电石法氯乙烯生产过程中“三废”综合利用

电石法氯乙烯生产过程中“三废”综合利用

张宏艳

新疆圣雄电石有限公司

摘要：介绍了电石法聚氯乙烯树脂生产工艺中各处电石损耗，包括电石风化损失、发生系统损失、氯乙烯合成系统损失、精馏系统损失、氯乙烯聚合干燥系统损失及包装工序损失等。 降低 PVC 生产电石单耗应严格管控电石损耗的每一个环节，根据损耗大小首先减少电石风化，加强各工序乙炔、氯乙烯回收，减少废料的产生及回收 PVC 粉尘等，为下一步采取措施指明了方向。

关键词：电石法；氯乙烯生产过程；“三废”综合利用

引言

目前，国内 PVC 市场中电石法聚氯乙烯占主导地位， 电石消耗在生产成本中占比达 75%以上，因此，降低电石消耗对企业有效控制 PVC 成本消耗意义重大。陕西金泰氯碱化有限公司（以下简称金泰氯碱），现有装置产能为 30 万t/a 聚氯乙烯，针对金泰氯碱电石单耗高及波动大等问题， 通过查阅相关资料及现场调查，梳理电石损耗所有环节并依据《电石法聚氯乙烯电石损耗查定及技术要求》 对各工序电石损耗查定，根据电石损耗查定结果制定控制措施，从电石的质量源头、 风化控制及生产工艺过程控制三方面采取有效的管理措施提升电石消耗管理水平。

1电石乙炔法

该生产技术形式是我国早期工业生产中非常重要的一种，主要借助电石与水反应生产乙炔，之后乙炔再与氯化氢进行反应。为满足生产需要，应在其中添加一定量的氯化铁加以催化，以此促进氯乙烯生产。该技术形式较为便捷，且安全性较高。然而由于反应原材料使用了大量的电石，因此也会出现电能损耗现象，需耗费一定的成本，且极易对周围环境产生恶劣影响，以至于后续逐渐被企业淘汰。

2生产中存在的问题

2.1入料间隔时间须人工计算

助剂配制采用一釜一配的人工配制方式，入料间隔时间由中控人员计算得出。生产过程中，聚合釜内物料反应完毕后，胶乳转至放料罐内，再进入后工序进一步干燥。干燥进料量随着生产需求的变化而调整，因此入料间隔时间不是固定的。为使前后工序生产平衡，生产负荷稳定，须根据后工序干燥进料量及时调整前工序的入料间隔时间。原工艺中，DCS 中没有自动计算入料间隔时间的程序，须人工计算，不仅费时，还可能因为入料间隔时间调整不及时而出现聚合釜堆料或者干燥工序料少的情况。

2.2中和剂手动加入方式劳动强度大。

胶乳 pH 值是影响产品质量的重要指标，对产品的高温机械稳定性和热稳定性均有一定的影响。氯乙烯单体与水、乳化剂、引发剂经机械分散形成分散液，由分散液泵送至聚合釜进行聚合反应，聚合过程中形成的胶乳逐渐变为酸性，聚合反应完成后须向体系内加入中和剂，控制胶乳体系pH 值在 5 ～ 7。原工艺中，中和剂采用手动加入方式，操作人员首先称量出每釜物料所需中和剂的量，并分装到专用容器内，待聚合反应完成，釜内残留氯乙烯回收完毕后，由钳工将聚合釜釜盖打开，操作人员再将称量好的中和剂倒入相应聚合釜内，整个加入过程均须手动完成，劳动强度大;此外，人工称量还存在一定的误差，一旦发生误操作会影响整个体系的 pH 值，进而影响产品质量。

2.3系统问题处理

生产技术运用时，经常会由于技术管控等外在情况出现设备堵塞等故障，此类故障情况的主要原因在于系统及人为参数设定存在异常，需要及时处理。然而就目前来看，部分企业在生产的过程中依旧存在处理技术滞后等状况，难以保障系统的运行效果，甚至会阻碍生产行业的长远发展，需针对此及时加以强化，通过日常管控强化的方式减少故障问题的产生。

3氯乙烯生产技艺优化的具体路径

3.1故障诊断系统问题处理

在传统生产中，故障处理主要以人工的形式开展，借助人力管控等形式分析故障问题，然后在关键区域设置临界点，实现前期故障预测。这种形式的运用会严重影响氯乙烯生产技术优化效果，导致难以实现预防诊断工作创新，无法保障预警精准度。为此在后续的工作中，要求企业应该在现有人工处理的基础上使用氯乙烯生产管控系统强化故障诊断，借助对氯乙烯特点，以及生产流程、技术的分析实现精准管控，确保在某一环节出现异常问题时可以及时发出预警信号，以此为后续的故障解决和系统优化提供参考，强化系统设备运行的安全效果。

3.2乙烯法VCM生产技术优化

为进一步处理传统技术生产过程中所遇到的废水及腐蚀问题，某企业针对此现象进行了流程技术优化。在具体技术运用的过程中，将传统的裂化及氧化反应与“kel-chlor”等技术形式相融合。在新兴技术运用下，乙烯等物质能够直接通过氯化作用生产 EDC，并将其转化为 HCl 等物质，这样便可减少氧氯反应的运用。与传统的技术形式相比，此技术下生产产量进一步提升，不仅有助于成本管控，而且能够减少对外在环境的影响。在传统氯化过程中，通常会运用氯乙烯混合技术等形式优化前期处理。因为容器内部存在大量的氯化铁等物质，所以需精准地掌控温度，将其控制在90~95℃，并将压力调节到120 kPa 以下，这样才能有效去除 EDC 等物质。

3.3生产技术流程优化

一方面，需强化自动化生产管控系统建设，进一步加强对控制目标等信息的关注，提高设计水准。另一方面，在乙炔技术运用中应加大对压力及温度的重视，且须科学选择氢气与氯气的比例。否则不仅会加大生产难度，还会影响最终的VCM效果。在此基础上，精馏处理时，设备参数设定也会影响最终的技术运用水准，需根据技术流程科学调整运行参数。

3.4设备运行优化

在氯乙烯生产过程中，乙炔与氯化氢气体需要进行充分混合且保持干燥，这样才能够满足技术运用需求。然而就目前来看，即使在干燥处理的过程中强化细节管控，依旧难以完全达到干燥标准，不利于后续的反应，最终影响产品的产量和效果。为此，部分企业开始将管控重点放在酸雾处理及水分管控方面。但在工作中经常由于企业设备更新缓慢，导致进出口出现严重压力差，进一步提高了水分含量。因此，开始在原有生产系统运行的基础上增设备用装置。这不仅有助于保障生产质量，而且能够通过定期更换滤芯等形式保障运行的稳定性与安全性。除此之外，在生产中可借助废碱液汽提塔等设备的运用实现废碱液回收利用，进而达到降本增效的效果。这既能管控成本，又能减少对外在环境的影响，实现企业氯乙烯生产环保目的。在具体工作中，结合实际需求科学地设定 PID 监测数值，之后通过远程管理调节阀来控制生产，并自动记录生产过程中出现的故障情况及数值异常变动信息，为后续工作提供参考。此外，在 PID 控制技术运用的过程中，系统会自动进行警报，若是在某段时间内没有精准地处理故障，则会自动下达生产线停止指令，在降低资源损失的基础上，保障生产的安全性，直至设备故障处理完成，才会再次进入运行状态。

结语

综上所述，入料间隔时间自动计算程序投用后，可根据生产实际情况(如干燥进料量变化) 自动调整入料间隔，提高了前后工序负荷的匹配度，与原有手动计算方法相比，DCS 自动控制入料间隔时间不仅可以降低劳动强度，提高自动化水平，而且能协调前后工序生产，有效避免堆料和少料情况的发生，保证产量，提高质量，降低消耗。中和剂由手动加入改为自动加入后，聚合体系的 pH 值更加稳定，减少了操作人员工作量，同时也避免了误操作。

参考文献

［１］ 安晓通. 聚氯乙烯行业的生产现状及发展趋势［Ｊ］. 化工设计通讯，２０１９，４５（５）：２０５.

［２］ 权开玉. 聚氯乙烯行业的生产现状及发展趋势［Ｊ］. 橡塑技术与装备，２０１８，４４（２４）：３２ －３９.

［３］ 邴涓林，孔涛，吴晓坤. “十三五”期间中国 ＰＶＣ 产业回顾和展望（待续） ［ Ｊ］. 聚氯乙烯，２０２１，４９ （９）：１ －１０，１４.