氯乙烯精餾尾氣回收調研

1、關于VC尾氣吸附方案的調研報告一、概述 目前國內電石法生產(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，C2H2含量約在15，既加大了生產(chǎn)成本，又造成嚴重的環(huán)境污染。 隨著環(huán)境標準的不斷提高，清潔生產(chǎn)已越來越受到人們的關注，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，可謂一舉多得。 根據(jù)現(xiàn)有的情況，分

2、餾尾氣中氯乙烯的回收可選用的方法有：有機溶劑法、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)過集團公司領導同意，氯乙烯廠相關技術人員重點對膜法和變壓吸附法進行了調研，具體的情況匯報如下：一、 各種吸附方法的原理：1、 有機溶劑吸附法有機溶劑吸附法的工作原理是：有機溶劑對VC有較大的溶解性，對氫氣等無機物的溶解性較小的差異。利用物質溶解度的不同，對VC進行吸附。然后通過加熱的辦法，降低VC的溶解度，將VC進行回收?？晒┻x擇的有機溶劑有：丙酮、甲乙酮、N-烷基內酰氨、三氯乙烯、二氯乙烷、一氯苯、二氯苯、四

3、氯化碳等有機溶劑。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?，F(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是兩塔操作，一塔吸附，一塔進行解吸再生的操作。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。變溫吸附生產(chǎn)過程中需要低溫冷卻，解

4、吸時需要蒸汽加熱，解吸后需要風機進行吹掃降溫。吸附器內有鹽水盤管，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，勞動強度大，再生不徹底。在風機降溫的過程中，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膜上溶解-擴散特性的不同進行分離的。原理就是一種分子篩。氫氣和氮氣溶解-擴散的特性較弱，在有機膜的截流側富集，氯乙烯氣體的溶解-擴散的特性較強，在有機膜的滲透側富集，從而達到分離的目的。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

5、力變化而變化的特性，通過周期性的壓力變換過程來實現(xiàn)氣體組分的分離和提純。變壓吸附法（簡稱PSA）技術關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、表面電化學性質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具有較大的差異，通過多種吸附劑的組合，達到對不同餾分的氣體進行分離的目的。二、主流吸附法的調研結果1、 調研廠家基本情況本次調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

6、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，進入由三套有機膜串聯(lián)的膜吸附裝置，膜吸附裝置吸附后的氣體經(jīng)過解吸后進入氣柜（根據(jù)設計要求也可以進入后排轉化器），未吸附的放空氣體進入后段的變壓吸附。膜法未吸附的放空氣的壓力為0.3Mpa左右，在這種壓力下

7、進入變壓吸附裝置。變壓吸附的采用的是PLC自動控制系統(tǒng)，整個操作過程全部無人管理，由電腦控制。通過微機自動控制變壓吸附塔的操作，解吸后的氣體進入氣柜（根據(jù)設計要求也可以進入后排轉化器），未吸附的放空氣體直接放空。觀察天原化工廠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：C2H2：2.574%，VC：7.069%經(jīng)過膜法吸附的解吸氣的尾氣組分為：C2H214.66%，VC10.00%， O21.99%膜法吸附放空氣的尾氣組分為（進入變壓吸附裝置）：C2H20.58%，VC0.90%， O21.55%變壓吸附放空氣體組分為：C2H265.97ppm，VC0%， O22.75%，直接

8、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，原因主要是質量問題。在2005年4月中旬，由于氯乙烯液料直接進入膜法吸附器，導致吸附劑（有機膜）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，需定時的分析氣柜內的含氧量，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。二、 主流吸附法的優(yōu)缺點1、 膜法吸附膜法吸附的優(yōu)點：占地面積少，空間利用率高。氯乙烯吸附率達到85%左右，乙炔吸附率達到75%左右。操作強度低，在正常的情況下，基本無人操作。整個系統(tǒng)操作安全、可

9、靠。膜法吸附的缺點：項目投資較大，約200萬左右。膜法吸附的精度不是太高，尾氣當中大概VC15%和C2H225%的有用尾氣沒有被吸附下來直接排放，形成浪費。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，操作費用較高。2、 變壓吸附變壓吸附的優(yōu)點：吸附能力強，氯乙烯吸附率達到99%左右，乙炔吸附率達到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節(jié)。對氧氣的分離能力較強。吸

10、附劑的穩(wěn)定性較強，太原化工廠最先使用變壓吸附，已經(jīng)運行1.5年，至今沒有出現(xiàn)問題。整個系統(tǒng)操作安全、可靠。變壓吸附的缺點：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)濟效益分析10萬噸樹脂產(chǎn)量下：氯乙烯尾氣放空量=600 m3/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)量如下：（600×0.04 C2H2

11、）÷22.4×26×8000hr/年640噸/年1噸電石發(fā)氣量按300M3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)濟效益：147.2602.7749.9萬元通過以上計算結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、 相關評估從經(jīng)濟學分析，尾氣吸附的潛在的經(jīng)濟利潤明顯，它可以大大降低PVC樹脂的成本。在相同的條件下，尾氣吸附裝置可以增加500600萬

12、元的利潤。利潤相當可觀。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度。同時在集團現(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。從運行成本來講，相關的吸附劑的穩(wěn)定性要好。同時吸附劑的平均壽命要長，平均成本要低。五、 調研結論綜合上述條件，同時參考宜賓天原化工集團的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，氯乙烯廠認為，變壓吸附有較好的使用效果。以上調研的數(shù)據(jù)資料真實可靠，望集團公司領導參考調研報告，就在氯乙烯廠設置尾氣吸附裝置進行考慮。建議集團領導批準將氯乙烯擴建工程中的，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，應該可以向市環(huán)保局爭取環(huán)保資金或貸款。附：相關吸附法各項數(shù)據(jù)對比一覽表相關吸附法各項數(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%凈化氣指標氯乙烯：1.02.0%無法達到國家環(huán)保排放標準氯乙烯：1.02.0%無法達到國家環(huán)保排放標準氯乙烯：1.02.0%無法達到國家環(huán)保排放標準完全達到國家環(huán)保排放標準操作能耗耗電量60kw水蒸氣800kg/h，冷卻水180t/h，另有少量儀表空氣消耗。耗電量130k水蒸氣800kg/h，冷卻水180t/h，