生产工艺中加水温度和结垢周期延长降低PVC电石单耗的研究论文_袁金华,秦宏伟,李明明,张亚锋

新疆圣雄氯碱有限公司 新疆吐鲁番 838100

摘要:针对当前氯碱行业中关于电石法PVC生产工艺,迫于环保压力和经济效益相互影响,要求企业生产中的各类“三废排放”指标达标和尽可能降低生产成本,增加利润已经成为各大企业关注的重点和行业现状。本文针对生产过程中降低PVC电石单耗,从原材料辅材上进行一系列控制措施,其中包括清液温度控制、清液加水管道运行周期和延长清液管道结垢周期等项目进行介绍及效果。

关键词:电石单耗、清液温度、清液管道结垢周期延长改造。

电石法PVC生产工艺中,由于生产成本和环保要求双重制约下,利用各类工程和管理措施,有效降低电石单耗势在必行。

经过80多年的发展,氯碱化工生产技术和精细化操作能力不断提高,同行业中降低电石单耗的生产成本,可以有效合理的分配共有资源配置产能优化,目前,中泰集团圣雄氯碱有限公司(以下简称氯碱公司)在针对电石单耗控制措施中,从原材料把控到辅材控制等措施进行单耗控制,对比2015年度平均电石单耗1.5063t/t·PVC,电石消耗指标高于行业水平,经过4年同类数据对比和摸索,氯碱公司结合实际控制水平和一系列精细化操作,有效降低生产成本中的电石单耗占比。

1 清液温度控制

1.1项目背景

氯碱公司乙炔车间发生器生产使用加水为自发生器溢流管溢流出的浓浆经过浓缩池自然沉淀,固液分离后流入清液池,经过凉水塔的循环、降温反复循环使用,运行中,因清液中含有部分固体颗粒(0.8%左右,主要成分氢氧化钙、碳酸钙、氢氧化镁),造成介质在管道中容易结垢,运行周期在3个月左右时,发生器分支加水管道(DN150)结垢厚度达30mm,严重影响发生器使用和装置运行,若能延长清液管道的使用周期,减缓发生器的紧急停机,保障长周期稳定运行,不仅有效降低因检修中造成的电石损失,还可以提高生产装置的运行连续性,此项研究在行业内有很好的推广前景。

1.2改造方案

首先,从工艺设计角度出发,将清液管道配管安装进行优化改造,将最少化减少弯头使用和变径配管,管道安装中,结合分析管道结垢特点,配管安装中要求管道设计拆卸法兰,设计长度为2000mm,同时,结合人机工程角度出发,将管道安装标高设计为1800~2000mm(基准面地面),降低运行中的操作难度和达到易操作目的。

其次,对单台设备发生器的清液分支管道中易结垢部位进行统计,进过数据测试和检查发现,静止管道的结垢速率远大于震动管道的结垢速率,其中,设备本体连接管口和母管本体连接管口结垢速率最快,从而管道内部清液介质沿着母管而上进行结垢,大面积管道结垢后,管道内部液体流速降低(管道内部垢层摩擦系数增大0.6倍,介质流速趋于0.67~1.08m/s之间),实际运行流量达到设计流量的60%,所以,增大管线震动,减少静止管道中的含固量沉淀是解决结垢周期的关键参数和方法,因此,运行管道配管中在管道中安装有等径的(DN150)金属软连接工艺配管,运行中因管道经过自控流量调节阀减压作用影响,管道内部流量发生变化,同时,管道产生自然振动和流体通过金属管道内部流量变化对比发现,解压后的介质流量满足生产使用要求,因此管道安装金属软连接方式符合使用要求和达到使用效果。

通过此项,解决发生器加水管道由前期使用3个月延长至6个月。

1.3项目实施效果

通过一系列改造和试验对比,得出金属软连接实施投用效果相比原设计碳钢管道相比,结垢周期在相同运行时间内为原设计周期一倍有余,同时,通过检修检查和人机工程操作对比,金属软连接管道安装更为简便,安装难度低,泄漏概率低,结垢周期长,运行稳定性高,满足现有的安全生产使用需求。

2 清液温度控制

2.1项目背景

乙炔车间两套装置基本处于满负荷生产,发生器反应后的渣浆液溢流至溢流槽进入高位槽,经过浓缩池的自然沉淀进行固液分离后进入清液池,乙炔清液池设计规格为1200m³容纳池,清液池内部清液达到启泵要求和循环周期后,启动清液池配套上塔泵进行清液周期循环。

2.2改造方案

对清液介质温度采取措施,通过远传数据显示报警和做出管控一系列的工程措施控制清液温度,温度要求为秋冬季节严格控制在35℃左右,春夏季因环境温度高,高温天气时控制在40℃左右。

优化凉水塔结垢和风量需求,满足最小化清液自然空气冷却换热时的最小风量控制和减少清液成分中的固体溶解量,最小风量要求,以清液温度显示为标准作为控制要求下,避免过量二氧化碳造成的过量反应而造成的碳酸钙沉淀,同时,针对电石反应方程式得知:

CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2 + 127.3 kJ/mol

化学反应方程式得知:

每单吨电石折算使用生产用水0.5吨,反应热通过溢流带走时,循环周期越短,延长乙炔气在系统中的相对停留时间,同时,同周期的运行周期不变时,降低清液温度势在必行。

查阅电石反应热量控制相关资料得知:(反应温度控制83℃)

30℃清液使用,电石水解反应热量维持添加清液4.4m³。

35℃清液使用,电石水解反应热量维持添加清液5.8m³。

50℃清液使用,电石水解反应热量维持添加清液8.2m³。

通过以上得知,清液温度的降低,可有效解决因水解反应后的溶解量相同时,循环周期延长,电石单耗减低,具有实际应用前景和效果。

2.3项目实施效果

4结语

在电石法乙炔生产中,电石单耗对PVC生产企业的成本产生重大影响,降低电石单耗是氯碱公司降本增效,实现利润最大化的重要途径。

综上所述,通过系列工艺优化及改造,达到了降低了电石单耗的目的又提高了乙炔本质化安全,为企业可持续发展提供有力保证。

【参考文献】

【2】马升博 PVC生产中降低电石单耗的措施 聚氯乙烯,2014,42(12)

论文作者:袁金华,秦宏伟,李明明,张亚锋

论文发表刊物:《科学与技术》2019年第11期

论文发表时间:2019/10/24

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