(jīng)螺旋加料器連續(xù)送入直管氣流干燥塔，與塔底送入的以熱空氣為載體的熱源，在氣流管內(nèi)高溫閃蒸，濕物料和熱空氣進(jìn)行快速熱質(zhì)傳遞，樹(shù)脂在此脫去大部分水；然后熱風(fēng)攜帶樹(shù)脂從直流段氣流塔頂部出來(lái)，沿切線方向進(jìn)入旋風(fēng)干燥器，在低溫下（約五十?dāng)z氏度）進(jìn)行深度脫水。

圖1 PVC樹(shù)脂干燥流程示意圖

由圖1可見(jiàn)，在整個(gè)干燥工序中，空氣加熱器是將蒸汽的熱量傳遞給由鼓風(fēng)機(jī)取自環(huán)境的空氣，形成熱風(fēng)進(jìn)而帶入干燥系統(tǒng)脫除漿料中水分的關(guān)鍵設(shè)備，其傳質(zhì)傳熱效率，直接影響了PVC產(chǎn)品的能量消耗。

該公司的空氣加熱器采用二段板式換熱器，前段為空氣預(yù)熱段，所用熱媒為后段蒸汽冷凝水。后段為空氣加熱段，所用熱媒為中壓蒸汽。該換熱器效率高，充分利用了蒸汽冷凝水的熱量，節(jié)能效果十分顯著。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于中壓蒸汽管網(wǎng)不穩(wěn)定，導(dǎo)致空氣加熱器的氣錘現(xiàn)象非常嚴(yán)重，往往運(yùn)行3個(gè)月左右就要停車維護(hù)，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)。因此，對(duì)其進(jìn)行改造。

2 空氣加熱器的改造

2.1 改造前的流程

空氣加熱器改造前的工藝流程示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 空氣加熱器流程示意圖

冷空氣經(jīng)過(guò)濾器由鼓風(fēng)機(jī)送入板式換熱器前段（1），由后段（2）的蒸汽冷凝水加熱；加熱后的空氣進(jìn)入板式換熱器的后段（2），由中壓蒸汽加熱至125～140℃，送入氣流干燥塔干燥PVC顆粒。蒸汽在進(jìn)入后段的時(shí)候一般分為多股同時(shí)進(jìn)料。

2.2 改造方案及相關(guān)計(jì)算

由于空氣加熱器產(chǎn)生汽錘的主要原因是蒸汽不穩(wěn)定，可以采用的改造方案有，（1）穩(wěn)定蒸汽；（2）冷凝水增加疏水閥；（3）增加冷凝水中間罐。

方案1沒(méi)有能量損失，但需要新增精密的閥門(mén)、儀表，投資費(fèi)用較大；方案2和3改造原理相同，都會(huì)造成冷凝水壓力下降，能量會(huì)有部分損失，但如果只增加疏水閥，一旦疏水效果不好，依然會(huì)產(chǎn)生汽錘，又因?yàn)槔淠虚g罐設(shè)備簡(jiǎn)單且可以利舊。因此，將方案2和3相結(jié)合，并對(duì)中間冷凝水罐的壓力選擇進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算流程見(jiàn)圖3。

蒸汽壓力為0.5MPa，冷凝水的回水壓力0.2MPa，因此冷凝水中間罐的壓力應(yīng)為0.2～0.5 MPa，表1給出了冷凝水中間罐壓力不同時(shí)損失的蒸汽量。

表1 冷凝水中間罐壓力不同時(shí)損失的蒸汽量

顯然，中間罐的壓力越低，能量損失的越多，在同樣壓力情況下，冬季比夏季損失的要多，但冬夏二季的損失量比是一樣的，當(dāng)中間罐的壓力從0.5 MPa（不變化）降低到0.2 MPa時(shí)，能量損失從零增加到6%，見(jiàn)圖4?？梢?jiàn)中間罐的壓力越高，即空氣加熱器到中間罐的壓降越小，中間損失的能量越少。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

圖4 中間罐壓力變化時(shí)能量損失比

控制中間罐的壓力為0.35 MPa，空氣加熱器多消耗2.6%左右的能量，即每萬(wàn)標(biāo)方空氣多耗蒸汽（17.08+11.79）÷2=14.435（kg/h），若以需要加熱的空氣流量為3.5×104Nm3/h計(jì)，全年多耗蒸汽3.5×14.435×7 200=364（t），若每噸蒸汽按 100元計(jì)，則全年增加成本3.64萬(wàn)元。若按空氣加熱器因汽錘現(xiàn)象3個(gè)月停車維修1次，每次停產(chǎn)按 3天計(jì)，則全年停產(chǎn)12天，則年產(chǎn)12萬(wàn)t PVC全年（生產(chǎn)時(shí)間以300天計(jì)）減少產(chǎn)量 120 000/300×12=4 800（t），以每噸5 000元計(jì)，少收入2 400萬(wàn)元，尚有設(shè)備維修費(fèi)用及開(kāi)停車的原料損失。比較可見(jiàn)，停車維修的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多消耗的蒸汽量。

另外，在工藝改造中，設(shè)備盡量利舊，盡可降低改造費(fèi)用。

2.4 改造后的流程及效果

空氣加熱器改造后的流程見(jiàn)圖5，蒸汽通過(guò)空氣加熱器（2）段后，進(jìn)入飽和凝水中間罐，罐頂部設(shè)置換熱器，用循環(huán)水將降壓閃蒸出來(lái)的二次蒸汽冷凝，罐頂部通氮?dú)饪刂茐毫Σ坏陀?.35 MPa。中間罐及換熱器都是利舊設(shè)備，整個(gè)改造沒(méi)有新增設(shè)備。

2013年6月，空氣加熱器改造完成投用，至今已運(yùn)行五個(gè)多月，未發(fā)生汽錘現(xiàn)象。

［1］嚴(yán)福英主編.聚氯乙烯工藝學(xué)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990.

［2］郝文生，劉季敏.懸浮法聚氯乙烯干燥裝置簡(jiǎn)介，中國(guó)氯堿，2006，（1）：33－35.

［3］鄭石子，顏才南，胡志宏，等.聚氯乙烯生產(chǎn)與操作.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.