精馏塔再沸器热水循环工艺改造总结.pdf

精馏塔再沸器热水循环工艺改造总结 刘灵伟*, 颜? 华, 刘家军 ( 宜宾天原集团股份公司海丰和锐有限公司, 四川 宜宾 644004) ? ? 关键词 vcm;精馏塔; 再沸器;自聚; 热水循环 摘? 要 对 vcm 精馏塔再沸器热水循环工艺进行了改造,增加了热水循环量, 降低了热水进口温度和进出 口热水温差;改造后减少了高沸塔和精馏塔板的自聚现象,稳定了 vcm 的质量,产生了一定的经济效益。 中图分类号 tq325.3? ? 文献标志码 b? ? 文章编号 1009- 7937( 2010)07- 0015- 03 summary onmodification of hot water circulation process for reboilers of rectification columns li u lingwei , ya n h ua, li ujiaj un (haifeng herui co. , ltd. , yibin tianyuan group co. , ltd. , yibin 644004, china) key words: vcm; rectification column; reboiler; self?polymerization; hot water circulation abstract: modifications were made f or the hot water circulation process for reboilers of vcm rectification columns, including increasing the circulating load of hot water, lowering the tempera? ture diff erence between inlet and outlet of hot water. after modifications, the self?polymerization on the plates of high boiling columns and rectif ication columns were reduced, the quality of vcm was stabilized, and some economic effects were produced. ? ? 电石法聚氯乙烯生产工艺中, vcm 精馏塔再 沸器一般采用合成转化工序送来的 95 ? 高温热水 作为加热蒸发 vcm 的热源。由于进入精馏塔的 vcm 中含有水、 氧气等微量杂质, 因此 vcm 在加 热精馏过程中会发生自聚 1 , 而且随着塔顶向塔底 温度不断升高, 自聚程度越来越严重。 宜宾天原集团股份公司海丰和锐有限公司在历 年精馏系统的停车检修中均发现, 再沸器高温热水 进口段附近的列管处自聚结焦情况最为严重, 这是 因为再沸器进口处热水温度高, 导致其附近的 vcm 温度比其他地方高很多, vcm 在高温下更易 发生自聚反应生成高聚物, 高聚物的生成又为其他 副反应提供了活性中心, 加剧自聚。如此恶性循环, 使 vcm 中自聚物含量增加, 影响 vcm 质量。随 着再沸器热水进口处换热管上的自聚物增多, 换热 管的换热效率下降, 高温中心向前推移, 整个再沸器 的换热管上都将结满自聚物, 换热效果大幅下降, 最 后生产系统被迫停车清洗再沸器及塔板。目前电石 法 vcm 精馏塔及再沸器的清洗周期一般为 2 次/a, 生产管理较差的企业的清洗周期更短 2。 1? 再沸器热水循环工艺改造 为解决再沸器的结焦问题, 减轻 vcm 在精馏 过程中的自聚程度, 提高 vcm 产品质量, 宜宾天原 集团股份公司海丰和锐有限公司组织技术人员积极 查找原因, 最终决定采用低温差大循环工艺, 增加再 沸器热水循环量, 降低再沸器进口热水温度, 减小再 沸器热水进出口温差, 达到均匀加热的效果。 改造前后再沸器热水循环工艺流程如图 1 所 示。 15 第 38 卷 ? 第 7 期 2010 年 7 月? ? ? ? ? ? ? 聚 氯 乙 烯 polyvinyl chloride ? ? ? ? ? ? ? vol. 38, no. 7 ? jul. , 2010 *收稿日期 2009- 06- 04; 修回日期 2010- 07- 07 作者简介 刘灵伟( 1964 ) , 男, 1983 年毕业于成都电子科技大学高分子专业, 现任宜宾天原集团股份公司副总裁。 ( a) 改造前 ( b) 改造后 图 1? 改造前后的再沸器热水循环工艺流程图 fig. 1? flow chart of hot water circulation in and out of the reboiler before and after improvement 由图 1( b)可见: 在原精馏塔再沸器出口的热水 管道配 1 个旁路管道, 与转化工序送来的高温热水 管道一并连接到新增热水强制循环泵的进口, 将部 分出口低温热水和补充的高温热水混合后通过热水 强制循环泵加压进入再沸器进行循环加热, 精馏塔 再沸器温度通过补充高温热水调节阀来控制, 这样 可以降低进再沸器热水的温度, 减少再沸器热水进、 出口温差, 降低再沸器及塔板上 vcm 的自聚程度, 延长再沸器、 精馏塔的清洗周期, 同时可提高 vcm 产品的质量。 2? 再沸器热水循环工艺改造效果 改造后的精馏装置于 2009 年 2 月 21 日试车, 并一次性试车成功, 直接投入生产运行。1 年多的 生产运行情况表明, 装置运行状况良好, 达到了预期 的效果。 2. 1? 精馏塔及再沸器自聚程度减轻 表 1 是精馏塔热水循环工艺改造前后再沸器热 水进出口温度的对比情况。 表 1? 再沸器热水进出口温度的对比 t able 1? contrast of inlet and outlet temperature of the reboiler 项目 低沸塔再沸器热水温度/? 进口出口温差 高沸塔再沸器热水温度/? 进口出口温差 改造前956530956035 改造后70619605010 降低值25421351025 ? 由表 1 可以看出: 精馏塔热水循环工艺改造后, 再沸器进口热水温度和热水进出口温差大大降低。 该工艺投运 1 年多以来, 精馏塔的各项运行指标正 常, 没有出现再沸器加热效果下降的情况。 2009 年 8 月份, 利用大修机会清洗了精馏塔及 再沸器; 2010年 6 月份, 利用停车机会拆开再沸器 检查时发现再沸器内只有少量的自聚物结焦, 清洗 出的自聚物结焦量由改造前的 50 kg 降低到 15 kg, 结焦程度大大减轻。实际运行结果表明: 低温差大 循环工艺可明显减轻精馏过程中 vcm 的自聚程 度, 减少再沸器的结焦量, 延长再沸器及精馏塔的清 洗周期。 2. 2? vcm 产品质量提高 原工艺中再沸器高温热水进口段附近是由 95 ? 热水先过热蒸发大量 vcm, 被过热蒸发的 vcm 再加热蒸发再沸器低温段附近的 vcm, 再沸器内 蒸发传热效果不均匀, vcm 的蒸发速率不平衡。 改造后再沸器列管内高温热水进口段和低温热水出 口段的温度均控制在 50 70 ? 之间, 再沸器内加热 均匀稳定, 精馏塔控制也更加稳定。 图 2 是 2009 年 2 月份再沸器热水循环工艺改 造前后高沸塔出料 vcm 中高沸物( 以 1, 1- 二氯 乙烷计)含量的变化趋势。 图 2? 高沸物含量的变化趋势图 fig. 2? trend chart of high boiling component contents 16 科研与生产 ? ? ? ? ? ? ? 聚 氯 乙 烯? ? ? ? ? ? ? ? 2010 年 由图 2 可以看出: 自 2009 年 2 月 21 日精馏塔 再沸器采用新工艺以后, 高沸塔出料 vcm 中的高 沸物含量明显减少并且含量稳定, 达到了提高 vcm 产品质量的效果。 3? 经济效益分析 再沸器热水循环工艺改造后可将精馏塔的清洗 周期延长到 1 次/a, 在化工系统固定的 1 年 1 次大 修期间实施, 杜绝了因精馏塔自聚而导致系统停车 清洗的现象, 为企业带来了一定的经济效益。 (1)改造后的工艺比原工艺每年少清洗再沸器 及塔板 1 次, 每次停车检修需 5 天。满负荷生产情 况下 vcm 产量为 550. 8 t/d, 则每次停车清洗可减 少 vcm 产量 2 754 t, vcm 价格按 5 000 元/t 计, 损失达 1 377 万元。 (2)清洗再沸器及塔板需进行精馏系统置换, 会 导致大量物料流失。据物料流失查定分析, 精馏系 统每次停车置换会流失 vcm 约 4. 5 t, 损失达 2. 25 万元。 (3)每次再沸器及塔板发生的人力及机具等清 洗费用为 3 万元。 (4)热水循环工艺改造后, 稳定了精馏塔的蒸发 效果, 降低了 vcm 中高沸物的含量, pvc 质量更 加稳定, 具有潜在的经济效益。 4? 结语 精馏塔再沸器热水循环新工艺对系统的改动虽 小, 但可提高、 稳定 vcm 产品质量, 还避免了停车 清洗造成的损失, 为企业带来了一定的经济效益。 参考文献 1 杨汝林.氯乙烯精馏系统自聚问题探讨 j . 聚氯乙烯, 1999( 2) :7- 9. 2 张继明, 许? 丽,张敬宇. vcm 自聚对精馏系统的危害 及预防措施 j. 聚氯乙烯,2006( 5) :6- 9. 编辑: 郝? 晶 (上接第 14 页) 表 2? 变温吸附前后氯乙烯单体中水含量 table 2? water content of vcm before and after temperature ?swing adsorption 取样号 氯乙烯含水质量分数/10- 6 吸附塔进口吸附塔出口 13 72369. 2 24 10887. 5 33 896192. 4 43 986153. 0 54 187123. 3 平均值3 980125. 1 ? ? 表 2 数据表明: 经过变温吸附脱水后, 氯乙烯单 体的水含量有了大幅度降低, 含水质量分数可控制 在 2! 10 - 4以内。在该装置运行的 1 年多时间里, 基本杜绝了精馏及聚合系统的自聚现象, pvc 树脂 的质量也有了很大程度的提高。 3? 工艺对比 (1)2 种脱水工艺都达到了降低氯乙烯单体水 含量的目的。相比之下, 变温吸附装置的脱水效果 要明显好于固碱干燥器。 (2)固碱干燥器中的片碱机械强度较低, 易破碎 而堵塞设备管道, 造成干燥系统停车清理; 固碱颗粒 较小, 吸水后易溶解, 容易带入后道工序, 影响正常 生产。另外, 固碱装填密度很高, 系统阻力过大, 对 生产也不利。 (3)变温吸附工艺的生产连续性较好, 吸附剂的 使用周期在 5 年左右。但吸附剂在脱水的时候需要 稳定的压力, 因而变温吸附脱水工艺对进吸附塔的 原料压力要求严格。同时要控制好每个工序的温 度, 防止温度过低而造成单体液化。 4? 结语 随着 pvc 工业的发展, 已经有越来越多的 pvc 生产企业意识到氯乙烯单体中水含量对生产 设备和产品质量的影响程度及脱水的重要性。选择 一种经济有效的氯乙烯单体脱水方法对生产的连续 稳定运行起着至关重要的作用, 同时也可为生产优 质的 pvc 树脂奠定良好的基础, 保证了产品的质 量, 为产品在激烈的市场竞争中占有优势提供了稳 定、 有力的保证。 参考文献 1 刘岭梅, 管新华. 优化电石法 vcm 装置干燥工艺 j. 聚氯乙烯,2009,37( 2) :45- 46. 2 马进平, 李玉华,程淑华.浅谈聚氯乙烯树脂热降解的影 响因素 j. 氯碱工业,1996( 6) :