趙 峰

（內(nèi)蒙古烏?；び邢薰?，內(nèi)蒙古 烏海016034）

1 概述

精餾作為氯乙烯精制處理的一個(gè)重要工序，其生產(chǎn)的連續(xù)性、穩(wěn)定性不僅關(guān)系到最終產(chǎn)品的質(zhì)量，而且對(duì)PVC 整個(gè)生產(chǎn)線的平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常存在著高、低塔以及再沸器使用一段時(shí)間后出現(xiàn)自聚的問(wèn)題，時(shí)間長(zhǎng)的不到1 年，短的半年左右，造成整個(gè)系統(tǒng)的處理能力下降，同時(shí)，還會(huì)使整個(gè)過(guò)程控制出現(xiàn)紊亂現(xiàn)象，壓力、溫度失控，液位波動(dòng)大等，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致停車。處理辦法通常是拆卸高、低塔，人工清理，不但廢時(shí)廢力，每次拆卸都會(huì)對(duì)塔體造成不同程度的損傷，有的單位在萬(wàn)不得己的情況下甚至備塔切換清理。因此，對(duì)其產(chǎn)生問(wèn)題的原因進(jìn)行認(rèn)真分析，并采取相應(yīng)的措施有效防止這一問(wèn)題的發(fā)生，將會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。

2 氯乙烯精餾基本生產(chǎn)工藝

自機(jī)后預(yù)冷器來(lái)的粗氯乙烯氣體，經(jīng)進(jìn)料冷凝器液化后，進(jìn)入低塔進(jìn)料中間槽，經(jīng)自控閥控制后，進(jìn)入低塔，除去其中的低沸點(diǎn)組分，再經(jīng)過(guò)自控（或屏蔽泵）后進(jìn)入高塔，以除去其中的高沸點(diǎn)組分，其中，低塔餾出的低沸點(diǎn)物進(jìn)入低塔頂冷凝器、低塔頂尾凝器，冷凝的氯乙烯作為低塔回流液，低塔頂尾凝器不凝組分回收至轉(zhuǎn)化崗位。高塔餾出的氣相氯乙烯一部分經(jīng)高塔頂冷凝器冷凝后作為高塔回流液，一部分經(jīng)成品冷凝器冷凝后進(jìn)入單體儲(chǔ)槽作為成品以備聚合工段使用。高塔釜餾出的殘液經(jīng)III 塔系統(tǒng)回收其中的氯乙烯后，進(jìn)入二氯乙烷儲(chǔ)槽以備出售。

3 產(chǎn)生自聚的原因分析及預(yù)防措施

從實(shí)際生產(chǎn)及精餾塔拆開后的自聚情況看，每次堵塞都會(huì)形成一種黃白色、海棉狀或疏松的低聚合度的PVC，其位置分布在精餾裝置氯乙烯液體流經(jīng)的主要區(qū)域，包括高低塔進(jìn)料段上、下部和塔頂冷凝器、高低塔塔盤上、高低塔再沸器等。 自聚物黏附堵塞精餾塔的塔盤及所屬部件，造成氣、液兩相上下不暢， 制得的精VC 質(zhì)量不穩(wěn)， 精餾效果不好。 隨著自聚物逐漸增多，精餾塔塔頂與塔釜壓差增大（＞100 kPa）、精餾塔液位控制不穩(wěn)定，產(chǎn)生液泛現(xiàn)象甚至造成淹塔，儀表自控閥被自聚物黏結(jié)、卡住而失靈等。通常情況下，造成自聚的主要有原因是聚合殘存的引發(fā)劑進(jìn)入精餾系統(tǒng)、系統(tǒng)含氧、系統(tǒng)含水幾方面的原因引起。

3.1 物料分析

對(duì)精餾塔的粗VC 組分進(jìn)行了分析，具體結(jié)果見表1[1]。

表1 精餾塔粗VCM組分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

通過(guò)紅外光譜儀測(cè)定，自聚物中有氧原子，其主要來(lái)源于空氣和殘存的引發(fā)劑中。這也驗(yàn)證了引發(fā)劑及含氧的影響。

3.2 自聚原因分析及應(yīng)對(duì)措施

3.2.1 聚合引發(fā)劑

依現(xiàn)有的工藝，聚合反應(yīng)后有單獨(dú)的回收系統(tǒng)，故在正常情況下，引發(fā)劑不會(huì)進(jìn)入氣柜乃至精餾系統(tǒng)，但當(dāng)生產(chǎn)不正常或出現(xiàn)聚合反應(yīng)爆聚、設(shè)備故障停止反應(yīng)時(shí)，為了安全處置會(huì)將釜內(nèi)的單體回收至氣柜，其通過(guò)壓縮后進(jìn)入精餾系統(tǒng)累積反應(yīng)后就會(huì)形成自聚物。

對(duì)此，當(dāng)聚合出現(xiàn)異常需要處理時(shí)，應(yīng)立即開啟應(yīng)急終止劑裝置，這不僅有利于安全地處理生產(chǎn)事故，也能消除對(duì)精餾系統(tǒng)的干擾。

3.2.2 氧的影響

氧對(duì)自聚的影響一般是自乙炔工段或因氮?dú)饧兌鹊投鸬?，在一定的溫度和壓力下，氧與氯乙烯作用生成氯乙烯過(guò)氧化物，進(jìn)而產(chǎn)生自由基而發(fā)生自聚現(xiàn)象。

對(duì)此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)制氮過(guò)程的工藝控制，同時(shí)，對(duì)乙炔發(fā)生過(guò)程的加料置換嚴(yán)格按操作規(guī)程，有效防止氧氣進(jìn)入系統(tǒng)。

3.2.3 水分的影響

由于氯乙烯經(jīng)氣柜進(jìn)入機(jī)前、機(jī)后預(yù)冷器，無(wú)論怎樣處理，其在一定條件下的飽和水蒸氣分壓在所難免，因而水分存在于系統(tǒng)中是必然的。從聚合的機(jī)理看，水分的存在是產(chǎn)生自聚的主要因素，在有些情況下，甚至沒(méi)有引發(fā)劑時(shí)，由于紫外線的作用，只要有水分就可產(chǎn)生氯乙烯自聚現(xiàn)象。因此，有效除去精餾系統(tǒng)的水分是防止自聚的根本。

經(jīng)對(duì)實(shí)際樣品分析，電石法氯乙烯單體經(jīng)水分離器分離大量的水后，水質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍≥1 500×10-6的水，再經(jīng)固堿干燥器床層后，仍≥500×10-6～600×10-6。而乙烯法氯乙烯單體的水≤100×10-6；這也是造成電石法與乙烯法質(zhì)量差異的根本。

單體精餾的除水措施主要為分水器與固堿干燥器。經(jīng)對(duì)其特點(diǎn)分析，其除水原理是，少量的水在氯乙烯單體中呈分散相以大小不等的液滴存在，在水分離器中只能將≥10 μm 的水滴靜置、沉降、分層后排出，而≤10 μm 的微水滴在氯乙烯單體中形成了穩(wěn)定的油包水型乳狀液，無(wú)論靜置多長(zhǎng)時(shí)間，都不會(huì)沉降，因而無(wú)法將其分離出來(lái)。從水分離器出來(lái)的含有乳狀微水滴的氯乙烯單體進(jìn)入固堿干燥器，利用固堿的強(qiáng)吸水性將這些微水滴除去。從理論上講，氯乙烯單體只要同固堿表面充分接觸，就可以完全除去這些微水滴，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，固堿表面吸水后會(huì)形成膠狀的高濃堿，匯同其他固堿顆粒粘連在一起，堵塞堆積孔隙流道，隨著濃堿含水的增加變?yōu)橄A具有流動(dòng)性后，離開固堿沉降后分離。由于其變化過(guò)程在固堿床層中是不均勻的，加之固堿床層的堆積密度差和黏合效應(yīng)，導(dǎo)致床層的阻力不均勻，從而出現(xiàn)床層局部被大量的液體所穿透形成溝流，使含水氯乙烯短路，造成除水效率大幅度降低。當(dāng)固堿干燥器中裝填小顆粒固堿（如片堿）時(shí)這種現(xiàn)象非常突出；當(dāng)裝填大顆粒固堿（如棒堿）時(shí)，雖然有所減弱，但因堆積孔隙太大，含水氯乙烯與固堿表面接觸不充分，除水效率同樣不高。因而經(jīng)固堿干燥器除水后，液體氯乙烯中仍含有較高的水分。

從根本上有效消除水分的辦法是在精餾系統(tǒng)增加聚結(jié)器（稱聚結(jié)分離精細(xì)過(guò)濾器）。其核心內(nèi)件是由聚丙烯、聚脂等材料通過(guò)樹脂粘結(jié)成有褶皺的濾芯，并且這些濾芯經(jīng)疏油、疏水技術(shù)處理。其主要應(yīng)用于氣-液分離和液-液分離，能將氣相中的微量液滴（如水滴、油滴等）及固體顆粒去除，也能將液相中的另一微量分散相去除。在實(shí)際生產(chǎn)中，將聚結(jié)器安裝在固堿干燥器的后面，這樣，經(jīng)過(guò)水分離器、固堿干燥器后再利用聚結(jié)器的作用可將水分充分地去除。

聚結(jié)器在精餾工藝的安裝位置點(diǎn)示意圖見圖1。

圖1 氯乙烯精餾聚結(jié)器應(yīng)用點(diǎn)

針對(duì)氯乙烯特性，宜采用油水聚結(jié)器。氯乙烯由過(guò)濾分離器進(jìn)入殼體，當(dāng)其通過(guò)含有特殊聚結(jié)介質(zhì)的濾芯時(shí)，經(jīng)過(guò)濾、破乳、聚結(jié)、沉降4 個(gè)過(guò)程，將破乳后的小水珠聚結(jié)成大的水珠，沉降到殼體底部。部分未來(lái)得及沉降的小水珠隨液體流向分離濾芯，小水珠被完全有效地?cái)r截在濾芯外面，再次聚結(jié)成大水珠沉降，從而確保有效地脫除水份。沉降到殼體底部的水份由液位顯示可定期地通過(guò)排水閥排出。

經(jīng)多級(jí)脫水，精餾系統(tǒng)的含水量可以大幅度地降低。從了解到的幾個(gè)PVC 生產(chǎn)企業(yè)情況看，深度除水后，VC 中的含水量為80×10-6左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原來(lái)600×10-6以上的狀況， 精餾塔的堵塞情況得到有效的遏制，可保證其連續(xù)、穩(wěn)定地運(yùn)行1 年半以上。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)精餾系統(tǒng)高低塔自聚的原因分析，歸結(jié)起來(lái)應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手。

（1）對(duì)因出現(xiàn)異常而需要將的聚合反應(yīng)釜的單體回收至氣柜時(shí)應(yīng)加入應(yīng)急終止劑；

（2）控制好氮?dú)饧兌?、乙炔發(fā)生的置換控制，以防氧氣進(jìn)入系統(tǒng)；

（3）水分的存在是精餾系統(tǒng)產(chǎn)生自聚的主要因素，采用聚結(jié)器通過(guò)工藝改進(jìn)，可有效地預(yù)以除去，從根本消除自聚問(wèn)題。

針對(duì)產(chǎn)生自聚，還可以選擇垂直篩板塔、聚合反應(yīng)結(jié)束加入終止劑等措施。針對(duì)這一問(wèn)題，從事聚氯乙烯生產(chǎn)管理的專業(yè)人員進(jìn)行了多年的探索，推進(jìn)了聚氯乙烯的技術(shù)不斷進(jìn)步。

［1］余云芬，陳偉峰，黃波.試析PVC生產(chǎn)中精餾系統(tǒng)自聚原因和應(yīng)對(duì)措施.中國(guó)氯堿，2002（11），9－10.