變壓吸附回收氯乙烯精餾尾氣中的氯乙烯和乙炔

第42卷第2期聚氯乙烯Vol. 42, No.22014年2月Polyvinyl ChlorideFeb. , 2014變壓吸附回收氯乙烯精餾尾氣中的氯乙烯和乙炔蔣燚",劉超亮,易超(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;變壓吸附;精餾尾氣;乙炔;經(jīng)濟效益[摘要]介紹了采用變壓吸附回收氯乙烯精餾尾氣中氯乙烯和乙炔的工藝流程,并對變壓吸附裝置運行過(guò);程中出現的問(wèn)題提出了解決方案。以中鹽湖南株洲化工集團有限公司10萬(wàn)VPVC生產(chǎn)裝置計,每年可回收乙炔氣132 664 m' ,回收氯乙烯單體246. 48 t,產(chǎn)生的經(jīng)濟效益約200萬(wàn)元。[中圖分類(lèi)號] TQ325.5[文獻標志碼] B[文章編號] 1009 -7937(2014)02 -0038 -03Recycling vinyl chloride and acetylene containedin VCM rectification tail gas by pressure swing adsorptionJIANG Yi, LIU Chaoliang, YI Chao( Hunan Zhuzhou Chemical Industry Group Co.，Ltd. ，CNSG ,Zhuzhou 412004 , China)Key words: vinyl chloridc; pressure swing adsorption; rectifcaton tail gas; acetylene; economicbenefitAbstract: The process fow. of pressure swing adsorption( PSA) for recycling vinyl chloride andacetylene contained in VCM rectification tail gas was introduced. Measures to solve the problems 0C-curred during operation of PSA were proposed. Taking the 100 kt/a PVC production plant of HunanZhuzhou Chemical Industry Group Co.，Ltd. as an example, 132 644 m' of acetylene and 246. 48 tonsof vinyI chloride could be recovered per year, and nearly 2 million RMB￥economic benefits could bebrought per year.中鹽湖南株洲化工集團有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中染環(huán)境。因此,中鹽株化公司考慮在1套10萬(wàn)Va鹽株化公司)擁有3套10萬(wàn)Va PVC生產(chǎn)裝置,生PVC裝置上采用變壓吸附裝置回收精餾尾氣中的乙產(chǎn)能力為30萬(wàn)Va。生產(chǎn)工藝采用電石法,氯乙烯炔和氯乙烯氣體,提高乙炔和氯乙烯的回收效率。精餾尾氣中乙炔和氯乙烯含量較高。在采用變壓吸1變 壓吸附回收氯乙烯和乙炔工藝附裝置回收乙炔和氯乙烯之前,中鹽株化公司采用1.1吸附原理傳統的顆?；钚蕴课焦に嚮厥找胰埠吐纫蚁?3變壓吸附技術(shù)利用吸附劑的特性,將原料氣在臺活性炭吸附裝置輪換進(jìn)行吸附、解吸和再生操作,一定壓力下通過(guò)吸附劑床層,原料氣中的高沸點(diǎn)組操作復雜,勞動(dòng)強度大。由于在吸附過(guò)程中須使用分(乙炔、氯乙烯、二氧化碳等)被選擇性吸附,低沸大量的溫、熱空氣和氮氣,所以能耗高,運行費用高,點(diǎn)組分(氮氣、氫氣)作為凈化氣由吸附塔出口排但活性炭吸附裝置的處理效率不高,經(jīng)處理后的尾出,經(jīng)尾排閥調節后排空。然后在減壓下解吸被吸氣中仍含有體積分數為3%左右的氯乙烯氣體。按附的組分(乙炔、氯乙烯及二氧化碳等),解吸氣回中鹽株化公司30萬(wàn)V/aPVC產(chǎn)能計,每年因吸附不收利用,同時(shí)使吸附劑獲得再生,以進(jìn)行下一次吸附完全排放的氯乙烯超過(guò)820 t,既浪費資源,又嚴重污分離。中國煤化工●[收稿日期] 2013-08 -28[作者簡(jiǎn)介]蔣簌(1981-) ,男,助理工程師,畢業(yè)于湖南大學(xué)化工專(zhuān)業(yè),.MYHcNMHG限公司pvcr工藝員。38第2期蔣燚等:變壓吸附回收氯乙烯精餾尾氣中的氯乙烯和乙炔1.2 吸附設備2.2運行效果變壓吸附裝置包括1臺預處理塔,1臺氨氣加中鹽株化公司利用熱導色譜儀對變壓吸附裝置熱器,1臺原料氣加熱器,4臺吸附塔,1臺中間緩沖進(jìn)口尾氣中各成分的含量進(jìn)行了分析,結果見(jiàn)表1;罐,2臺真空泵,1臺冷卻器以及49個(gè)不同規格的程利用氫火焰色譜儀對變壓吸附裝置出口凈化氣中的控閥。氯乙烯和乙炔含量進(jìn)行了分析,結果見(jiàn)表2。1.3吸附工藝表1變壓吸附裝置進(jìn)口氣體含量數據精餾尾氣在0.50 MPa、-10 C條件下經(jīng)流量Table1 Compoition of gas at the inlet of計計量,首先經(jīng)換熱器預熱和預處理塔預處理(出pressure swing absorption device口溫度25~40 C),再進(jìn)人變壓吸附系統。該系統項目φ(氯乙烯)/%中(乙炔)/%最大值15.6313.31采用4臺吸附塔操作,吸附塔內裝填專(zhuān)用的選擇性吸附材料,通過(guò)不同壓力下吸附材料對乙炔、氯乙烯最小值3.913.43平均值7.406.26解吸的時(shí)間差達到分離乙炔和氯乙烯的目的。主要表2變壓吸附裝置出口氣體含量數據過(guò)程如下:精餾尾氣進(jìn)入1臺正處于吸附狀態(tài)的吸Table2 Composition of gas at the outlet of附塔中,除氮氣、氫氣組分外的其他組分被吸附塔吸附,其余3臺吸附塔分別進(jìn)行均壓降、順?lè )?、逆放、抽序號p(氯乙烯)/(mg/m' )p(乙炔)/(mg/m')空、沖洗、均升以及終沖步驟的操作,4臺吸附塔交37230替循環(huán)工作,時(shí)間上相互交錯,以達到精餾尾氣不斷23163輸人、凈化氣不斷輸出的目的。其中一部分逆放氣221(乙炔)從吸附塔逆放出來(lái)后直接進(jìn)入二級混合脫未檢出.378水裝置再到轉化器;另一部分解吸氣(氯乙烯 )經(jīng)真未檢出439空泵抽空,進(jìn)入換熱器降溫后由管道經(jīng)液封進(jìn)人堿428洗工序。變壓吸附工藝流程如圖1所示。表2表明:凈化氣組成中氯乙烯含量可以控制精情甩二預處理塔解吸氣在指標范圍(氯乙烯質(zhì)量濃度≤36 mg/m')內,但乙氣、復氣L持空炔含量超出指標(乙炔質(zhì)量濃度≤150 mg/m')2~3換熱器一+[ 吸附塔J8去映洗工序倍,這是因為中鹽株化公司近期氣化汞催化劑供應氣乙烯遵放氣不及時(shí)且轉化器發(fā)生故障造成轉化反應后乙炔含量超標，以及氯化氫原料氣純度較低且波動(dòng)大,導致尾緩沖罐]氣中氯乙烯和乙炔含量時(shí)有超標(原合同要求的進(jìn)口尾氣中氯乙烯體積分數≤10%、乙炔體積分數≤" 真空泵3% ) ,其中乙炔含量超出較多。3經(jīng)濟效益[換熱器]-一一去混合冷凍3.1裝置總投資圈1精餾尾氣變壓吸附工藝流程囹裝置總投資見(jiàn)表3。Fig.1 Process flow diagram of表3變壓吸附裝置總投資Table 3 Total investment of pressure swing absorption devicepressure swing absorption for rectification tail gas2變壓吸附裝置運行情況工程項目及費用名稱(chēng)價(jià)格/(萬(wàn)元)設計及技術(shù)轉讓費用2.1 對現有裝置的影響設備及安裝費30由于變壓吸附裝置加裝在現有的低佛塔塔頂排工藝管道及安裝費15空管道上,裝置是否會(huì )影響低沸塔運行成為重要的土建工程費工藝指標。經(jīng)過(guò)運行測試，運行該裝置會(huì )增加低沸電氣儀表自控及安裝50塔塔頂壓力0.01~0.03MPa,與低沸塔塔頂控制壓合計中國煤化工65力0.40~0.50MPa相比影響很小,對合成精餾低3.2經(jīng)濟效5YHCNMHG沸塔運行無(wú)較大影響。3.2.1基礎計算數據 .39聚氯乙烯2014年P(guān)VC樹(shù)脂產(chǎn)量,100000 U/a; 裝置運行時(shí)間,回收氯乙烯和乙炔氣體每年產(chǎn)生的總經(jīng)濟效益8 000 h/a;電石發(fā)氣量,300 m>/t(0.1 MPa,20 C);為:862 680+1 149 720 =201.24萬(wàn)(元/a)。氯化氫體積分數,93%;乙炔轉化率,99.5% ;尾氣3.3投資回收期中氯乙烯體積分數, ,6% ;乙炔流量,4 738 m'/h?？偼顿Y265萬(wàn)元,經(jīng)濟效益201.24萬(wàn)元/a,投3.2.2計算過(guò)程資回收期約16個(gè)月。氯化氫流量(配比1.1 : 1):4存在的 問(wèn)題及解決方案4 738 x 1.1 =5 212( m/h)。4.1存在 的問(wèn)題氯化氫體積分數93% ,則其他氣體流量為:經(jīng)過(guò)-段時(shí)間的運行,發(fā)現本套變壓吸附裝置5212 x(1 - 93%) +93% =392.3(m)/h)。在運行過(guò)程主要存在以下3個(gè)問(wèn)題。未反應乙炔流量為:(1)該裝置中的解吸效果不理想,有待進(jìn)一步.4 738 x(1 -99.5%) =23.69( m'/h)。完善。不凝尾氣流量為:392.3 +23. 69≈416(m'/h)。(2)部分逆放氣從吸附塔逆放出來(lái)后經(jīng)液封直.尾氣流量為:416 +(1 -6%) =442.5(m'/h)。接進(jìn)人二級石墨冷凝器脫水,由于夾帶有部分水分,夾帶氯乙烯單體流量為:加大了冷凍脫水系統的負荷,如水分超標,對轉化系442.5 x6% =26. 55(m'/h)。統的影響會(huì )非常嚴重。采用變壓吸附回收后,尾氣中氯乙烯單體平均(3)回收乙炔氣體在并人到轉化系統時(shí),因為體積分數降至0.05%以下,與原采用的活性炭吸附其流量不恒定,加大了原料氣配比操作的困難,對轉相比可多回收氯乙烯單體量為:化系統的影響較大。442.5 x(6% -3% -0.05%) =11.05(m/h) =4.2 解決辦法30. 81(kg/h)。(1)針對預處理系統問(wèn)題,經(jīng)過(guò)分析,發(fā)現在預3.2.3回收氯乙烯氣體的效益處理系統前,氣體含有較多的水分,影響了預處理系從尾氣中回收的氯乙烯單體為30. 81 kg/h,則統吸附材料的解吸。因此,在預處理系統之前加裝每年回收氯乙烯單體約:了1套脫水裝置,并修正了預處理系統解吸過(guò)程的30.81 x8 000 =246. 48(t)。工藝控制點(diǎn),解決了預處理系統的向題。生產(chǎn)1 t氯乙烯單體按成本4300元、運行費用(2)夾帶水分的問(wèn)題也通過(guò)加裝吸附脫水裝置500元、設備折舊300元計算,則每年可增加的經(jīng)濟給予解決。效益為:(3)針對回收乙炔氣體流量不穩定的問(wèn)題,在246.48x(4300-500-300)=862680并人轉化系統時(shí)增加了緩沖罐,在緩沖罐后安裝了(元/a)。適應轉化系統壓力的止逆閥,很好地解決了回收乙3.2.4回收乙炔氣體的效益炔影響轉化系統壓力的問(wèn)題。未反應的乙炔按回收率70%計,則每年可回收5總結乙炔氣的總量為:中鹽株化公司采用變壓吸附裝置回收氯乙烯精23.69 x70% x8 000 =132 664(m2 )。餾尾氣后,很好地解決了尾氣對環(huán)境的污染問(wèn)題。折算標準電石為:132 664 +300 =442.2(t)。裝置總投資大約為265萬(wàn)元，經(jīng)濟效益在201.24萬(wàn)電石價(jià)格以2600元/t計,則每年可產(chǎn)生的經(jīng)元/a,投資回收期為16個(gè)月。因此,該項目具有良濟效益為:442.2x2 600 =1149 720(元/a)。好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。[編輯:杜桂敏]3.2.5總經(jīng)濟效益北元化工1月份盈利599萬(wàn)元主要產(chǎn)品產(chǎn)量均超預期陜西北元化工集團有限公司在保持2013年6月份起生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)形勢扭虧為盈的基礎上,2014年1月份盈利599萬(wàn)元,實(shí)現了馬年生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的開(kāi)門(mén)紅。2014年1月份,該公司各類(lèi)產(chǎn)品均超額完成任務(wù),創(chuàng )該公司開(kāi)車(chē)以來(lái)產(chǎn)量新高其中PVC完成生產(chǎn)計劃的105. 2% ,繞堿完成生產(chǎn)計劃的103. 08% ,水泥熟料完成生產(chǎn)計劃的109中國煤化工112.21% ,電石完成生產(chǎn)計劃的106. 32% ,原鹽完成生產(chǎn)計劃的107. 99%。YHCNMH G .40