郭成軍，劉勝軍

（天偉化工有限公司，新疆 石河子832000）

電石法生產(chǎn)聚氯乙烯過(guò)程中，氯乙烯單體需經(jīng)過(guò)水堿洗工段除雜處理，但同時(shí)除雜過(guò)程中會(huì)將水分帶入系統(tǒng)。系統(tǒng)的水分會(huì)對(duì)聚氯乙烯的生產(chǎn)造成多種影響，首先，會(huì)導(dǎo)致氯乙烯單體水解生成低聚合度的氯乙烯過(guò)氧化物；其次，含水易產(chǎn)生鐵離子，鐵離子會(huì)使纖維素類(lèi)分散劑絮凝，易產(chǎn)生粗料；過(guò)氧化物進(jìn)一步水解反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫遇水溶解成酸，腐蝕設(shè)備、管線(xiàn)，使反應(yīng)體系pH 值降低。

行業(yè)中大多采用2 種方法，一種是采用固堿干燥器，一種采用凈化脫水工藝。由于固堿干燥劑普遍采用片堿做為干燥劑使用，機(jī)械強(qiáng)度低、重量輕，容易帶入下道工序，并且干燥劑吸水后容易結(jié)塊造成單體走偏流無(wú)法保證干燥效果持續(xù)穩(wěn)定。凈化脫水工藝作為一種新型脫水工藝，憑借其運(yùn)行穩(wěn)定、脫水效果顯著等優(yōu)點(diǎn)受到化工企業(yè)的青睞。

新疆天業(yè)集團(tuán)天偉化工有限公司針對(duì)氯乙烯單體脫水的問(wèn)題，引進(jìn)了氯乙烯凈化脫水工藝，運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)凈化脫水工藝在用干燥氣氯乙烯氣體對(duì)干燥塔所吸附的水分熱吹脫水時(shí)，干燥氣溫度加熱到120 ℃左右， 氯乙烯氣體會(huì)釋放出微量的HCl 氣體，被脫吸水吸收后生成鹽酸，使脫吸水顯酸性，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)腐蝕碳鋼設(shè)備、管道，嚴(yán)重影響變溫吸附脫水裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 凈化脫水工藝介紹

1.1 原理

變溫吸附脫水工藝是利用專(zhuān)用吸附劑對(duì)混合氣中的水分通過(guò)吸附劑的特殊選擇性，在不同條件下對(duì)水分的吸附量存在較大差異而實(shí)現(xiàn)對(duì)含水氣體分離凈化。采用溫度控制的方法，在溫度較低時(shí)，吸附劑吸水，通過(guò)加熱升溫使吸附劑再生，從而可以循環(huán)使用，通常這種吸附可循環(huán)使用3～5 年。整套工藝裝置利用專(zhuān)用吸附劑吸附混合氣中的水分。吸附劑水分在干燥階段除去，并在吸附塔出口得到指標(biāo)合格的原料氣；當(dāng)吸附塔內(nèi)吸附劑吸附的水分達(dá)到一定程度時(shí)，進(jìn)入解吸再生過(guò)程，從干燥塔底部解吸出來(lái)的氣體分離除掉液態(tài)水分和雜質(zhì)后回收利用。

1.2 工藝介紹

氯乙烯凈化工藝吸附塔循環(huán)經(jīng)歷5 個(gè)步驟。（1）干燥。 來(lái)自壓縮的氯乙烯氣體進(jìn)入吸附塔，在此除掉大部分的水和雜質(zhì)組分， 被凈化干燥后的氯乙烯氣體從干燥器A 頂部出來(lái)送往后工序使用；（2）降壓。干燥步驟結(jié)束后吸附塔壓力下降到一定壓力范圍內(nèi)；（3）熱吹。吹掃氣經(jīng)過(guò)加熱器加熱后，對(duì)吸附塔進(jìn)行吹掃，在此過(guò)程中干燥劑內(nèi)的水分被氣體帶出，使吸附劑再生；（4）冷吹。吸附塔熱吹結(jié)束后，再生氣進(jìn)入吸附塔，對(duì)吸附塔進(jìn)行冷吹，然后進(jìn)入加熱器；（5）升壓。吸附塔冷吹結(jié)束后，引用少量的產(chǎn)品氣對(duì)吸附塔升壓，將壓力升至干燥操作壓力。自此吸附塔進(jìn)入下一輪循環(huán)，變溫脫水工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 變溫脫水工藝流程圖

該廠(chǎng)凈化脫水裝置選用的干燥氣為原料氣氯乙烯，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，凈化脫水工藝在用氯乙烯氣體對(duì)干燥塔所吸附的水分熱吹脫水時(shí)，脫吸水pH 值顯酸性，見(jiàn)表1。

表1 脫吸水pH值統(tǒng)計(jì)

從表1 可以看出，脫吸水pH 值顯示為酸性。由于工藝設(shè)備、管道多為碳鋼設(shè)備，將不可避免造成設(shè)備、管道嚴(yán)重腐蝕，企業(yè)因此需投入大量人力物力進(jìn)行維護(hù)檢修，為安全生產(chǎn)埋下隱患。

天偉化工有限公司針對(duì)上述難題，在原工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)研究，并最終確定將干燥氣氯乙烯氣體改用氮?dú)?，并在工藝流程上進(jìn)行調(diào)整。

2 改造后工藝

改造后凈化脫水工藝采用氮?dú)庋h(huán)對(duì)吸附塔進(jìn)行熱吹、冷吹、脫水。吸附塔循環(huán)經(jīng)歷以下步驟：來(lái)自壓縮的氯乙烯氣體進(jìn)入吸附塔，在此除掉大部分的水的雜質(zhì)組分，干燥后的氣體從干燥塔出口引出，在此原料氣中的水分被干燥劑脫除，脫除水分后做為產(chǎn)品氣送往單體精制使用。

待干燥塔吸附飽和以后，終止吸附，該干燥器進(jìn)入逆放步驟。逆放時(shí)，存留在干燥器內(nèi)的氯乙烯、部分水分等通過(guò)相應(yīng)管道回收至粗氯乙烯氣柜，逆放至常壓后，利用增壓機(jī)（真空泵）將殘存在干燥器及管道內(nèi)的氯乙烯等氣體抽空回收至粗氯乙烯氣柜，抽空結(jié)束后，從干燥器頂部自上而下補(bǔ)入適量氮?dú)鈱?duì)干燥劑進(jìn)行置換沖洗，氮?dú)饨?jīng)加熱器加熱后，從干燥器頂部進(jìn)入，置換為氣直接放空。置換結(jié)束后，利用氮氯將需進(jìn)行冷吹和加熱的再生系統(tǒng)升壓至適當(dāng)壓力，利用增壓機(jī)將氮?dú)馍龎翰⑦M(jìn)行冷吹加熱。

當(dāng)吸附在干燥器內(nèi)的水分及雜質(zhì)被加熱再生干凈后，干燥器進(jìn)入冷吹步驟，冷吹結(jié)束后，將干燥器內(nèi)的氮?dú)馔ㄟ^(guò)相慶管道及閥門(mén)逆向泄壓排空，當(dāng)壓力降至常壓后，利用真空泵將殘留在干燥器的氮?dú)獬榭蘸笈欧?。抽空結(jié)束后，利用產(chǎn)品氣自上而下對(duì)干燥器升壓到吸附工作壓力，此后，該干燥器又可以再次進(jìn)行吸附處理原料氣，本裝置運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)干燥器都需錯(cuò)時(shí)經(jīng)歷上述步驟，以達(dá)到連續(xù)處理原料氣和輸出凈化氣的目的，見(jiàn)圖2。

圖2 改造后流程

3 運(yùn)行效果及存在的問(wèn)題

（1）裝置改造后經(jīng)過(guò)近半年的運(yùn)行，裝置整體運(yùn)行穩(wěn)定、良好，氯乙烯含水量可到達(dá)≤80 mg/kg，脫吸水pH 值一直穩(wěn)定在7.5 左右，見(jiàn)表2。

表2 脫吸水pH值統(tǒng)計(jì)

（2）由于氯乙烯含水量穩(wěn)定≤80 mg/kg，后續(xù)的精餾系統(tǒng)受益很多，精餾系統(tǒng)管道、設(shè)備自聚的現(xiàn)象沒(méi)有發(fā)生，尾氣冷凝器結(jié)冰的情況減少了，儲(chǔ)槽的排污頻次減少了，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低了，氯乙烯單體的質(zhì)量提高了。

（3）凈化脫水系統(tǒng)改造后，總體運(yùn)行情況良好，收益顯著，但也存在不足。

a.殘留氮?dú)舛?。由于氮?dú)鉃槎栊圆荒龤怏w，進(jìn)入精餾系統(tǒng)后會(huì)加大精餾系統(tǒng)的壓力，增大系統(tǒng)的冷耗，同時(shí)會(huì)加大精餾尾氣的放空量，造成一定的浪費(fèi)。通過(guò)工藝改進(jìn)，對(duì)凈化干燥塔系統(tǒng)殘留的氮?dú)膺M(jìn)行抽真空排放處理。大量的氮?dú)馔ㄟ^(guò)真空泵抽真空排出。但還是要?dú)埩粢恍〔糠值牡獨(dú)獠荒鼙煌耆コ?，進(jìn)入到精餾系統(tǒng)中。

b.真空泵閥片維修較為頻繁。使用立式往復(fù)式增壓機(jī)維修較為頻繁，主要是增壓機(jī)進(jìn)、排氣閥使用時(shí)間較短，損壞較快，抽氣量波動(dòng)較大，影響系統(tǒng)熱吹效果。閥片的損壞主要承受2 種載荷，一種是由氣體壓力引起的靜載荷，在靜載荷的作用下，閥片將產(chǎn)生彎曲變形。 由于氣缸內(nèi)的壓力是由較低的吸氣壓力變化到較高的排氣壓力，也由于氣流本身的脈動(dòng)變化，使閥片承受的載荷具有脈動(dòng)循環(huán)的特點(diǎn)，在脈動(dòng)循環(huán)靜載荷的作用下，閥片易出現(xiàn)彎曲疲勞破壞。閥片承受的第二種載荷為撞擊載荷，閥片在這種小能量高頻次撞擊載荷的作用下，很容易出現(xiàn)斷裂破壞，特別是在閥片邊緣存在應(yīng)力集中的地方更易斷裂。

4 結(jié)語(yǔ)

改進(jìn)后的氯乙烯凈化裝置投入運(yùn)行以來(lái)，裝置設(shè)備、管線(xiàn)整體運(yùn)行平穩(wěn)， 氣體出口含水量保持在≤80 mg/kg，較低的含水量減少了精餾系統(tǒng)自聚現(xiàn)象的發(fā)生，設(shè)備腐蝕率減少，氯乙烯單體質(zhì)量得到保證。自天偉化工樹(shù)脂產(chǎn)品投入市場(chǎng)以來(lái)，受廣大用戶(hù)的歡迎。技術(shù)創(chuàng)新給企業(yè)帶來(lái)了實(shí)惠，同時(shí)也為市場(chǎng)提供了品質(zhì)卓越的產(chǎn)品。在面對(duì)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，只有技術(shù)創(chuàng)新才是企業(yè)制勝的關(guān)鍵！

［1］宋曉玲，袁 勇，曹新峰，王明亮，等.氯乙烯單體脫水工藝的比較.聚氯乙烯，2010，38（7）：12-14.