二氯乙烷精制工艺的优化方案

第37卷　第6期聚氯乙烯Vol. 37,No. 6

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2009年6月　　Polyvinyl Chloride 　J un. , 2009【科研与生产】

二氯乙烷精制工艺的优化方案

孙向明31, 刘景忠1, 李井辉1, 马　宏1, 于红艳2

(1. 锦化化工(集团) 有限责任公司, 辽宁葫芦岛125001;2. 葫芦岛锦化化工工程设计有限公司, 辽宁葫芦岛125001)

　　[关键词]氯乙烯; 二氯乙烷; 精制工艺

[摘　要]指出了锦化化工(集团) 有限责任公司引进的德国Vinnolit 公司8万t/a 陷, 提出了工艺及设备的改进方案:在二氯乙烷精制单元增加1台脱轻组分塔99. 0%提高到99. 55%, 氯乙烯生产成本可降低33元/t 。

[中图分类号]TQ325. 3; TQ222. 2+3　　[]7937(2009) 06-0001-04

Plans of the of dichloroethane

S U N X i an g -, I i z , L I J i ng -hui , M A hong , YU Hong -y an

(Group ) Co. , Lt d. , Hul udao 125001, Chi na ;

2. Hul Industry Engi neeri ng Design Co. , Ltd. , Hul udao 125001, Chi na )

1

1

1

2

K ey w ords :vi nyl chloride ; dichloroet hane ; ref i ni ng p rocess

Abstract :The technological def ects existed i n t he 80kt/a vi nyl chloride p roduction facilit y of

Ji nhua Chemical Industry (Group ) Co. , Lt d. i mp orti ng f rom Ger man Vi nnolit Company were i n 2dicated. Plans to i mp rove p rocess and equip ment were p rop osed :adding a col um n f or light comp o 2nents removal i n dichloroet hane ref i ni ng p rocedure. Af ter modif ication ,t he mass f raction of dichlo 2roet hane will i ncrease f rom 99. 0%to 99. 55%and t he p roduction cost of vi nyl chloride will reduce by 33RMB per ton.

　　2000年锦化化工(集团) 有限责任公司(简称锦化集团) 引进的德国Vi nnolit 公司8万t/a 氯乙烯

(V CM ) 装置开车。因存在技术缺陷, 该装置在生产过程中不断地出现各种问题, 导致系统连续运行周期短, 二氯乙烷(ED C ) 产量、质量及系统的某些控制参数长期未达到设计指标。ED C 裂解制备V CM 是乙烯法PV C 的关键工序, 提高ED C 质量及产量是增加V CM 、PV C 产量的关键因素。锦化集团在消化、吸收引进技术的基础上, 针对生产中出现的突出问题, 提出改进方案, 以保证该装置能够长期、安全、稳定、高效地运行。

炉, 其对流段在生产波动的情况下会结焦。裂解炉严重结焦的主要原因是:13单元原有低沸塔

13C001、高沸塔13C002和真空塔13C003, 经3塔

精制的ED C 纯度低(质量分数约为99%左右, 设计值99. 62%) , 轻组分含量高。影响ED C 纯度的主要因素是:进入高沸塔的循环ED C 物流(约16t/h ) 和进入真空塔的闪蒸物流(约1. 2t/h ) 含有轻组分, 原有3塔精制工艺无法分离轻组分, 导致ED C 纯度偏低。影响ED C 纯度的杂质主要是轻组分及三氯

) 。乙烯(三氯乙烯的沸点与ED C 相近, 为86. 9℃

1　优化工艺的背景及目标

1. 1　背景

引进的V CM 装置中进入裂解炉的物料有3部分:①来自直接氯化单元的精ED C , ②来自氧氯化单元的湿ED C , ③经裂解炉后没裂解的循环ED C 。这3

锦化集团引进V CM 装置的关键设备是裂解

3

[收稿日期]2008-11-12

) , 男, 工程师, 2000年毕业于北京化工大学化学工程专业, 现任锦化化工(集团) 有限责任[作者简介]孙向明(1970—

公司安全环保处处长, 曾发表论文多篇。

1

科研与生产　　　　　　　　　　　　　　聚氯乙烯　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年部分物料经处理后再汇合进入裂解炉。杂质主要存在于循环ED C 和直接氯化ED C 中(其中, 低沸物的质量分数约占0. 5%, 三氯乙烯质量分数约占0. 5%) , 在高沸塔(13C002) 中不能脱除, 且长期积累; 另外, 该部分物料中含有HCl , 会腐蚀设备, 但现有的脱水、脱轻组分的低沸塔不能分离循环ED C 中的杂质。

目前, 世界主要专利商提供的ED C 精制技术均为4塔以上工艺。在国内的同行业中, 上海氯碱化工股份有限公司和中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司氯碱厂V CM 装置中的ED C 精制工艺均为4塔或5塔工艺, 比锦化集团8万t/a V CM 装置多1台脱轻组分(不含水) 塔, 经4塔或5制的ED C 质量分数均在99. 53%氯化法V CM 炉结焦, , , 1台脱轻组分塔的优化方案1. 2　目标

改进工艺后精制的ED C 质量分数由原来的99. 0%左右提高到99. 55%以上, 达到或超过国内

外同行业指标; 锦化集团缓解裂解炉结焦, 清焦周期由原来的2～3个月延长至5～6个月, 达到或超过国内同行业指标(上海氯碱化工股份有限公司和中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司氯碱厂裂解炉的清焦周期为3～6个月) , 实现装置长期稳定、高效运行。

2　优化工艺的方案

2. 1　原工艺

原V CM 装置中ED C 3塔工艺流程。() 由第板进13C001。低沸塔ED C 损失量最少。水与, 低沸塔(S2) 进入高沸塔13C002。高沸塔13C002进料由3部分组成:低沸塔塔底产品(S2) 、循环ED C (S6) 及真空塔塔顶产物(S8) 。纯ED C (S5) 从高沸塔塔顶蒸出。真空塔13C003进料为高沸塔塔底物流(S4) 和闪蒸物流(S9) 两部分, ED C 和低沸物在真空塔13C003塔顶蒸出(S8) , 部分作为本单元产品送出。其流程简图见图1

。

图1　原E DC 工艺流程简图

2. 2　优化后的工艺

来自V CM 塔塔底的循环ED C (S6) (裂解产物

质量分数为0. 1%) 氯化后, 先进入新增的脱轻组分塔(T1) , 同时真空塔13C003塔顶产品(S8) (含V CM 、HCl 等低沸物) 也返回进入新增的脱轻组分塔(T1) , 经该塔脱除轻组分及部分三氯乙烯后, 塔

2

底物料(S11) 再进入高沸塔脱去重组分。ED C 精制

单元低沸塔(13C001) 塔底物料(S2) 按原工艺进入高沸塔13C002脱除重组分。高沸塔13C002塔底物料(S4) 去真空塔13C003脱去重组分, 塔顶产品(S5) 作为ED C 裂解原料送去裂解单元, 其流程简图见图2。

第6期　　　　　　　　　孙向明等:二氯乙烷精制工艺的优化方案　　　　　　　　　　科研与生产

2　工艺流程简图

2. 3　13C003塔顶EDC 99. 10%、98. 85%(未经脱除轻组分处理) 。据锦化集团提供原始数据进行塔内件结构设计, 采用Pro/Ⅱ软件模拟计算得出:经新增脱轻组分塔T1处理后高沸塔13C002塔顶EDC 质量分数在99. 55%以上。2. 4　主要的节能措施

(1) 在装置的设置中, 按流程顺序合理安排各单元的相对位置, 缩短各单元间物料的输送距离, 从而降低输送物料的能耗。

(2) 在满足工艺要求、装置安全、方便操作的前提下, 合理紧缩设备的间距, 妥当设置设备的相对标高。2. 5　改进后产品指标

改进前, 锦化集团生产的ED C 质量达到行业

单耗单价金额/元0. 498t 5500. 00元/t 2739. 000. 380t 812. 00元/t 308. 56

102m 370m

3

合格品指标; 改进后, ED C 质量可优于行业一级品

指标。ED C 的行业指标和锦化集团优化工艺前后生产的ED C 质量对比见表1。

表1　E DC 的行业指标和优化工艺前后E DC 质量对比

改进前改进后

一级品合格品

EDC 质量分数/%　　　≥99. 5≥98. 0≥99. 0≥99. 55密度/(g/cm 3) 　　　　1. 253～1. 2561. 250～1. 2571. 252～1. 2571. 254～1. 256水质量分数/%　　　　≤0. 8≤0. 8≤0. 085≤0. 080色度/Hazen 单位(铂-钴色号) 10201010酸度(以HCl 计) /%　　0. 0040. 0050. 0040. 003

项目

3　优化工艺后的预期效果

3. 1　经济技术指标估算

根据ED C 精制工艺优化前后V CM 装置物耗、能耗变化情况及提高ED C 产能前后相关经济技术指标, 估算优化工艺前后V CM 单位成本, 见表2。

表2　　改进前后V CM 单位成本估算

名称乙烯

氯气氧气氮气空气蒸汽水电液化气碱工资制造费用生产成本

单耗单价金额/元0. 492t 5500. 00元/t 2706. 000. 380t 812. 00元/t 308. 56

102m 370m

3

0. 85元/m 31. 20元/m

3

86. 7084. 0011. 90265. 508. 28153. 90378. 007. 5337. 00650. 004730. 37

0. 85元/m 31. 20元/m

3

86. 7084. 0011. 90265. 508. 28153. 90378. 007. 5337. 00650. 004697. 37

70m 31. 5t 1. 5t 285(kW ・h )

0. 07t 0. 007t

0. 17元/m 3177. 00元/t 5. 52元/t 0. 54元/(kW ・h ) 5400. 00元/t 1076. 00元/t

70m 31. 5t 1. 5t 285(kW ・h )

0. 07t 0. 007t

0. 17元/m 3177. 00元/t 5. 52元/t 0. 54元/(kW ・h ) 5400. 00元/t 1076. 00元/t

(下转第6页)

3

科研与生产　　　　　　　　　　　　　　聚氯乙烯　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年明, 在满足合成时乙炔流量的前提下, 增开1台发生器, 保证电石在发生器中停留足够长的时间, 同时减少加入每台发生器的水量, 减少乙炔的溶解损失, 有效地提高乙炔收率。以中盐株化PV C 二厂的3台发生器为例, 在保证乙炔流量4000m 3/h 的情况下, 开3台发生器比开2台提高乙炔收率约6%。其主要原因是:开2台发生器需要加入大量的水来平衡发生器的温度, 同时从溢流管中排除的水大量增加, 增大了乙炔的溶解损失。通过查阅有关资料可知[1]:在80℃(中盐株化发生温度原控制75～85) ,1t 电石加水量为4. 55t 时, 其溶解损失约为℃

0. 85%, 如果电石发气量越低、电石渣固含量越高, 则

电石的理论发气量是加入发生器的电石质量乘以该批电石的发气量得出的, 而该批电石发气量是

通过分层抽样的方式进行测试得出的。抽样对于该批电石的理论发气量是至关重要的, 必须保证所抽取的样品具有代表性, 同时抽取的样品量越多, 则越接近真实值。利用计算的乙炔理论收率来指导生产[2]。如中盐株化对发生器加料筒下部出口的改进, 在上储斗排空管加装回收装置, 通过计算乙炔理论收率可知, 。另外, 在, (改进后发生

) , , 再通过乙℃

, 了解其对乙炔实, 同时还可确定加入发生器的水量与乙炔收率的关系。

乙炔的溶解损失越大。

乙炔的溶解损失过程是:, 发生器出来进入水压机, 55kPa ) , 。在气液分离器中, , 水虽可循环使用, 。经过取样测定可知, 此部分水含乙炔质量浓度为400mg/L , 将此部分水收集后加入发生器, 既节约用水, 又减少了乙炔的损失。

5　结语

中盐株化优化发生器的结构后, 明显提高了乙炔收率, 通过控制开启发生器的数量和减少加入发生器的水量及提高反应温度等措施, 提高了乙炔收率。

[参考文献]

[1]郑石子, 颜才南. 聚氯乙烯生产与操作[M ].北京:化学

4　乙炔的理论收率

乙炔的理论收率/%=V 1/V 2。

式中:V 1为加入发生器电石的实际发气量, L ; V 2为加入发生器电石的理论发气量,L 。

(上接第3页)

工艺出版社,2008.

[2]刘广第. 质量管理学[M ].北京:清华大学出版社,2003.

[编辑:刘玉君]

从表2可知, 主要原材料消耗的降低, 使V CM 单位成本降低。

3. 2　预期的经济效益估算

值3200万元。V CM 单位成本降低33元, 按V CM

生产能力为8万t/a 计, 则预计节约资金264万元/a 。

由此可知, 改进后可增加经济效益200+3200+264=3664(万元/a ) 。

另外, ED C 精制工艺优化后, 裂解炉结焦量减少, 每年减少结焦10t , 减轻了环境污染。

改进工艺后, 延长清焦周期, 缩短检修清焦时间, 操作费用也大幅降低; 另外, 工艺操作条件的改善, 副产物即联产品的产生量减少, 也有利于降低PV C 成本。

3. 2. 1　预期节约检修资金

ED C 精制工艺改进后, 可提高ED C 纯度, 减轻

4　结语

根据分析可知, 该优化工艺属节能型技术, 其实

施不仅可降低产品成本, 而且优化了原工艺条件, 降低了产品的单耗; 同时装置产能大幅提高, 操作费用也都相对降低, 特别是从保护环境及在生产过程中控制和减少污染物的产生和排放方面, 其符合清洁生产方针。因此, 该工艺的优化完全符合我国目前大力倡导的科学发展观及节能减排原则。

[编辑:刘玉君]

后续裂解工序的结焦, 可减少系统停车检修2次/a (每次15天) , 节约停车检修资金200万元/a 。3. 2. 2　预期创造的经济效益估算

ED C 精制工艺改进后, 减少检修等辅助时间30天, 相当于增加有效生产时间30天, 以每天生产V CM 200t 计, 全年多生产V CM 6000t , 即多生产PV C 约6000t/a , PV C 以5333元/t 计, 则净增产6