降低聚氯乙烯生产过程中能源消耗措施

降低聚氯乙烯生产过程中能源消耗措施

窦旺平

新疆中泰化学托克逊能化有限公司    新疆吐鲁番市838100

摘要：能源转型指人类能源利用从木柴到煤炭、从煤炭到油气、从油气到新能源、从有碳到无碳的发展趋势，是能源形态、能源技术、能源结构、能源管理等能源体系主体要素发生根本性转变的过程。聚氯乙烯（PVC）是一种由氯乙烯单体聚合而成的热塑性聚合物，由于其成本相对较低、加工简单，具有优异的阻燃性、防烟性、耐腐蚀性和电绝缘性能，广泛应用于各种领域。

关键词：聚氯乙烯；生产过程；能源消耗

引言

当前，国内电石法聚氯乙烯生产过程中基本采用汞触媒作为催化剂，将乙炔和氯化氢合成氯乙烯，合成的粗氯乙烯经过净化、氯乙烯脱水、压缩及精馏工序，送入聚合装置。本文主要对降低聚氯乙烯生产过程中能源消耗措施进行论述，

1氯乙烯尾气的概述

进入氯乙烯尾气装置的原料气主要来源于2个方向，一是经过一段全凝器和第二段全凝器后的不凝气体；二是低沸塔蒸出物经低沸塔冷凝器与7℃水换热后的不凝气体。这两股不凝气体进入尾气冷凝器用-35℃冷冻盐水冷凝后的不凝气体，作为原料气进入氯乙烯尾气回收装置。

2降低聚氯乙烯生产过程中能源消耗措施

2.1优化生产工艺，实现节能降耗

（1）回收母液水，降低水量消耗。聚氯乙烯生产过程中耗用大量的纯水，同时产生大量的离心母液水。经计算，聚合车间母液水产出量约为3000t/d，均排入无机废水系统，造成了水资源的浪费。聚合一车间一二三期泵机封水、汽提塔冲洗水、倒槽冲洗水、过滤器冲洗水、聚合釜出料釜大量冲洗水及管道冲洗水均为工业用水，用量约2000t/d。通过工艺改进，将离心母液水进行回收，经高精度过滤器过滤，其含固量等达到聚合用水标准后，用于聚合工序的机封水与汽提塔冲洗水，将剩余母液水1000t/d送往乙炔车间用于发生器补水，提高母液水回收再利用，节约工业用水。具体实施方法如下。一二期利用一期冷水罐做母液水罐，二期冷水罐供一二期同时使用。车间一二期母液水经过滤筒式滤器一次过滤后进入一期冷水罐。母液水由新增热水泵打出，通过回流控制，保持压力稳定，经线缠绕式过滤器二次过滤后，替代原大量冲洗水，供一二期使用。三期利用汽提塔冲洗水槽做母液水罐，车间三期母液水经过滤筒式滤器一次过滤后进入母液水罐。母液水由新增热水泵打出，通过回流控制，保持压力稳定，经线缠绕式过滤器二次过滤后，替代原大量冲洗水，供三期使用。其中一二期和三期的母液水管设置连通管，将剩余的1000t/d母液水送往乙炔车间供发生器的补水，大幅度降低了水的消耗。（2）副产蒸汽高效利用，降低蒸汽消耗。2012年以后的扩建项目中全部配套新型蒸汽式合成炉，改变传统炉型热水换热模式，将氢气、氯气燃烧过程放热产生低压蒸汽，并输送至聚合车间汽提、干燥工序替代外网蒸汽使用，有效降低外网蒸汽用量，达到了降低能耗的目的。（3）溴化锂机组回收热能。单体转化工序和烧碱合成工序产生大量反应热，需大量冷却水进行冷却，扩散到环境当中，造成能源浪费。通过采用溴化锂制冷技术，利用转化、合成热水余热制冷技术回收生产中的余热，生产7℃冷冻水供生产冷却需要。可节省大量电能，达到能量综合利用目的，经济效益较好。同时，溴化锂制冷机组具有全自动控制、运行稳定、节约电能、噪音小等优点，在制冷技术上具有先进性。

2.2提高PVC热稳定性

2.2.1提升VCM单体的质量

VCM的纯度是PVC树脂热稳定性的重要影响因素，通过精馏的手段脱除VCM中的乙炔、乙醛等杂质，提升VCM的纯度。相同条件下，随着乙炔含量的提高，聚合诱导期会相应延长，反应时间越长，聚合度会大大降低。乙炔的存在是产生乙炔基链的因素，也就是PVC分子中的烯丙基氯基团，会使PVC树脂的热稳定性降低。VCM中乙醛、偏二氯乙烯等高沸物含量高，会使PVC高分子长链端基产生双键，发生歧化反应，降低PVC热稳定性。VCM的又一重要质量指标是含水量，最好在精馏时脱除大部分水分，控制VCM的含水量≤100×10-6，VCM单体含水量高会造成体系内产生酸性物质如HCl、甲醛、甲酸等，腐蚀不锈钢设备，生成铁离子，使树脂发黄、发红，并产生黑点杂质，且降低树脂的热稳定性。

2.2.2引发剂对PVC热稳定性的影响

研究认为合理利用引发剂，可减少PVC分子内双键，提高树脂的热稳定性。而引发剂活性低，速率慢，势必要增加其用量，进而延长聚合时间，副反应影响增大，内双键增加。所以，要选择与单体溶解性好的引发剂，才能减少引发剂的用量，减少单体中的引发剂残留。在使用高效引发剂时，要进行合适的复配，才能使整个聚合过程均匀放热，避免局部高温而产生PVC分子内双键。引发剂对树脂颗粒疏松程度和尺寸均匀性均有较大影响。

2.3二氯乙烷催化重整制取聚氯乙烯技术

二氯乙烷催化重整制取聚氯乙烯技术是以乙炔和二氯乙烷为原料，在一种全新的非汞催化剂作用下，通过催化重整制得氯乙烯。该工艺中乙炔和二氯乙烷以1∶1摩尔比合成氯乙烯，氯乙烯聚合生产聚氯乙烯。该工艺与乙炔法相比省去了氯化氢的合成与精制工艺，采用了非汞催化剂；用二氯乙烷的消除反应，消耗了乙炔加成反应放出的大量热能。由于实现了能量的内部转换，反应能量变化温和，可大幅度提高反应强度，从而提高生产效率。

2.4大分子复合聚酯增塑剂的应用

当前，增塑剂的大生产已经实现了邻苯二甲酸酯等系列中间体向环己烷多羧酸酯系列产品的重点转移。用大分子生物聚酯增塑剂一半的量替代增塑剂邻苯二甲酸二异辛酯正在实现PVC全新的绿色化，使用生态安全、环境友好增塑剂和其他添加剂已成为稳定的发展方向与必然趋势。伴随着我国迈向世界第一强国20年的发展进程，增塑剂也应优先发展，尤应加快环己烷多羧酸酯系列生态安全、环境友好增塑剂大生产装置的建设。生产塑化剂系列化多品种具有适应市场能力强、生产灵活性大的特点，可以满足不同塑料加工制品对特殊功能塑化剂品种的需求。环己烷多羧酸酯作为橡塑塑化剂，没有生物学意义的过氧化物酶体增殖带来的危害，即作为毒理学非危险，建议加速环己烷多羧酸酯系列新产品开发。DIDCH具有较低的密度，与相应的邻苯二甲酸酯相比具有更好的优势，低温柔性好，具有更好的相容性和可操作性，也能明显降低黏度。作为有效的塑化剂，因很容易地进行廉价的生产而倍受青睐。DIDCH作为可塑剂使用时，数据显示新工艺的环己烷多羧酸酯系列产品是邻苯二甲酸酯的的可替代塑化剂，显示出更好的可加工性和储存稳定性。

结语

化工企业生产运营中，规范能源消耗管理，全面系统地策划、实施、检查和改进各项能源管理活动，剖析生产环节中的问题，通过引用新技术、新设备，工艺改造，精细化管理等措施，降低能源消耗，提升企业效益，为实现能源转型和双碳目标做出贡献。

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