李群生

（北京化工大學(xué)，北京100029）

聚氯乙烯（PVC）具有電絕緣性好、耐腐蝕性強(qiáng)、阻燃性佳和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、日用品等各方面均有廣泛的應(yīng)用。

PVC 的生產(chǎn)工藝主要分為電石乙炔法和石油乙烯法，而中國在“富煤、貧油、少氣”的資源構(gòu)架下，電石法PVC 產(chǎn)能占總產(chǎn)能的82%，為緩解國內(nèi)石油資源短缺、保障能源安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)。PVC 的生產(chǎn)由乙炔發(fā)生清凈工序、氯化氫合成工序、氯乙烯制備工序、氯乙烯精餾工序及聚合工序組成，傳統(tǒng)PVC 生產(chǎn)中存在以下關(guān)鍵技術(shù)難題：（1）電石渣漿中乙炔氣回收率低，浪費(fèi)資源，污染環(huán)境；（2）乙炔清凈效果差，雜質(zhì)多，污染大；（3）氯乙烯純度低，影響PVC 質(zhì)量，且易自聚，易堵塔，時(shí)常停車；（4）氯乙烯高沸物回收技術(shù)不成熟，浪費(fèi)資源，污染環(huán)境；（5）未聚合VCM 氣體直接進(jìn)入精餾系統(tǒng)，造成生產(chǎn)不穩(wěn)定，單體質(zhì)量差；（6）PVC 漿料中殘留VCM 含量高，成品質(zhì)量差。因此，將電石乙炔法的工藝技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新提升，減少污染，提高質(zhì)量，對中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

針對電石法聚氯乙烯實(shí)際生產(chǎn)過程中存在的難題及技術(shù)缺陷，北京化工大學(xué)開發(fā)出一系列的新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備，并將成果應(yīng)用于全國數(shù)十家PVC 生產(chǎn)單位，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)保效益。

1 電石渣漿中乙炔氣回收新技術(shù)

1.1 生產(chǎn)中存在的問題

中國氯堿聚氯乙烯行業(yè)多數(shù)采用濕法乙炔發(fā)生工藝。 目前，國內(nèi)普遍做法是將渣漿引入濃縮池，使殘存的乙炔揮發(fā)流失，不僅造成極大的資源浪費(fèi)，同時(shí)由于乙炔氣易燃、易爆的特性，也存在很大的安全隱患。電石渣漿乙炔氣回收主要存在以下問題：（1）電石渣漿處理量很大，對設(shè)備要求高；（2）由于電石渣漿為粘稠的氫氧化鈣和水的混合物，其中可能還含有未反應(yīng)的碎石等固體顆粒，容易造成回收設(shè)備的堵塞，因此要求回收裝置的抗堵性強(qiáng)。

該項(xiàng)目開發(fā)了適合電石渣漿乙炔氣回收的新工藝、新設(shè)備，對電石法PVC 生產(chǎn)進(jìn)行節(jié)能減排化改進(jìn)。

1.2 技術(shù)原理

電石渣漿中回收乙炔氣的工藝流程見圖1。

圖1 電石渣漿乙炔氣回收工藝流程圖

來自乙炔發(fā)生器的電石渣漿，由漿料泵送至乙炔回收塔中，渣漿在塔中順?biāo)辶飨?，自塔底部流入渣漿濃縮池。乙炔回收塔利用真空泵抽真空保持負(fù)壓，在此狀態(tài)下，電石渣漿中的乙炔氣體會產(chǎn)生解析現(xiàn)象，隨后進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷凝器后被帶出的水蒸氣冷凝成液體回到塔中，未凝氣（主要為乙炔）經(jīng)真空泵送至氣柜。

該技術(shù)中的乙炔回收塔采用無堰降液板的傾斜導(dǎo)向塔板，見圖2。 其特點(diǎn)為（1）不設(shè)置溢流堰，使得電石渣漿能順利由上一塊塔板流向下一塊塔板；（2）設(shè)置導(dǎo)向孔，氣體由導(dǎo)向孔內(nèi)從下往上運(yùn)動，一方面可以推動電石渣漿向前流動，另一方面對電石渣漿底層有擾動作用，使得乙炔氣體的逸出難度降低，提高了乙炔氣的回收效率。

1.3 工業(yè)應(yīng)用及效益分析

圖2 無堰降液板的傾斜導(dǎo)向塔板

1 kg 電石渣漿中含乙炔氣按400 mg 計(jì)，生產(chǎn)1 t PVC 平均消耗折標(biāo)電石1.5 t，1 t 電石產(chǎn)生10 t電石渣漿，裝置回收效率為95%，則生產(chǎn)1 t PVC 平均從電石渣漿中回收乙炔氣5.7 kg。取電石平均發(fā)氣量285 L/kg，乙炔氣標(biāo)況下密度為1.17 g/L，1 kg電石加水可產(chǎn)生乙炔氣0.333 kg，則生產(chǎn)1 t PVC 平均回收電石折算為16～18 kg。

對于15 萬t/aPVC 裝置，可回收電石約1026.8t/a，電石價(jià)格按3 200 元/t 計(jì)算， 累計(jì)每年回收效益328萬元。目前在唐山等企業(yè)均有應(yīng)用，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 乙炔精制新技術(shù)

2.1 生產(chǎn)中存在的問題

乙炔清凈的主要目的是除去粗乙炔氣中的H2S、PH3等雜質(zhì)氣體，防止對氯乙烯合成的催化劑進(jìn)行不可逆吸附而導(dǎo)致催化劑活性下降，從而制得含99%的乙炔氣。目前，國內(nèi)大部分廠家粗乙炔精制均采用傳統(tǒng)的次氯酸鈉清凈技術(shù)，工藝流程見圖3。

圖3 乙炔清凈工藝流程圖

現(xiàn)有的乙炔清凈塔填充的多為比表面積50 m2/m3的梅花環(huán)散堆填料，分離效率不高。乙炔清凈后的純度最高只能達(dá)到99%，影響合成工段的VCM 純度。另外梅花環(huán)填料容易導(dǎo)致清凈塔堵塞，使清凈塔經(jīng)常需要清洗檢修，影響乙炔清凈效果。

為了解決上述問題，該項(xiàng)目發(fā)明了三段比表面積增加、表面加釉處理的BH 高效填料，并成功應(yīng)用于乙炔清凈工段。

2.2 技術(shù)原理

開發(fā)了由三段比表面積增加、表面加釉處理的BH 高效填料， 設(shè)計(jì)了高效抗堵復(fù)合乙炔清凈塔，BH型填料見圖4。專利號為ZL200410080055.4 和ZL200420096319.0。打破了傳統(tǒng)填料的直線形式，采用角度變化的折線結(jié)構(gòu)， 這種新型結(jié)構(gòu)使得液體沿波紋線向下流動時(shí)流向不斷變化， 邊界層減薄，表面更新加快，從而加快了汽-液擴(kuò)散速率，強(qiáng)化了傳質(zhì)分離過程。將BH 型填料的表面進(jìn)行加釉處理， 并采用組合型的BH 型填料設(shè)計(jì)乙炔清凈塔，見圖5。

2.3 工業(yè)應(yīng)用及效益分析

對于18 萬t/a PVC 生產(chǎn)工藝，清凈塔洗滌過程選用的是次氯酸鈉溶液，有腐蝕性，為防腐和降低造價(jià)，塔體選用碳鋼襯膠，填料選用陶瓷材質(zhì)。

圖4 BH填料波紋結(jié)構(gòu)

圖5 乙炔清凈塔

原乙炔清凈塔技術(shù)指標(biāo)：（1）處理量F=3 000 m3/h；（2）進(jìn)料組成為w乙炔=93.46%，w硫化氫=0.06%，w磷化氫=0.02%，其余為水氣及其他惰性氣體；（3）新鮮次氯酸鈉溶液有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.08%～0.10%（次氯酸鈉在清凈一塔和清凈二塔中串聯(lián)使用，并且實(shí)現(xiàn)部分循環(huán)，循環(huán)量高于30%）。（4）檢修周期3～6 個(gè)月。

技改要求：（1）處理量達(dá)到或超過3 000 m3/h；（2）乙炔清凈后的純度達(dá)到99%；提高乙炔清凈系統(tǒng)除霧、除塵能力，增強(qiáng)傳質(zhì)分離效果，10 μm 以上的霧滴脫出率90%以上；（3）降低乙炔發(fā)生清凈系統(tǒng)的阻力降。

新建清凈塔達(dá)到的指標(biāo)：（1）處理量F=7 000 m3/h；（2）乙炔氣體純度達(dá)到99.5%，被凈化處理后出塔的氣相中S、P 含量幾乎為零 （用現(xiàn)在使用的分析方法—AgNO3試紙檢測，AgNO3試紙不變色）；（3）2 座清凈塔串聯(lián)使用，且出塔氣相中均不夾帶液體，壓降≤2 000 Pa；（4）中和塔出口乙炔氣pH 值=6.5 以上；（5）維修周期1 年以上。

改造后達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：（1）擴(kuò)產(chǎn)。生產(chǎn)能力擴(kuò)大2.3 倍， 初步估算可帶來經(jīng)濟(jì)效益100 萬元/a；（2）延長催化劑壽命。粗乙炔氣經(jīng)清凈塔清凈后，可使精乙炔純度達(dá)99.5%以上，H2S＜0.003 7%，PH3＜0.0039%，避免了VCM 合成工段觸媒中毒，延長了觸媒使用壽命， 初步估算可帶來經(jīng)濟(jì)效益100 萬元/a；（3）減少副反應(yīng)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。粗乙炔氣經(jīng)清凈塔清凈后，避免了因S、P 等雜質(zhì)的存在而發(fā)生的副反應(yīng)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，初步估算可帶來經(jīng)濟(jì)效益120 萬元/a。

3 氯乙烯精餾新技術(shù)

3.1 生產(chǎn)中存在的問題

氯乙烯精餾工段中存在的難題主要有以下2 點(diǎn)：（1）電石法PVC 生產(chǎn)原料復(fù)雜，精餾原料雜質(zhì)成分多、含量高。當(dāng)前市場上純度為99.9%的VCM 生產(chǎn)出的PVC，因其存在結(jié)構(gòu)不夠致密，“魚眼”數(shù)較多等問題，對PVC 銷量和售價(jià)造成了不良影響。而國外同類產(chǎn)品由于單體雜質(zhì)少，即使價(jià)格很高也是供不應(yīng)求；（2）氯乙烯精餾易自聚，分離效率低。嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致低沸塔、高沸塔嚴(yán)重堵塞，使得高、低沸塔操作周期大為縮短。

針對VCM 精餾中出現(xiàn)的純度不達(dá)標(biāo)、易自聚等問題，采用了高效導(dǎo)向型塔板，實(shí)施后，使得VCM質(zhì)量純度達(dá)到99.999%，高沸物含量0～2×10-6（一般為檢不出），低沸物含量0～3×10-6（一般為檢不出），遠(yuǎn)高于國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)水平，同時(shí)保證了生產(chǎn)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 技術(shù)原理

該項(xiàng)目將北京化工大學(xué)開發(fā)的高效導(dǎo)向篩板技術(shù)成功地應(yīng)用于氯乙烯精餾過程的低沸物、高沸物精餾塔。高效導(dǎo)向篩板的專利號為ZL01134859.3 和ZL01220319.X，并經(jīng)過多次的氯乙烯精餾實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)合先進(jìn)的CFD 模擬技術(shù)，對導(dǎo)向篩板上氣液兩相流場進(jìn)行CFD 模擬，以進(jìn)一步優(yōu)化導(dǎo)向篩板的結(jié)構(gòu)，開發(fā)出適用于氯乙烯精餾的新型高效導(dǎo)向篩板。該項(xiàng)目創(chuàng)新性地在塔板上開設(shè)一定數(shù)量的氣力推動導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔的設(shè)計(jì)主要包括以下3 個(gè)方面。

（1）導(dǎo)向孔的開口方向。導(dǎo)向孔的開口與氯乙烯物料的流動方向一致，從導(dǎo)向孔逸出的氣體對塔板上流動的氯乙烯物料具有推動作用，從而有效地消除了液面梯度和液相返混，減少甚至消除了VCM由于自聚而在塔板上的粘附，見圖6。

（2）針對氯乙烯物系的物理化學(xué)特性，經(jīng)過精密計(jì)算和大量實(shí)驗(yàn)，低沸塔、高沸塔內(nèi)塔板的導(dǎo)向孔比一般的導(dǎo)向孔更狹長，見圖7。這樣的設(shè)計(jì)有利于從導(dǎo)向孔中上升的氣體在更大范圍內(nèi)推動塔板上氯乙烯物料的流動，強(qiáng)化了層流底層的擾動，液體在塔板上的停留時(shí)間縮短，避免了“液流死角”和液相返混。

圖6 高效導(dǎo)向篩板導(dǎo)向孔結(jié)構(gòu)圖

圖7 導(dǎo)向孔分布圖

（3）對于導(dǎo)向孔的分布與開設(shè)角度也做了一定的改變（見圖8），氯乙烯物料在塔板中央流動較快，因此導(dǎo)向孔在此區(qū)域的開設(shè)數(shù)量少一些，在塔板兩側(cè)的弓形區(qū)域內(nèi)，適當(dāng)增加了導(dǎo)向孔開設(shè)密度，開孔方向與物料流動方向一致，通過導(dǎo)向孔的氣體沿塔板水平前進(jìn)， 促進(jìn)氯乙烯物料在塔板上以接近“活塞流”的方式前進(jìn)。不僅在塔板上開設(shè)了導(dǎo)向孔，還在氯乙烯物料的進(jìn)口區(qū)增加了斜臺狀凸起的鼓泡促進(jìn)裝置，使進(jìn)口區(qū)液體變薄，液體一進(jìn)入塔板即被活化。 改進(jìn)后的塔板對高黏度物流效果明顯，解決了PVC 生產(chǎn)過程中堵塔停產(chǎn)的問題。

圖8 導(dǎo)向孔的尺寸

3.3 工業(yè)應(yīng)用及效益分析

以30 萬t/a PVC 生產(chǎn)項(xiàng)目為例，選用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的高效導(dǎo)向篩板替代傳統(tǒng)塔板，根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果及氣液負(fù)荷數(shù)據(jù)，采用優(yōu)化控制方案，對低、高沸塔進(jìn)行流體力學(xué)與傳質(zhì)性能設(shè)計(jì)。新塔技改設(shè)計(jì)后在生產(chǎn)中一次試車成功，開車2 h 后塔頂、塔釜即達(dá)到了要求指標(biāo)，生產(chǎn)能力增大40%，乙炔等低沸物質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3×10-6，二氯乙烷等高沸物質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2×10-6，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于80×10-6，單體氯乙烯總純度達(dá)到99.999%（干基），低沸塔回流比由6 降至4（見表1），高沸塔回流比由1.2 降至0.7（見表2）。

表1 低沸塔技改前后的技術(shù)指標(biāo)

表2 高沸塔技改前后的技術(shù)指標(biāo)

表1 和表2 列出了高、低沸塔技改前后的技術(shù)指標(biāo)對比，技改后塔的生產(chǎn)能力提高，回流比和塔壓降降低，分離指標(biāo)較好，大幅度提高了塔的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性能。 僅以上幾項(xiàng)就可獲經(jīng)濟(jì)效益約500 萬元/a，而技改的設(shè)備投資僅需40 萬元，為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 高沸物回收新技術(shù)

4.1 生產(chǎn)中存在的問題

氯乙烯高沸物是氯乙烯精餾工段中，從高沸塔塔釜排出的雜質(zhì)，約占聚氯乙烯總產(chǎn)量的0.25%，其主要成分及組成為：氯乙烯20%～25%，二氯乙烷50%～55%，二氯乙烯20%～25%。此外，還有三氯乙烷、三氯乙烯、水等。其中，1，2-二氯乙烷、二氯乙烯等物質(zhì)是優(yōu)良的溶劑，純度在99%以上的這幾種物質(zhì)在工業(yè)上有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

原來中國大部分氯乙烯生產(chǎn)廠采用加燃料焚燒的方法處理高沸物，焚燒產(chǎn)生的HCl 以水洗方式回收，其余組分CO2、CO 等排放大氣，這種方法不僅污染了環(huán)境， 也損失了高沸物中含有的高附加值的1，1-二氯乙烷、二氯乙烯等。目前，國內(nèi)電石法聚氯乙烯企業(yè)對氯乙烯精餾塔塔釜?dú)堃旱囊话闾幚矸椒ㄊ菍堃航?jīng)過過濾、油水分離、脫色、除去水分和雜質(zhì)后，回收大部分物質(zhì)用做混合溶劑。處理工藝過程是：從高沸塔分餾得到的高沸物殘液，在回收裝置中進(jìn)一步脫除氯乙烯，使其品質(zhì)得到部分提高后作為產(chǎn)品出售?，F(xiàn)有工藝僅僅回收氯乙烯單體，而其中二氯乙烷含量大于65%的高沸物殘液被直接裝車賣出。由于高沸物雜質(zhì)含量高，故在價(jià)格方面沒有優(yōu)勢。這種純度的高沸物外售價(jià)格只有一千多元，其中含有大量的單體也以較低的價(jià)格外售，造成了單體的浪費(fèi)。

4.2 技術(shù)原理

高沸物回收工藝流程見圖9。當(dāng)間歇精餾塔在全回流一段時(shí)間之后塔頂溫度達(dá)到了采出溫度，以一較小回流比進(jìn)行采出，在采出一段時(shí)間之后，塔頂溫度開始升高，慢慢增大回流比，控制溫度在采出溫度之下。當(dāng)增大回流比也無法控制塔頂溫度在采出溫度以下時(shí)，停止采出產(chǎn)品。將餾出的過渡組分導(dǎo)入過渡組分罐。

圖9 高沸物回收流程圖

對間歇精餾過程進(jìn)行計(jì)算，得到最優(yōu)的操作方案與控制方案。關(guān)于操作回流比、塔頂溫度及各組分濃度隨時(shí)間的變化見圖10。

4.3 工業(yè)應(yīng)用及效益分析

對于總產(chǎn)量為100 萬t/a 聚氯乙烯生產(chǎn)規(guī)模的裝置，高沸物產(chǎn)量約為2 500 t/a，對其氯乙烯精餾后的高沸物進(jìn)行回收利用， 各單體回收量與效益見表3。

綜合考慮各項(xiàng)成本共151.52 萬元/a，其中包括年折舊費(fèi)30 萬元，蒸汽64 萬元，循環(huán)水1.6 萬元，電消耗25.92 萬元，人工成本30 萬元。綜合計(jì)算，本項(xiàng)目的年效益為994.73 萬元。同時(shí)，達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的目的。

圖10 操作回流比、塔頂溫度及各組分濃度隨時(shí)間的變化

表3 單體回收量與效益

5 未聚合VCM 氣體回收新技術(shù)

5.1 生產(chǎn)中存在的問題

懸浮聚合法生產(chǎn)PVC 的工藝中，VCM 轉(zhuǎn)化率一般控制在80%～85%，其余15%～20%的VCM 需要回收利用。 傳統(tǒng)的處理方式是將回收得到的VCM除去夾帶的霧沫和PVC 顆粒，直接送至氯乙烯氣柜與合成轉(zhuǎn)化的粗VCM 氣體混合，經(jīng)壓縮、冷凝后進(jìn)入精餾系統(tǒng)精制，再送至精VCM 儲槽供聚合反應(yīng)。每批次短時(shí)間內(nèi)都有大量氣相VCM 進(jìn)入氣柜，易造成精餾系統(tǒng)的生產(chǎn)波動；在回收的VCM 氣體中含有引發(fā)劑和活性自由基， 在精餾系統(tǒng)中易造成VCM 的自聚，堵塞設(shè)備和管路，縮短了設(shè)備運(yùn)行周期，影響生產(chǎn)，加大了精餾系統(tǒng)的生產(chǎn)負(fù)荷，既浪費(fèi)資源又降低了設(shè)備能力。

針對生產(chǎn)中存在的問題，設(shè)計(jì)了吸收塔及高沸塔來回收未聚合的VCM 氣體，克服了傳統(tǒng)回收方式中精餾系統(tǒng)生產(chǎn)波動、VCM 易自聚、生產(chǎn)負(fù)荷大的難題。未聚合VCM 回收工藝技改前后技術(shù)指標(biāo)見表4。

表4 未聚合VCM回收工藝技改前后技術(shù)指標(biāo)

5.2 技術(shù)原理

該技術(shù)工藝流程主要由回收氣罐、吸收塔、壓縮泵、冷凝器、液體槽、高沸塔等部分構(gòu)成。當(dāng)聚合反應(yīng)結(jié)束后，未反應(yīng)的單體在釜壓下進(jìn)入回收氣柜儲存；達(dá)到一定量之后進(jìn)入填料塔用堿液淋洗，破壞和除掉殘存的分散劑、引發(fā)劑、氯化氫、低分子聚合物等物質(zhì)，防止后續(xù)精餾時(shí)發(fā)生自聚堵塞塔板，頂部設(shè)有高效絲網(wǎng)除霧器；然后壓縮、冷凝進(jìn)入液體槽；之后通過泵將粗單體送入高沸塔進(jìn)行精餾，除去高沸物，達(dá)到濃度標(biāo)準(zhǔn)的VCM 在塔頂冷凝收集之后與新鮮VCM 單體混合進(jìn)入聚合工段聚合，形成閉路循環(huán)系統(tǒng)。未聚合VCM 回收精制工藝流程見圖11。

5.3 工業(yè)應(yīng)用及效益分析

該技術(shù)目前已在天辰化工有限公司、天能化工有限公司等多家企業(yè)得到成功應(yīng)用，開車運(yùn)行穩(wěn)定。以20 萬t/a PVC 項(xiàng)目VCM 回收過程為例，聚合轉(zhuǎn)化率按80%計(jì)，每年可回收VCM 3.96 萬t，回收率達(dá)99%，年操作時(shí)間8 000 h。

圖11 未聚合VCM回收精制工藝流程圖

通過未聚合VCM 回收工藝技改前后的技術(shù)指標(biāo)可以看出， 該技術(shù)VCM 回收率達(dá)到99%以上，VCM 純度為99.999%，乙炔等低沸物含量幾乎檢不出，高沸物含量0～2×10-6，引發(fā)劑、助劑等幾乎檢不出。

6 PVC 漿料中殘留VCM 的汽提新技術(shù)

6.1 生產(chǎn)中存在的問題

在VCM 懸浮聚合生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)化率通常僅有80%～90%， 自壓出料后，PVC 漿料中仍殘存有2.0%～3.0%的VCM，不僅浪費(fèi)了資源，嚴(yán)重影響了PVC 樹脂的質(zhì)量，更造成了環(huán)境污染。目前國內(nèi)常用的汽提方法主要有釜式汽提和塔式汽提。釜式汽提工藝簡單，一次性投資少，但汽提效果的穩(wěn)定性差，操作時(shí)間長，影響裝置的生產(chǎn)能力。目前使用較多的是塔式汽提。塔式汽提是采用蒸汽與PVC 漿料在塔板上連續(xù)逆流接觸傳熱、傳質(zhì)的過程。塔式汽提技術(shù)目前存在的主要問題是由于PVC 漿料的粘度較大，漿料在塔板上分布不均勻，傳質(zhì)效率較低，PVC 漿料中的VCM 含量很難達(dá)到要求，產(chǎn)品質(zhì)量低。同時(shí)，塔板上容易出現(xiàn)“死角”或嚴(yán)重堵塞，經(jīng)常需要停車檢修，影響正常生產(chǎn)[1，2]。

該項(xiàng)目針對生產(chǎn)中存在的問題開發(fā)出折流式導(dǎo)向篩板塔，并成功地應(yīng)用于PVC 漿料中殘留VCM的汽提工藝，折流極導(dǎo)向篩板汽提工藝流程見圖12。

6.2 技術(shù)原理

聚合后的漿料經(jīng)釜內(nèi)自壓回收和出料槽加熱回收未聚合單體之后，漿料經(jīng)過螺旋板換熱器進(jìn)入汽提塔頂，與來自塔底經(jīng)篩板小孔上升的蒸汽在塔板上進(jìn)行錯(cuò)流接觸和傳質(zhì)傳熱。少量樹脂與水相中含有的單體隨上升的蒸汽蒸出，其中水分經(jīng)塔頂冷凝器冷凝下來，不凝的VCM 氣體借真空泵經(jīng)在線含氧分析儀分析，合格的送入VCM 氣柜回收。

圖12 折流式導(dǎo)向篩板汽提工藝流程圖

折流式導(dǎo)向篩板在原有導(dǎo)向篩板的基礎(chǔ)上增設(shè)了折流板，塔板上形成一系列的導(dǎo)流槽，使得漿料在塔板上的流動為單向流動，液體在塔板上的停留時(shí)間更長，且不容易返混，增強(qiáng)了汽提效果，見圖13。導(dǎo)向孔的設(shè)置使得從導(dǎo)向孔出來的蒸汽，沿漿料流動方向推動漿料，把蒸汽動量傳遞給漿料，從而克服了液面落差及其影響，使?jié){料在塔板上的停留時(shí)間均勻一致，避免了漿料在塔板上容易出現(xiàn)堵塞。折流式導(dǎo)向篩板汽提塔的分離效率更高， 塔底流出的PVC 漿料中殘留VCM 含量由原來最好的5×10-6降低至1×10-6，并且不容易堵塞，檢修周期可以從原來的3～6 個(gè)月延長至3 年以上。

圖13 折流式導(dǎo)向篩板

6.3 工業(yè)應(yīng)用及效益分析

對于20 萬t/a PVC 的生產(chǎn)規(guī)模，PVC 漿料殘存VCM 采用折流式導(dǎo)向篩板的塔式汽提技術(shù)。塔底流出的PVC 漿料中殘留VCM 含量在1×10-6以下，可回收單體100 t/a，折合經(jīng)濟(jì)效益為60 萬元/a。原來生產(chǎn)1 t PVC 耗蒸汽為0.4 t，現(xiàn)在只需0.12 t，節(jié)省蒸汽消耗5.6 萬t/a，蒸汽單價(jià)為100 元/t，僅蒸汽一項(xiàng)節(jié)省了560 萬元/a。上述2 項(xiàng)合計(jì)，總經(jīng)濟(jì)效益為620 萬元/a。

7 VCM 脫水新技術(shù)

7.1 吸附法脫水流程

（1）吸附脫水過程。從高沸塔經(jīng)過冷凝后的原料液，自下而上流過吸附脫水塔A、B 進(jìn)行吸附脫水，脫水后的單體含水小于80×10-6，脫除水后的單體作為本裝置產(chǎn)品輸送到VCM 儲槽，或是部分經(jīng)過加熱作為再生氣，或是作為再生冷卻液用于再生塔冷卻。

（2）再生過程。吸附脫水塔吸附水飽和后進(jìn)行再生，首先是倒液，將干燥器中已存在的單體液輸送到氯乙烯單體儲槽；接著是泄壓，先是小泄壓，然后大泄壓，保證下一步抽真空的穩(wěn)定性；然后是升溫反洗，將部分干燥的單體經(jīng)過減壓閥，減壓后經(jīng)過預(yù)熱器和解吸氣過熱器，加熱，自上而下通入干燥器，給干燥器中的高效吸附劑解吸水份；之后采用低溫的單體氣給干燥塔冷卻；最后通過通入單體氣給干燥器升壓，為下一次的工作做好準(zhǔn)備。

從再生的干燥器中出來的含水量高的氣體，經(jīng)過冷凝器和尾冷器，直接進(jìn)入氣柜，冷凝下的水再打入前面的工段。氣柜中的單體輸送到低沸塔前面的壓縮降溫工段回收其中的單體。

脫水吸附塔再生操作時(shí)，氣體從上向下流動，可使床層頂部和底部干燥劑得到完全再生，并保證床層的穩(wěn)定性，減少磨損。因?yàn)榇矊禹敳渴菨裨弦何礁稍镞^程最后接觸的部位，直接影響流出床層的單體液體質(zhì)量。

7.2 吸附脫水的效果

吸附法脫水一般用于微量水吸附，根據(jù)工廠車間生產(chǎn)要求，可以保證脫水后的含水量一般在50×10-6～80×10-6。

吸附脫水作為高效廣譜性技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中已得到廣泛的應(yīng)用。在酒精脫水，有機(jī)硅脫水，氯乙烯脫水等工序中，經(jīng)過了多家企業(yè)的數(shù)年應(yīng)用，證實(shí)這是一種成熟和成功的技術(shù)。

8 結(jié)語

該項(xiàng)目圍繞氯乙烯分離過程的強(qiáng)化，通過6 項(xiàng)集成創(chuàng)新技術(shù)解決了國內(nèi)聚氯乙烯行業(yè)的關(guān)鍵問題，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、節(jié)能降耗、綠色環(huán)保等多重目標(biāo)，形成了整體技術(shù)優(yōu)勢，成果轉(zhuǎn)化程度高，顯著提高了中國產(chǎn)品市場競爭力，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)型升級、更新?lián)Q代。

該項(xiàng)目已在全國幾十家PVC 企業(yè)中進(jìn)行了數(shù)百項(xiàng)成功的推廣應(yīng)用。僅據(jù)5 家企業(yè)的統(tǒng)計(jì)，近3 年間取得直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)4.68 億元，推廣應(yīng)用后節(jié)能折合標(biāo)煤6.87 萬t，節(jié)省冷卻水1 236 萬t，回收氯乙烯單體2.13 萬t，減少高沸物排放9 660 t，減輕了環(huán)境污染，同時(shí)也取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。該項(xiàng)目不僅可以在化工、石化、輕工、制藥等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，還可以推廣到電子、軍事工業(yè)的高純產(chǎn)品制備中，取得更為廣泛的效果。

［1］王世良.PVC汽提技術(shù)的改進(jìn).聚氯乙烯，2014（3）：11－14.

［2］李春江，楊友信，魏家福，等.穿流式和折流式汽提塔的運(yùn)行對比.中國氯堿，2014，5：24－28.