提高氯乙烯轉化效率的攻關(guān)

第41卷第4期聚氯乙烯Vol. 41. No.42013年4月Polyvinyl ChlorideApr.，2013提高氯乙烯轉化效率的攻關(guān)鄒斌",王定華,岳杏娟(中鹽湖南株洲化工集團有限公司,湖南株洲412004)[關(guān)鍵詞]氯乙烯;轉化率;氯化汞;觸媒[摘要]針對氯乙烯轉化效率低及觸媒消耗較高的問(wèn)題,對轉化裝置進(jìn)行了一系列整改,包括提高原料氣質(zhì)量、改善轉化器工況優(yōu)化轉化器操作等。改造后轉化器泄漏次數減少,觸媒使用壽命延長(cháng),觸媒單耗降低,節約成本157.81萬(wàn)元/2。[中圈分類(lèi)號] TQ325.3 [文獻標志碼] B[文章編號] 1009 - 7937(2013)04 - 0022 - 04Breakthrough of increasing vinyl chloride conversionZOU Bin, WANG Dinghua, YUE Xingjuan(Hunan Zhuzhou Chemical Industry Group Co., Ltd., CNSG, Zhuzhou 412004, China)Key words: vinyl chloride; conversion; mercuric chloride; catalystAbstract: According to low viny! chloride conversion and high catalyst cost, reforms on theconversion plant was per formed, including improving feed gas quality and converter condition, op-timizing converter operation and so on. After the reform, the leakages of converter werc reduced，the catalyst life was prolonged, the catalyst cost was decreased, and the production cost was saved by1. 578 1 milion RMB per year.中鹽湖南株洲化工集團有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中6年。隨著(zhù)運行時(shí)間的增加,轉化器腐蝕加劇,泄漏鹽株化)現有PVC裝置生產(chǎn)能力為20萬(wàn)t/a,其中.越來(lái)越嚴重,尤其是2010年,泄漏達54臺次。第1期和第2期裝置設計生產(chǎn)能力各10萬(wàn)t/a.配(3)自2011年下半年汞價(jià)格上漲以來(lái),觸媒質(zhì)套轉化器共60臺,其中第1期裝置32臺(一段16量明顯下降。臺,二段16臺),第2期裝置28臺(一段16臺,二段①從外觀(guān)上觀(guān)察,觸媒顆粒不均勻,尤其小顆粒12臺)。較多,棱角不分明,表觀(guān)密度增大。1轉化器運行方面存在的主要問(wèn)題.②氯化汞含量---般在10.6%~11.0%(質(zhì)量分(1)要達到20萬(wàn)t/a 的生產(chǎn)能力,轉化器就必數,下同),雖在合格范圍,但基本在指標下限附近。須超負荷運行。主要表現為轉化器空間流速高、反應溫度偏高、反應后氣體中乙炔含量超標,只好靠多③從灰分查定情況來(lái)看,灰分質(zhì)量分數超過(guò)消耗觸媒來(lái)保證生產(chǎn)負荷,致使觸媒使用狀況惡化，1%,大于指標要求的0. 5%。具體表現為觸媒汞流失速率加快、觸媒使用時(shí)間縮④從使用效果來(lái)看,有些新觸媒裝進(jìn)轉化器后,短,進(jìn)而影響生產(chǎn)負荷和裝置的長(cháng)周期穩定運行。反應遲緩,活性不強,表現為反應溫度上不去,反應(2)第1期裝置于2006年投產(chǎn),運行時(shí)間已達后氣體中乙炔含量偏高等。中國煤化工●[收稿日期] 2012-11- 10CNMHG[作者簡(jiǎn)介]鄒斌(1987 -),男，助理工程師,畢業(yè)于山西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院.M..有限公司從事PVC生產(chǎn)技術(shù)工作。22第4期鄒斌等:提高氯乙烯轉化效率的攻關(guān)科研與生而(4)混合冷凍氣體水含量超標，含水體積分數在對轉化器殼程定期排污排水;對混合冷凍系統0.08%~0.12%,影響觸媒活性與使用時(shí)間;電石質(zhì)各放水(排污)口定期放水、放酸.排污[D;對轉化器量不穩定,S、P含量超標，影響后續清凈效果,且不定期放酸;定期分析合成熱水槽水質(zhì),及時(shí)補加H--方便用AgNO,試紙定性檢測,從而影響觸媒活性。93高溫緩蝕劑,并確保其質(zhì)量分數> 3%。(5)轉化器進(jìn)氣擋板結構設計不合理,致使氣體2.3優(yōu)化轉化器的操作在轉化器列管間分布不均,導致偏流,影響轉化效規范了轉化器抽翻、升溫排氮、活化、誘導期及.率;轉化器下底蓋堵塞、板結,部分列管也出現堵塞。整個(gè)轉化器使用周期的操作。因此,延長(cháng)觸媒使用時(shí)間、降低汞流失與失活的(1)合理編排轉化器抽翻計劃,嚴格按規范執速率對提高轉化器效率顯得尤為重要。為此,中鹽行,從使用時(shí)間、當前負荷、反應溫度、反應后各組分株化自2011年下半年開(kāi)始,陸續對轉化系統進(jìn)行了含量、觸媒消耗等各方面綜合考慮,確定是抽翻還是改造。更換觸媒。2整改措施中鹽株化規定新觸媒二段使用時(shí)間達到2.1 優(yōu)化原料氣控制指標,提升原料氣質(zhì)量[1]4 000 h以上,在一、二段轉化器上累積使用時(shí)間達、(1)優(yōu)化乙炔清凈工序的控制指標(如pH值與到8000 h以上時(shí)才考慮更換與抽翻觸媒。在二段有效氯含量),加強工藝控制,同時(shí)加強清凈效果檢使用時(shí)間未超過(guò)4000h而觸媒效率達不到預期效測。針對S、P含量超標檢測不出來(lái)的問(wèn)題,在以往率時(shí),要從當前負荷、反應溫度、反應后氣體中各組AgNO3試紙定性檢測的基礎上,增加試劑管定量檢分含量、氣相進(jìn)出口溫度、水相閥開(kāi)度,尤其是從該測S、P含量方法，加強清凈效果控制,保證清凈效臺轉化器的歷史反應狀況等各方面分析查找原因,果達標。確定是更換新觸媒還是只進(jìn)行抽翻繼續使用。即便(2)針對混合冷凍系統水含量超標問(wèn)題,優(yōu)化了觸媒在二段轉化器使用時(shí)間超過(guò)了4000h,在更換溫度控制方案,由以往一-級控制(-8土2) C、二級新觸媒時(shí)也要從這些方面加以分析驗證,確認觸媒控制(- 14土2) C調整為- -級控制(-9土2) C、二是否正常發(fā)揮了作用。級控制(-15土2) C;在乙炔總管流量計前后增設目前,在觸媒使用管理上,目標是觸媒在二段轉排污水設施,減少流量計顯示波動(dòng),從而優(yōu)化流量配化器使用時(shí)間達到4400h,累積使用時(shí)間達到比控制，有利于轉化器反應過(guò)程的穩定。8800h以上,以達到有效降低觸媒消耗的目的。2.2改 善轉化器工況(2)轉化器裝填新觸媒后,要進(jìn)行升溫排氮千(1)對轉化器氣體分布盤(pán)進(jìn)行逐臺改造與更換，燥。程序如下:檢查排污口,確認無(wú)水滴產(chǎn)生,8~12解決氣體偏流問(wèn)題。h后取樣分析,若出口氣體中v(O2)≤3%,v(水)≤在抽翻觸媒時(shí)發(fā)現,上大蓋內側有明顯的氣流0.3%,則干燥合格,關(guān)閉氮氣閥。沖刷痕跡,且轉化器四周灰分比中間多。分析是氣.干燥后再利用活化裝置對觸媒進(jìn)行活化?；罨w通過(guò)擋板后,快速沖向四周，導致氣流分布不均。初期活化閥稍開(kāi),有少許氣流聲即可,待排污口排出因此在使用過(guò)程中,對轉化器氣體分布盤(pán)不斷改造,HCI氣體后,關(guān)閉排污閥;稍微打開(kāi)轉化器氣相出逐步完善?？陂y,適度開(kāi)大活化閥,活化12 h以上。期間加強(2)清理轉化器底蓋、列管,保證氣流通暢口。放酸操作(至少1次/h),及時(shí)掌握轉化器的泄漏情加強列管檢查,根據轉化器的實(shí)際能力估算列況,待取樣分析HCI體積分數達到70%以上,檢查管泄漏情況及轉化器列管堵塞板結情況,及時(shí)發(fā)現放酸正常后,關(guān)閉活化裝置,開(kāi)啟該臺轉化器。堵塞的列管并清理疏通,充分發(fā)揮轉化器的生產(chǎn)能轉化器投用初期的750~1000h為新觸媒誘力。對問(wèn)題轉化器清理疏通后,轉化器反應狀況明導期。在誘導期應確保低流量平穩運行,保持反應顯好轉,負荷提升快且較穩定。溫度在130中國煤化工高 過(guò)快;在觸對轉化器逐臺進(jìn)行下底蓋檢查,更換玻璃濾布媒使用周期PMHCNMHG,確保反應后與活性炭,降低單臺轉化器氣相阻力。氣體中各組分含量不超標,達到延長(cháng)觸媒使用時(shí)間、(3)嚴格規范操作,減少轉化器泄漏。降低觸媒消耗的目的。2:科研與生而，聚氯乙烯2013年(3)加強反應溫度與反應后氣體中乙炔含量的表1改進(jìn)前第1期二段轉化 器觸媒使用情況控制,要求轉化器目標溫度控制在150C以下,反應Table 1 Operation conditions of catalyst in the后氣體中乙炔體積分數控制在3%以下,HCI含量first phase of second stage converters before improvement不超標,防止超溫造成汞升華損失及汞中毒損失。轉化器編號觸媒使用時(shí)間/h氣化汞 含量/%18#2 6263.82(4)通過(guò)定期測量各轉化器氣相進(jìn)出口溫度,控2 8823.03制空間流速。26#4 6163. 60對轉化器氣相進(jìn)出口溫度進(jìn)行定期(每周2次)2 4194.59檢測,判斷并調整單臺轉化器負荷,保證各臺轉化器32#6074.的負荷相對均勻,避免因負荷嚴重不平衡而降低觸平均值3 7233.61媒使用效率。目前,中鹽株化規定各臺轉化器的氣表2改進(jìn)后第1期二段轉化器觸媒使用情況相進(jìn)口溫度控制在72C以下,超過(guò)72C時(shí)須調節Table 2 Operation conditions of catalyst in thefirst phase of second stage converters after improvement進(jìn)口閥門(mén),達到平衡單臺轉化器負荷的目的。觸媒使用時(shí)間/h氧化汞 含量/%(5)定期分析一段轉化器反應后氣體中的乙炔17#4426.5.30 .含量。規定單臺- -段轉化器反應后氣體中乙炔體積19#4 630分數控制在30%以下,超過(guò)30%時(shí),應通過(guò)調節進(jìn)20#5 040口閥門(mén),降低單臺轉化器負荷,達到穩定轉化器運行21 #4 3806.595 2636.38的目的。23#4 6856.503改造效果4 7005.09通過(guò)實(shí)施- -系列整改措施,取得了明顯效果,保5 2324.20證了觸媒的正常使用,臧少了觸媒汞流失的速率。44486.1929#3 414(1)轉化器泄漏方面。30#3 4375.99通過(guò)規范轉化器的放酸操作,能及時(shí)發(fā)現泄漏3 5295.69并進(jìn)行有效處理。中鹽株化2010年轉化器泄漏545 5985. 86臺次,2011年泄漏15臺次,減少了39臺次,同比下.45225.73降了72.2%。2011 年上半年泄漏9臺次,2012年由表1和表2可見(jiàn):第1期二段轉化器新觸媒上半年泄漏6臺次,減少了3臺次,同比下降了使用后,氯化汞含量平均值由改造前的3.61%上升33. 3%。.上述情況說(shuō)明 此次改造有效地抑制了轉化至5.73% ,新觸媒氯化汞含量以10.83%計,則氯化器的泄漏。汞流失量從66. 67%下降至47.09%,基本滿(mǎn)足下降(2)目前,轉化器氣體分布盤(pán)已基本改造完畢，50%以下的要求,有效減緩了觸媒中汞的流失;同有效改善了氣體在轉化器內的流速與分布均勻性,時(shí),觸媒平均使用時(shí)間也從3723h延長(cháng)至4522h,避免了氣體偏流導致的轉化器負荷分布不均。同延長(cháng)了799 h。時(shí),乙炔氣純度及S、P含量已達到工藝要求,混合改進(jìn)前后第2期二段轉化器觸媒使用情況見(jiàn)表冷凍工序的溫度控制得到優(yōu)化,混合冷凍后氣體水3和表4。含量趨于穩定。表3改造前第2期二段轉化器觸媒使用 情況(3)觸媒使用效率方面。Table 3 Operation conditions of catalyst in the改造前,新觸媒在二段轉化器使用3 000 ~second phase of second stage converters before improvement3 500 h時(shí),氯化汞含量已下降至4%以下;抽翻進(jìn)轉化器編號 觸媒 使用時(shí)間/h氧化汞含量/%_3 014人一段轉化器后，催化效果變差,低于二段使用3 7502.984 000 h、整體使用8000 h的標準要求,觸媒的使用19中國煤化工3.65壽命較短。改造后觸媒的使用壽命延長(cháng),消耗量明24#MYHCNM H G2.89顯降低。改造前后第1期二段轉化器觸媒使用情況28#3 7953. 86見(jiàn)表1和表2。366624第4期鄒斌等:提高氯乙烯轉化效率的攻關(guān)科研與生產(chǎn)表+改造后第2期二段轉化器觸媒使用情況消耗。"able↓Operation conditions of catalyst in the second(2)轉化器泄漏臺次減少,減少了汞的流失,緩phase of second stage converters after improvement解了環(huán)保壓力。轉化器編號觸媒使用時(shí)間/h 氧化汞含量/%(3)2011年生產(chǎn)1tPVC觸媒消耗量為2.09317”5 0893. 8621441263. 22kg,2012年上半年為1.474 kg,與2011年同期的22#2 9744.43 .1. 849 kg相比降低了0.375 kg,與 2011年全年的23#3 5624.742.093 kg相比降低了0.619 kg。24#59274.0126#48112. 88以上半年P(guān)VC產(chǎn)量43864.4t、觸媒平均采購27#36153. 26價(jià)格5.812萬(wàn)元/t計,與2011年上半年的觸媒單耗4 301由表3和表4可見(jiàn):第2期二段轉化器觸媒氯相比,半年可節約成本:0.375六1 000 X43 864.4x 5.812= 95.60化汞含量平均值由改造前的3.29%上升至3.77%,(萬(wàn)元)。新觸媒氯化汞含量以10.83%計,則氯化汞流失量從與2011年全年的觸媒單耗相比,半年可節約成本:69. 62%下降至65.19%,下降幅度不大。分析其原0.619六1 000X 43 864.4X 5.812= 157. 81因為:之前第1期轉化器轉化效果相對較差,生產(chǎn)負荷壓往第2期轉化器,導致第2期轉化器生產(chǎn)負荷5結語(yǔ)較高。但觸媒使用時(shí)間從3666 h延長(cháng)至4 301 h,改造后轉化器的使用狀況明顯好轉，反應溫度延長(cháng)了635 h。從單臺轉化器使用情況來(lái)看,由于采取了改進(jìn)與反應后氣體中乙炔、HCl等各組分含量基本能控措施,氯化汞流失速率明顯減慢。如第1期二段制在指標范圍內,且能保持相對穩定,基本杜絕了進(jìn)25*轉化器，觸媒使用了2 358 h后,氯化汞含量由壓縮機前氣體中乙炔含量超標情況的發(fā)生,保證了10.6%下降至8. 91%;第1期二段30#轉化器,觸生產(chǎn)安全運行,為生產(chǎn)負荷的穩定及持續提升打下媒使用了792 h后,氯化汞含量由10. 79%下降至了良好的基礎,同時(shí)降低了觸媒消耗,創(chuàng )造了經(jīng)濟效.9.05%;第1期二段17*轉化器,觸媒使用了2777益,并緩解了環(huán)保壓力。[參考文獻]h后,氯化汞含量由11.1%下降至8.71%，下降幅[1]鄭石子,顏才南.聚氯乙烯生產(chǎn)與操作[M].北京:化學(xué)度均不大,說(shuō)明改造達到了延長(cháng)觸媒使用時(shí)間、提高工業(yè)出版社,2008:237.轉化器使用效率的目的。[2]邴滑林,黃志明.聚氯乙烯工藝技術(shù)[M].北京:化學(xué)工4效益分析業(yè)出版社,2007:67.通過(guò)整改,取得了一系列明顯的效果,產(chǎn)生的主[3]趙增良.淺談提高單體轉化器使用壽命的措施[J].聚氣要效益如下。乙烯,2005(7):39 - 40.(1)轉化器觸媒使用時(shí)間延長(cháng),從而降低了觸媒[編輯:郝晶](上接第14頁(yè))業(yè)帶來(lái)更大的挑戰[+2。目前,我國氯堿企業(yè)逐漸向能源化、大型化過(guò)渡,如新疆中泰化學(xué)股份有限公司、新疆天業(yè)(集團)[1]白海丹.2011年全球氣堿供需分析[J].氯堿工業(yè),2012,有限公司和湖北宜化集團等PVC產(chǎn)能均超過(guò)了48<11):1-4.100萬(wàn)t/a,憑借煤炭和電力等成本優(yōu)勢,其PVC的[2]邴涓林.2011年中國PVC產(chǎn)業(yè)狀況分析(待續)[J].聚成本競爭力處于國內領(lǐng)先水平。從未來(lái)發(fā)展趨勢來(lái)氯乙烯,2012,40(5):1 - 8,36.看,沒(méi)有成本優(yōu)勢的氯堿企業(yè),無(wú)論是電石法還是乙[3]鄧科,唐紅梅,張定明.煤制烯烴路線(xiàn)取代電石法路線(xiàn)生烯法PVC裝置,其生存空間將會(huì )越來(lái)越狹窄。另產(chǎn)PVC的機會(huì )與不確定性分析[J].聚氯乙烯,2012,40(4):1- 5.中國煤化工外,中東和美國具有成本低廉的乙烷和頁(yè)巖氣資源，[4]邴洞林.201.MYHCN M H G(續完)[].聚以其為原料生產(chǎn)出的乙烯再制成PVC的成本將大氯乙烯,2012,40(6):1 -7.L編輯:陳立春]大低于石油路線(xiàn)和電石法路線(xiàn),必將給我國PVC行25