青海盐湖金属镁项目80万吨/年联合法PVC装置新工艺简介

冯英男 汪顺鹏 （青海盐湖工业股份有限公司，青海 格尔木 816000）

青海盐湖工业股份有限公司金属镁一体化项目（以下简称“盐湖镁业”）80万吨/年联合法PVC装置，是严格按照金属镁一体化循环经济进行设计的。80万吨/年联合法PVC装置其中包括：32万吨/年乙烯法PVC装置和50万吨/年乙炔法PVC装置；联合法PVC装置利用金属镁装置电解副产的氯气和DMTO装置生产的乙烯为原料生产二氯乙烷，二氯乙烷裂解后副产的氯化氢气体送入50万吨/年PVC装置作为高纯度原料气参与VCM合成反应。其80万吨/年联合法PVC装置的主反应方程式为：

32万吨/年乙烯法PVC装置主反应方程式：

盐湖镁业80万吨/年联合法PVC装置从新工艺、新技术、新设备和循环经济上考虑，在柴达木循环经济工业园区内新建400万吨/年选煤装置、240万吨/年焦化装置、80万吨/年电石装置、10万吨/年金属镁装置、120万吨/年纯碱装置、100万吨/年甲醇联产DMTO装置，决定兴建32万吨/年乙烯法PVC装置，核心技术采用国外先进专利技术：其中VCM装置引进美国西方化学公司OXYVINYLS（以下简称“西方化学”）的VCM专利技术和法国阿克玛公司（以下简称“阿克玛”）的PVC聚合工艺专利技术，下面简要介绍一下专利技术：

1 西方化学VCM工艺技术

西方化学针对我盐湖镁业的具体生产情况，推荐直接氯化技术包含高温和低温直接氯化的技术方案，能最大限度的发挥原材料效率和能耗效率与总成本最小化之间的最优化平衡。该专利的低温直接氯化优点在：操作范围广、原材料氯和乙烯转化率可高达99%以上、无需加入催化剂、反应器和配套冷却器材料为碳钢、每2到3年才需检修一次。

1.1 直接氯化工艺技术

1.1.1 高、低温相结合的直接氯化工艺

高温氯化的技术特点有：反应热100%回收利用、EDC精馏脱重不需蒸汽、反应器自然循环、只有主催化剂无助催化剂、高速喷射脱轻设计确保反应效率、EDC产品可外供、气、液态氯进料均可。

为了优化投资成本和原材料及公用工程消耗，用一台低温直接氯化反应器（代替通常用氧氯化反应器提供EDC）与高温直接氯化反应器结合，氯和乙烯按流量控制加入到低温直接氯化反应器中，反应热量在换热器中用冷却水移走。来自低温氯化反应器的干燥粗EDC送入高温直接氯化反应器，消除了通常情况下对低温直接氯化粗EDC要经过EDC洗涤系统进行处理的需要，减少了水的消耗和工艺废水；提供全能力低温直接氯化洗涤系统是可以允许在高温直接氯化反应器不能接收氯化粗产品情况下时也能运行低温直接氯化反应器。

1.1.2 EDC精制

由于本VCM装置的工艺特点，低温直接氯化单元生产出来的EDC首先经过低温直接氯化洗涤系统后，在进入脱水塔进行脱水处理。高温直接氯化制备的二氯乙烷和经过脱水处理后二氯乙烷，共同进入低沸塔，除去EDC中的低沸物。除过低沸物的EDC进入高沸塔脱除EDC中的高沸物，塔顶出料系纯的1,2-二氯乙烷，作为裂解的原料。高沸塔塔底的高沸物组分送往二氯乙烷回收塔，已回收EDC，回收后的EDC直接送往脱水塔重新精制。塔底的物料基本上为重组分，送往焚烧单元处理。

1.2 EDC裂解工艺技术

32万吨/年乙烯法PVC装置EDC裂解炉，是西方化学提供参数由法国赫尔蒂公司根据我公司的实际条件进行单独设计的，为世界上最为经济实用的EDC裂解炉。精制EDC送到EDC裂解炉，高温裂解成VCM和HCl。裂解反应发生在燃气或燃油的箱式炉内，温度为490--510℃，压力为1.0MPa（G），高效裂解炉达到的热效率达到91%。裂解炉在低压运行，以汽相物料作为进入裂解工段，EDC的转化率为55%。低压汽相进料裂解炉可以保持高在线运行时间，一年以上不需要除焦。

1.3 VCM精制工艺技术

VCM精制采用分馏HCl、VCM和EDC的3个精馏塔组成。EDC裂解单元的气流和液流送到HCl塔的不同塔板。HCl塔塔顶回收的HCl的塔顶馏分送到界外的乙炔法VCM装置。HCl塔塔底组分送到VCM塔，将VCM与未反应的EDC分离开。VCM塔顶VCM成品在VCM 汽提塔汽提出残留的HCl，然后送往储罐。VCM塔底组分循环到EDC精制和生产单元。

西方化学裂解和VCM精馏的主要优点为：副产品少、低压裂解更加安全、气相EDC进料、结焦率低、连续运行周期超过一年、可选用不同燃料、有效的热回收副产蒸汽、VCM塔回流率低能耗省、VCM精制塔再沸器使用3年才需清理、VCM汽提塔不需加碱洗、无腐蚀运行可靠、循环EDC加氯脱除轻组分。

2 阿克玛聚合工艺技术：

国内大型的聚合生产装置大部分采用美国古德里奇工艺的70.5M3聚合釜、欧洲乙烯EVC105M3聚合工艺、日本窒素108M3聚合工艺，虽然国内悬浮法聚氯乙烯生产技术成熟，但单釜生产能力、消耗定额与世界先进水平还有一定的差距，而国际上一些著名专利商如法国阿科玛（Arkema）公司悬浮法聚氯乙烯生产，在工艺技术、消耗指标、聚合釜生产强度、防粘釜技术、单体回收、汽提、干燥等方面都属于世界先进水平。故盐湖镁业80万吨/年联合法PVC装置采用阿科玛的悬浮法聚氯乙烯工艺技术。

2.1 阿克玛聚合工艺技术

阿克玛悬浮聚合工艺采用密闭加料工艺，明显的缩短了单釜辅助操作时间，提高了生产效率和产品质量。等温水入料，采用冷单体和热水同时加入聚合釜，使釜内的物料温度达到或接近设定的温度，从而省去聚合反应的升温过程，减少单釜的操作周期。

阿克玛汽提工艺采用无溢流堰汽提塔专有工艺，该塔型汽提效率高，易于控制，汽提后PVC浆料中的VCM含量低于30mg/Kg，离心干燥后的PVC成品树脂的VCM含量低于2mg/Kg。

本装置赶在采用的是世界上较为先进的丹麦NIRO公司的流化床干燥器，该工艺采用离心母液水的余热稍作加热作为热源，进入流化床内的挡板中，大大的节约了蒸汽的能耗。采用大风量的稀相输送，处理能力大、易于操作、可操作的弹性大；蒸汽的消耗低，约在0.36T/TPVC以下。成品树脂含水严格的控制在0.2%以下，完全符合国家标准。

2.1.1 聚合生产能力简介

阿克玛悬浮聚合生产PVC的工艺技术是基于大体积反应釜（143M3），与大型聚合釜相配套的釜顶冷凝器，提高其换热面积。在聚合釜夹套、内冷挡板和釜顶冷凝器使用28℃循环冷却水，年生产8000小时的情况下，阿克玛聚合工艺单台聚合釜的产能可以达到8万吨。如果使用7℃的冷冻水，可以提高产能5.5万吨/年（每条生产线）。

2.2 阿克玛聚合所用设备、材质

阿克玛工艺中使用的都是标准设备，不存在专利设备和专有设备。大部分设备在国内都可以采购得到；而且设备制造中不使用特殊材料和材质。这样大大的降低了厂家的一次性投资成本。

2.3 聚合所用的助剂系统

阿克玛聚合工艺采用专利引发剂系统，在不用更换引发剂的情况下可以生产国内SG1—SG8牌号的各型PVC树脂。

多年以来阿克玛倾注了大量的精力，降低PVC生产中所使用助剂的成本，阿克玛聚合所使用的助剂在国内的市场上都可以买到。这样在生产成本的降低上面可以节约大量的资金，是我公司生产的PVC树脂更具有市场竞争力。

2.4 可变成本降低

阿克玛悬浮发PVC工艺技术中，在不增加任何额外投资做脱盐水处理的情况下，脱盐水的消耗已经降低到1.7M3/吨PVC树脂。

2.5 能量的回收与利用

阿克玛聚合技术中，最大化的热量回收减少蒸汽的消耗：热水注入、汽提和离心母液水能量的回收、干燥冷凝液再循环。

2.6 聚合系统安全性、可操作性的优势

阿克玛聚合工艺装置是按照西方欧洲国家最严厉的安全和环境保护标准进行设计，阿克玛为每一个新建的装置都进行了严格深入的安全性研究（HAZOP和SIL分析），并把这些安全性研究彻底的贯彻到设计中。

2.7 自动化控制系统和安全系统

阿克玛聚合工艺采用全密闭入料和全程的自动化DCS系统控制。大大的减少了人为的干预，使助剂配置、聚合、汽提、干燥等等一系列的工序实行全自动的控制。

阿克玛工艺中的自动化控制分为：原料准备、聚合反应、出料单元由DCS批量顺序进行批处理控制；汽提、回收、干燥和公用工程单元由DCS进行连续工艺控制。

3 结语

在盐湖镁业公司引进的先进的专利技术、专用技术的过程中，我们也发现我们国家的聚氯乙烯行业与国际上的现金水平正在缩短，但是我们中国的聚氯乙烯人也清醒地认识到，我们的产品在质量上和牌号上与国外的产品依然存在着很大的差距。我国企业目前尚不能生产特种树脂和为客户量身定制个性化的产品，只能生产通用树脂，缺乏市场竞争能力和价格优势。通过我们的不懈努力正在改变这种情形，相信在不久的将来我们盐湖镁业所生产的的产品也将具有很强的市场竞争优势和价格优势。国家级柴达木循环经济工业园区金属镁一体化工业园，所开拓的金属镁一体化循环经济示范作用和经济效益，值得在全国和同行业的范围内推广。