聚氯乙烯生产装置加压精馏尾气处理系统优化与改进

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　　摘 要：本文介绍了目前氯乙烯生产过程中加压精馏尾气的变压吸附处理方法，与其他方法做出比较，同时提出了对于现在广泛使用的变压吸附装置的改进。
　　关键词：聚氯乙烯；氯乙烯；工艺
　　氯乙烯尾气排放主要产生于氯乙烯加压精馏工序，行业中对于这部分尾气，主要有活性炭吸附、膜吸收、活性纤维吸附、变压吸附四种处理方式，回收残存的氯乙烯。
　　从表中可见：VCM尾气分离回收采用变压吸附处理工艺其效果更佳。
　　变压吸附（PSA）技术是近40多年来发展起来的一项新型气体分离与净化技术。由于变压吸附技术投资少、运行费用低、产品纯度高、操作简单、灵活、环境污染小、原料气源适应范围宽，因此，70年代后，这项技术被广泛应用于制氢、制氧、制氮及各种含氢气体的净化提纯方面，在各种有用气体的回收利用方面应用效果十分理想。
　　聚氯乙烯行业中，变压吸附从2000年来在VCM尾气回收，尾气提氢方面得到广泛应用，国内大部分PVC生产厂家均采用变压吸附方法回收尾气中的VCM及乙炔，再提纯尾气中的氢气。但都是采用一段回收，将乙炔气和氯乙烯混合回收至氯乙烯后转化工序。该方式在实际生产中将解吸气直接进入转化器，气体中含有大量的氯乙烯产品，解吸气量较大，占据转化器有效的反应空间及时间，不利于增产，且产品质量较差等缺點。
　　该系统可以改进为采用二段回收氯乙烯尾气工艺，主要流程如下：
　　一段变压吸附由五个吸附塔组成，在任意时刻都有二台吸附塔处于吸附状态，尾气中的大部分氯乙烯和少部分乙炔组分被停留在吸附剂的表面，氢气、氮气、氧气和甲烷等非吸附组分以及大部分的乙炔从吸附塔顶部流出，送往二段变压吸附单元。被产品组分饱和的吸附剂通过再生步骤，从吸附剂上脱附出来，通过收集后得到氯乙烯作为产品气输出界区至氯乙烯气柜，该处需要对产品气氯乙烯中含乙炔精准分析。
　　从一段出来的粗脱尾气，此时大量的氯乙烯组分已回收，尾气中还有大量的乙炔等组分，此时再对尾气回收乙炔，二段变压吸附单元完成。二段变压吸附由5个吸附塔组成，来自一段变压吸附的粗脱气中的大部分乙炔及少量氯乙烯组分停留在吸附剂的表面，氢气、氮气、氧气、甲烷等作为非吸附组分从吸附塔的顶部流出，送出变压吸附提氢单元。吸附了产品组分乙炔的吸附剂通过再生步骤，从吸附剂上脱附出来，连续处理来自一段变压吸附单元的粗脱气，同时连续回收乙炔等组分。
　　来自于二段的净化尾气进入原料气缓冲罐，经缓冲后直接进入提氢单元，采用4-1-2/VPSA工艺流程。四个吸附塔中任何时刻总有一个吸附塔处于吸附步骤，其他三个塔处于解吸的不同阶段，产品氢气经过二级缓冲后以稳定的压力输出，逆放及抽空解吸气体经阻火器后直接放空。四个吸附塔交替进行上述的步骤，保证连续处理来自二段变压吸附净化尾气，同时连续得到产品氢气的目的。
　　改进后的工艺可将氯乙烯及乙炔等组分大部分进行有效的分段分离回收；一段解吸气（主含乙烯产品）直接返回产品气柜，可以与原系统中氯乙烯充分混合，减少因混合不均匀在氯乙烯压缩机发生爆炸风险，而二段解吸气（主含乙炔产品）直接返回转化反应器，这样有效的降低了转化器的工作负荷，有利于降低系统压力，降低触媒消耗，提高产量，二段回收工艺技术，克服了一段回收技术的劣势，产品质量得到了改善。在三段提氢段可得到高纯度的氢气送去氯化氢合成炉，以增产氯化氢气体。通过三段回收工艺将尾气中有效气体进行充分回收利用，提高企业经经济效益。
　　同时对于现在普遍使用的变压吸附装置，还有以下可改进的地方：
　　①在该装置的抽空系统，国内有些工艺采用水环式真空泵，出口背压低，密封差，且产品气体中含有饱和水蒸汽，需要进行加压干燥等缺点；可以改进为采用高效无油润滑真空泵，从而克服了水环真空泵一系列弊端，解吸气体可直接进入气柜及转化系统。
　　②为了提高装置稳定性，装置在二段产品气中均设置缓冲罐，保证了输出气体流量及压力稳定，确保后续工序正常生产。二段回收装置在正常生产时均为五塔运行，当出现关键设备及设施故障时，可自动或手动切换为四塔运行，确保了装置生产连续性、可靠性。
　　通过对变压吸附装置的改造升级，尾气处理系统更加安全稳定，提高氯乙烯和乙炔尾气回收效率，优化系统的压力，提高产量的同时降低电石消耗，还能使尾气达标排放，对企业的环保效益和经济效益的提高有非常积极的作用。
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