浓硫酸清净技术在PVC生产中的应用

李晋文，张丽俊，徐瑞芳

（太化股份公司氯碱分公司，山西太原030021）

浓硫酸清净技术在PVC生产中的应用

李晋文，张丽俊，徐瑞芳

（太化股份公司氯碱分公司，山西太原030021）

介绍了浓硫酸清净新技术在电石法PVC生产中的运行情况，并和次氯酸钠清净技术作了比较，指出该技术更加符合节能减排发展思路。

浓硫酸清净；次氯酸钠清净；PVC；应用

在电石法生产PVC过程中，电石水解反应产生的粗乙炔气一般用清净技术除去其中的硫、磷等有害杂质，从而制得含乙炔99%的乙炔气。国内大部分厂家粗乙炔精制均采用传统的次氯酸钠清净技术，该技术在生产过程中会产生大量的废次氯酸钠溶液，虽然近几年各厂家把部分废次氯酸钠溶液回收利用，但仍有部分直接排放，并且该技术耗用大量的水资源。太化股份公司氯碱分公司为了适应国家节能减排的要求，对利用浓硫酸的强氧化性，使其和粗乙炔气中的硫、磷等进行反应进行了试验，得到了可靠的运行控制参数，证明浓硫酸完全可以替代次氯酸钠进行清净。2006年初，乙炔清净采用了浓硫酸清净工艺，浓硫酸清净塔按15万t/a设计并投入使用。该装置处理过的粗乙炔气不含硫、磷，完全达到了工艺要求，实现了乙炔清净系统废水零排放。

1 生产原理

利用浓硫酸的强氧化性，充分脱除粗乙炔气中的硫、磷等杂质后，制成含乙炔99%以上的精乙炔气。反应式如下：

2 工艺

从发生工序送来的粗乙炔气经冷凝器冷凝后进入水洗塔进一步冷却降温，然后通过压缩工序进行加压，加压后的粗乙炔气进入水洗冷却塔再次冷却，当冷却到15℃以下时，通过塔顶除雾器进入浓硫酸清净塔，粗乙炔气从下至上与塔盘中每一层浓硫酸充分接触，从而除去其中的H2S、PH3等杂质气体。夹带酸性物质的乙炔气进入中和塔进一步精制。

98.5%硫酸经硫酸计量泵送至浓硫酸清净塔顶部，浓硫酸清净塔底部的稀酸由硫酸清净泵送出，一部分经稀酸冷却器用5℃水冷却后送至塔中自循环，一部分送至废酸罐。

3 运行情况

2006年初，在原8万t/a生产能力的基础上进行了扩建，最终使装置产能达到了15万t/a，同时，直接启用了浓硫酸乙炔清净技术，并淘汰了原次氯酸钠工艺技术。新装置投入使用后，各工艺点控制稳定，能够满足工艺设计的要求，尤其是粗乙炔气经过浓硫酸塔处理后不含硫、磷等有害杂质，完全达到了工艺控制要求。

4 运行中需注意的问题

（1）塔的液位

浓硫酸清净塔在正常运行中必须保证塔液位在设定的范围内，液位太高，处理粗乙炔气中的硫、磷不彻底；液位太低，循环酸泵容易窜气，处理过的粗乙炔气也可能夹带硫、磷。

（2）循环酸浓度

循环酸中H2SO4的质量分数应控制为80%~ 85%，浓度低，脱除硫、磷不彻底；浓度太高，乙炔气中夹带的酸多，废酸排放量也多，造成酸的浪费。

（3）粗乙炔气的温度

粗乙炔气经水清净塔冷却，出口温度控制为15℃以下，温度太高，乙炔气中夹带的水蒸气多，经硫酸塔时，水和酸接触放出大量的热，塔内温度会急速上升，造成塔盘损坏。

5 原次氯酸钠清净技术与浓硫酸清净技术的比较

5.1 次氯酸钠清净技术

5.1.1 清净原理

利用次氯酸钠的氧化性氧化粗乙炔气中的硫、磷等杂质，反应式如下：

5.1.2 次氯酸钠的消耗量

一般配制次氯酸钠溶液中NaClO的质量分数为0.08%~0.12%，按0.1%计算，1 t电石发气量按300m3/t计算，其中，含H2S按0.08%，含PH3按0.04%（均为体积比），电石消耗按1.5 t/tPVC计算，由上述次氯酸钠氧化硫、磷的反应式可知，生产1 t PVC需要次氯酸钠的质量为9.57 t。

5.1.3 对溶液浓度的要求

要求次氯酸钠溶液中NaClO的质量分数控制为0.08%~0.12%，pH值为7.0~8.0。如果在清净过程中，次氯酸钠溶液中NaClO质量分数小于0.06%时，粗乙炔气脱除硫、磷不彻底，易使氯乙烯合成触媒中毒失去活性；如果NaClO质量分数大于0.12%，pH值低于6时，会有部分次氯酸钠本身氧化还原产生氯气与粗乙炔发生爆炸性反应。

5.2 浓硫酸清净工艺的浓硫酸用量

按生产1 t PVC消耗1.5 t电石计算，硫酸塔中H2SO4质量分数小于83%，其它条件不变则由浓硫酸氧化粗乙炔气中的H2S、PH3反应式可知：

参加反应的硫酸质量为16×6×98/4=2.352（kg），生成的S、SO2、H3PO4、H2O质量分别为1.152kg、0.256kg、1.176 kg、0.72 kg，设1t PVC所需98.5%硫酸为x kg，生成物的总质量为y kg（设SO2在10~25℃硫酸塔中全部溶解于水），则

由于进入硫酸塔中的粗乙炔气带有一定量水蒸气以及硫酸清净后的乙炔气夹带部分酸，在实际生产中，1 t PVC约消耗浓硫酸25 kg左右。

清净工艺所产生的废硫酸部分或全部送往生产磷肥的企业，剩余的废硫酸通过计量泵定量注入乙炔渣浆，控制反应速度使其与渣浆充分反应。

6 经济效益

按1t PVC需0.1%次氯酸钠溶液9.57 t计算，则其中水的质量为9.57×(1－0.1%)=9.56（t）,如果次氯酸钠溶液中的水70%回收利用，实际用水量为9.56×（1-70%）=2.87（t）。由2NaOH+Cl2=NaClO+ NaCl+H2O反应式，可知需Cl2的质量为0.009 5 t，需32%烧碱溶液0.033 5 t，折百为0.010 7 t，Cl2按现价1 500元/t计，烧碱折百后按现价1 800元/t计，水按6元/t计，则1t PVC需用以上成本为51元。

1t PVC需98.5%硫酸约25 kg，浓硫酸按800元/t计，则1t PVC需浓硫酸的成本为20元。因此，每生产1 t PVC用浓硫酸清净技术比用次氯酸钠清净技术节约成本31元。如果按年产15万t PVC计算，该技术每年节约成本465万元。

7 结语

太化股份公司氯碱分公司自2006年采用浓硫酸清净技术至今，运行稳定，操作弹性大，脱除粗乙炔气中的硫、磷彻底，并且节省了大量水资源，真正体现了高效、环保、节能、减排，具有良好的经济效益和社会效益，值得PVC行业推广应用。

Application of concentrated sulfuric acid clean technology in the production of PVC

LI Jin－wen，ZHANG Li－jun，XU Run－fang
（Taiyuan Chemlcal Co.,Ltd.,Taiyuan 030021，China）

The operation of concentrated sulfuric acid new clean technology in the production of calcium carbide process PVC was introduced，and the clean technology was compared to sodium hypochlorite clean technology.The technology was more in line with the development of energy saving ideas.

concentrated sulfuric acid clean technology；sodium hypochlorite clean technology；PVC；application

TQ325.3

B

1009－1785(2011)04-0012-02

2010-12-07