氯乙烯精餾尾氣回收調(diào)研

1、.專業(yè)整理 .關(guān)于 VC 尾氣吸附方案的調(diào)研報告一、概述目前國內(nèi)電石法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的廠家中，在聚氯乙烯精餾工藝上普遍采用低、高沸塔精餾的分離方法。在低沸塔系統(tǒng)中 ，系統(tǒng)將不凝性氣體(如 H2、 N2、O2、 C2H2等 )在尾氣冷凝器頂部排放，一是為了保證氯乙烯中間產(chǎn)品的質(zhì)量 ，二為防止整個系統(tǒng)中不凝性氣體的積累。排空尾氣中夾帶的VC含量約在815， 2H2含量約在1C5， 既加大了生產(chǎn)成本 ，又造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。隨著環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，清潔生產(chǎn)已越來越受到人們的關(guān)注 ，因此 ，控制氯乙烯對環(huán)境的污染，回收精餾尾氣中的氯乙烯是很必要的。不僅可以減輕對環(huán)境的污染，同時還可以大大降低生產(chǎn)成本

2、，可謂一舉多得 。根據(jù)現(xiàn)有的情況 ，分餾尾氣中氯乙烯的回收可選用的方法有 ：有機(jī)溶劑法 、活性炭或碳纖維變溫吸附法、膜分離法 ，以及變壓吸附法。上述各種方法各有優(yōu)劣，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上 ，氯乙烯廠希望上一套適合自己使用的尾氣吸附裝置 。 經(jīng)過集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)同意，氯乙烯廠相關(guān)技術(shù)人員重點(diǎn)對膜法和變壓吸附法進(jìn)行了調(diào)研，具體的情況匯報如下：一、 各種吸附方法的原理：. 學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .1、有機(jī)溶劑吸附法有機(jī)溶劑吸附法的工作原理是：有機(jī)溶劑對VC 有較大的溶解性 ，對氫氣等無機(jī)物的溶解性較小的差異。利用物質(zhì)溶解度的不同 ，對 VC 進(jìn)行吸附 。然后通過加熱的辦法，降低 VC 的溶解度 ，將 VC 進(jìn)

3、行回收 ?？晒┻x擇的有機(jī)溶劑有 ：丙酮 、甲乙酮 、 N- 烷基內(nèi)酰氨、三氯乙烯 、二氯乙烷 、一氯苯 、二氯苯 、四氯化碳等有機(jī)溶劑 。溶劑回收工藝的效果不是太理想 ，工藝流程長 ，成本較高，吸收液在解吸的過程中 ，往往伴有溶劑的揮發(fā)損失 ，容易造成二次污染 。 同時由于有機(jī)溶劑對 VC 的凈化程度較差，同時對回收率太低 ，現(xiàn)有的氯堿行業(yè)已經(jīng)淘汰這種方法。2、變溫吸附 （簡稱TSA，包括活性炭吸附和活性炭纖維吸附）法變溫吸附法的工作原理是：利用吸附劑物質(zhì)在不同的溫度下對被吸附物的吸附能力的不同 ，在低溫下吸附 ，在高溫下解吸 。 現(xiàn)有的吸附劑一般為多孔的活性炭或活性炭纖維。變溫吸附的工藝一般

4、是兩塔操作 ，一塔吸附 ，一塔進(jìn)行解吸再生的操作 。解吸后的 VC 回收到氣柜 ，由于乙炔的吸附力較差 ，乙炔和其他氣體放空 。. 學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .變溫吸附生產(chǎn)過程中需要低溫冷卻，解吸時需要蒸汽加熱， 解吸后需要風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹掃降溫。吸附器內(nèi)有鹽水盤管，由于溫度變化大，盤管的壽命和吸附劑的壽命較短。人工操作 ，勞動強(qiáng)度大，再生不徹底。在風(fēng)機(jī)降溫的過程中，容易出現(xiàn)安全事故 。 我分廠目前采用的這種裝置 ，由于弊病較多 ，并且吸附能力較差 ，已經(jīng)放棄使用 。3、膜分離法膜分離法是利用尾氣中的不同組分在有機(jī)膜上溶解 - 擴(kuò)散特性的不同進(jìn)行分離的 。 原理就是一種分子篩 。 氫氣和氮?dú)馊芙?- 擴(kuò)

5、散的特性較弱 ，在有機(jī)膜的截流側(cè)富集 ，氯乙烯氣體的溶解 - 擴(kuò)散的特性較強(qiáng) ，在有機(jī)膜的滲透側(cè)富集 ，從而達(dá)到分離的目的 。4、變壓吸附法 （簡稱 PSA）變壓吸附法是利用原理就是利用氣體組分在固體吸附劑上吸附特性的差異以及吸附量隨壓力變化而變化的特性，通過周期性的壓力變換過程來實(shí)現(xiàn)氣體組分的分離和提純。變壓吸附法 （簡稱PSA）技術(shù)關(guān)鍵之一是吸附劑的選擇， PSA 專用吸附劑可分為硅膠、活性炭 、活性氧化鋁 、分子篩等幾大類，在這些吸附劑中，由于吸附劑的表面極性、表面電化學(xué)性質(zhì)以及孔徑分布和吸附劑比表面積的差異，造成了對氣體吸附和解吸性質(zhì)具有較大的差異，通過. 學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .多種

6、吸附劑的組合 ，達(dá)到對不同餾分的氣體進(jìn)行分離的目的。二、主流吸附法的調(diào)研結(jié)果1、調(diào)研廠家基本情況本次調(diào)研的廠家名稱為宜賓天原化工股份有限公司。采用電石法生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂，現(xiàn)有的生產(chǎn)能力為34 萬噸 /年，其中一套尾氣吸附能力為24 萬噸 / 年，采用的是先膜法后變壓吸附的兩段法。（ 該裝置 2004 年 2 月份膜法吸附系統(tǒng)先開車 ，開車后發(fā)現(xiàn)尾氣放空無法達(dá)到環(huán)保要求，然后在膜法系統(tǒng)后串聯(lián)一套變壓吸附）另一套尾氣吸附采用的是 10 萬噸 / 年的變壓吸附裝置 （在建，預(yù)計 2006 年 2 月投入使用 ）。2、 宜賓天原化工公司尾氣吸附裝置流程兩段法吸附的操作流程 ：正常情況下，經(jīng)過尾氣冷卻器

7、排放的尾氣組分為乙炔2.574% ，氯乙烯 7.069% ，壓力為 0.5Mpa 。 經(jīng)過尾氣冷凝器排放的尾氣通過電加熱裝置，進(jìn)入由三套有機(jī)膜串聯(lián)的膜吸附裝置，膜吸附裝置吸附后的氣體經(jīng)過解吸后進(jìn)入氣柜 （根據(jù)設(shè)計要求也可以進(jìn)入后排轉(zhuǎn)化器）， 未吸附的放空氣體進(jìn)入后段的變壓吸附。膜法未吸附的放空氣的壓力為0.3Mpa 左右 ，在這種壓力下進(jìn)入變壓吸附裝置。 變壓吸附的采用的是PLC自動控. 學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .制系統(tǒng) ，整個操作過程全部無人管理，由電腦控制。通過微機(jī)自動控制變壓吸附塔的操作，解吸后的氣體進(jìn)入氣柜（根據(jù)設(shè)計要求也可以進(jìn)入后排轉(zhuǎn)化器）， 未吸附的放空氣體直接放空 。觀察天原化工廠

8、的尾氣吸附操作記錄，具體操作數(shù)據(jù)如下：尾氣冷凝器放空氣組分：C2 H2 ： 2.574% ，VC：7.069%經(jīng)過膜法吸附的解吸氣的尾氣組分為：C2H 214.66% ，VC10.00% ， O2 1.99%膜法吸附放空氣的尾氣組分為（進(jìn)入變壓吸附裝置）：C2H 20.58% ， VC0.90% ， O21.55%變壓吸附放空氣體組分為：C2H 265.97ppm，VC0% ， O2 2.75% ，直接放空 。3、宜賓天原化工尾氣裝置的使用情況現(xiàn)有的膜法吸附裝置使用有1 年左右 ，閥門和管線有泄漏的現(xiàn)象 ，更換過部分 ，原因主要是質(zhì)量問題。在 2005 年4 月中旬 ，由于氯乙烯液料直接進(jìn)入膜

9、法吸附器，導(dǎo)致吸附劑（有機(jī)膜 ）溶解 ，遭到破壞 。 三組吸附膜有一組完全更換，另有部分更換。由于對氧氣的分離作用不強(qiáng)，需定時的分析氣柜內(nèi)的含氧量，不定期的放空排氧?，F(xiàn)有的變壓吸附裝置使用有8 個月時間 ，暫時沒有出現(xiàn)任何問題 ，使用正常 。. 學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .二、 主流吸附法的優(yōu)缺點(diǎn)1、膜法吸附膜法吸附的優(yōu)點(diǎn)：占地面積少，空間利用率高。氯乙烯吸附率達(dá)到85% 左右 ，乙炔吸附率達(dá)到75% 左右 。 操作強(qiáng)度低 ，在正常的情況下，基本無人操作。整個系統(tǒng)操作安全、可靠 。膜法吸附的缺點(diǎn)：項目投資較大 ，約 200 萬左右 。 膜法吸附的精度不是太高，尾氣當(dāng)中大概VC15% 和 C2 H2

10、 25% 的有用尾氣沒有被吸附下來直接排放，形成浪費(fèi) 。 膜法吸附對氧氣的分離能力較弱，氧氣的積累造成氯乙烯系統(tǒng)自聚，必須定期排放。膜法操作的彈性較差，在壓力波動的情況下 ，需要手動調(diào)節(jié)。吸附劑的穩(wěn)定性較差，特別是對于尾氣液料的沖擊，有致命的損傷。雖然在前部加電伴熱，但不能完全解決問題，操作費(fèi)用較高 。2、變壓吸附變壓吸附的優(yōu)點(diǎn)： 吸附能力強(qiáng)，氯乙烯吸附率達(dá)到99% 左右 ，乙炔吸附率達(dá)到 99% 左右 。操作自動化 ，基本無人操作 。 不同壓力 、流量操作的彈性較大 ，可以通過電腦自動控制調(diào)節(jié) 。 對氧氣的分離能力較強(qiáng) 。 吸附劑的穩(wěn)定性較強(qiáng) ，太原化工廠最先使用變壓吸附 ，已經(jīng)運(yùn)行 1.5

11、 年，至今沒有出現(xiàn)問題。 整個系統(tǒng)操作安全 、可靠 。. 學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .變壓吸附的缺點(diǎn) ：項目投資較大 ，約 200 萬左右 。 占地面積較大 16M*9M ，高度大概在 6M 左右 ，空間利用率低 。三、尾氣吸附回收氯乙烯經(jīng)濟(jì)效益分析10 萬噸樹脂產(chǎn)量下 ：氯乙烯尾氣放空量 =600 m 3/h 全年回收 VCM 的數(shù)量如下 ：（600 ×0.10VC）÷22.4×62.5×8000hr/ 年1339.30 噸/ 年全年回收 VCM 的價值如下 ：1339.30 噸/ 年×0.45 萬元 / 噸602.7 萬/ 年全年回收乙炔的數(shù)量

12、如下 ：（600 ×0.04 C 2H 2）÷22.4×26 ×8000hr/ 年640 噸/ 年1 噸電石發(fā)氣量按 300M 3 乙炔計算 ，每年可節(jié)約電石 640 噸，每噸電石按 2300 元/ 噸計算 ，僅此損失每年 147.2 萬元 。從以上數(shù)據(jù)可以看出 ，每年可以回收氯乙烯 1339.30 噸，全年回收 VCM 的價值為 602.7 萬元，每年節(jié)約電石 640 噸，價值 147.2 萬元 。每年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益 ：147.2 602.7 749.9 萬元通過以上計算結(jié)果可以看出尾氣回收裝置有極高的投資價值， 3 個月就可以收回投資。四、 相關(guān)評估從

13、經(jīng)濟(jì)學(xué)分析，尾氣吸附的潛在的經(jīng)濟(jì)利潤明顯，它可以大大降低PVC 樹脂的成本 。在相同的條件下，尾氣吸. 學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .附裝置可以增加500 600 萬元的利潤 。利潤相當(dāng)可觀 。從生產(chǎn)角度來講，氯乙烯廠希望尾氣吸附裝置有較好穩(wěn)定性 。 操作上盡可能的降低勞動強(qiáng)度 。 同時在集團(tuán)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下 ，尾氣吸附的操作彈性要好 。從安全角度來講 ，氯乙烯生產(chǎn)介質(zhì)易燃易爆 ，系統(tǒng)的氣密性要好 ，生產(chǎn)工序的安全可靠性要好 。從運(yùn)行成本來講 ，相關(guān)的吸附劑的穩(wěn)定性要好 。 同時吸附劑的平均壽命要長 ，平均成本要低 。五、 調(diào)研結(jié)論綜合上述條件 ，同時參考宜賓天原化工集團(tuán)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，氯乙烯廠認(rèn)為 ，

14、變壓吸附有較好的使用效果 。以上調(diào)研的數(shù)據(jù)資料真實(shí)可靠，望集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)參考調(diào)研報告 ，就在氯乙烯廠設(shè)置尾氣吸附裝置進(jìn)行考慮。建議集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)將氯乙烯擴(kuò)建工程中的 ，尾氣吸附裝置提前上馬 ，提前產(chǎn)生效益 。 由于該項目為環(huán)保項目 ，應(yīng)該可以向市環(huán)保局爭取環(huán)保資金或貸款。附：相關(guān)吸附法各項數(shù)據(jù)對比一覽表. 學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .相關(guān)吸附法各項數(shù)據(jù)對比一覽表項目變溫吸附法變溫變壓吸附法膜法吸附法變壓吸附法氯乙烯回收率 80% 90% 85%99%乙炔回收率 3% 50% 70%99%凈化氣指標(biāo)氯乙烯 ： 1.0氯乙烯 ：1.0 氯乙烯 ： 1.0 完全達(dá)到國家環(huán)2.0% 無法達(dá)到國2.0% 無法達(dá)到國2.0% 無法達(dá)到國保排放標(biāo)準(zhǔn)家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)操作能耗耗電量 60kw耗電量 130k 水耗電量 100kw耗電量 水蒸氣 蒸氣 循環(huán)冷卻水 44kw ，循環(huán)冷800kg/h，冷卻800kg/h，冷卻8t/h 。卻水 3t/h ，儀水 180t/