氯乙烯水碱洗工艺优化

张国玉，吴智兵，金万江（天伟化工有限公司，新疆石河子832000）



氯乙烯水碱洗工艺优化

张国玉，吴智兵，金万江
（天伟化工有限公司，新疆石河子832000）

摘要：介绍了20万t/a聚氯乙烯项目水碱洗工段碱洗塔工艺改造后，解决了碱洗塔废水含VC问题，并对溶解VC气体进行了回收，提高了氯乙烯单体利用率。

关键词：氯乙烯；VC回收；废水槽

1　现状介绍

1.1工艺介绍

天伟化工有限公司20万t/a的PVC生产装置，采用的是电石法生产工艺路线。在氯乙烯合成工段，乙炔与氯化氢的混合气经过转化器转化后，粗氯乙烯气体经过氯乙烯冷却器冷却后进入组合塔和水洗塔除去绝大部分的氯化氢气体，剩余少量的氯化氢气体和二氧化碳气体在碱洗塔中被氢氧化钠除去。随着碱洗塔内氢氧化钠运转时间的累计，氢氧化钠的含量逐渐降低，氯化钠和碳酸钠含量升高，每隔3天需更换碱洗塔内碱水。碱洗塔的废碱水排到除汞处理后去排水管网排出厂外。

1.2存在的问题

经脱酸塔和水洗塔运行使用的水送去盐酸解吸处理，经盐酸解吸处理后氯化氢和残留在水中的VC均送回混合脱水循环使用。而碱洗塔废水运行一段时间后送到除汞岗位处理后排出厂外。在15～85℃，氯乙烯在水中溶解度几乎是一个常数，为0.95%（质量），根据现有碱洗塔废水一次排水在28 m3，含有氯乙烯单体266 kg左右［1］。若直接排到除汞工段到排水管网，会造成如下问题。

（1）造成环境的污染，不符合环保节能工作方针；

（2）在输送和处理过程中，窨井中将会存在VC气体，处理设备中也会留有VC气体，给现场的安全生产留下隐患；

（3）VC产品气体逸散空气，造成资源浪费，给企业带来损失。

2　工艺优化方案

为能将水碱洗废液中的氯乙烯单体回收，该公司针对碱洗塔废水VC回收的问题制定了方案。

2.1改造原理

当温度一定时，溶解度随压力增大而增大。但随着压力增大，溶解度增加的幅度越来越小；当压力一定时，在一定温度范围内，溶解度有一极小值［2］；研究表明，氯乙烯在纯水中的溶解度，与压力成线性关系，其溶解行为符合亨利定律；同样分压下温度升高，气体的溶解度减小。根据上述原理制定出方案，对水洗塔出来的碱洗废水采用加热方式回收溶解的VC。

2.2具体实施方案

废碱水的加热需要热源。该方案为高效利用本厂热源，选择现有的氯乙烯合成转化器的97℃循环热水作为热源。

（1）制作一个伴有内外盘管的废碱集水槽；

（2）碱洗塔处，碱A/B泵出口抽头，规定当做样碱洗塔A/B含碱＜5%，碳酸钠＜8%时，利用碱A/B泵将废碱水通过新增管线送入废碱集水槽；

（3）在氯乙烯合成B组转化器西头97℃热水上、回水总管处抽头，接入97℃热水。对废碱水进行加热，回收废碱水内溶解的VC；

（4）为提高生产过程自动化，方案中对常用阀门采用气动阀进行操作。在废水槽97℃热水上水加气动阀，温度在线监测仪，根据废水温度控制热水上水流量。在废碱水进口抽头处设置气动阀门，在废碱集水槽气相出口和液相出口处设置气动阀；

（5）气相出口出来的VC通过废碱集水槽顶部管道送至碱洗塔B出口VC总管，至氯乙烯压缩；

（6）在废水罐里通入少量氮气，起搅拌作用，紧急情况时可充氮置换系统；

（7）废碱水从集水槽底部进入，随着液位慢慢上涨，当涨至一定液位后，废水槽排水阀门自动打开，通过管线输送排到除汞。废水槽装有液位计，控制废水槽内始终保持一定的液位，起液封作用，工艺流程简图见图。

图1　工艺流程简图

3　效益核算

3.1经济效益

（1）碱洗塔换碱排出的废水水量。碱洗塔直径2 500mm；正常液位1 200 mm；液碱量3.14×2.5×2.5× 1.2/4=5.89（m3），考虑填料及管道留存，实际碱循环体积为7 m3。换碱按最大液体量考虑，即碱液排至液位计空，打3次水洗塔，每次7 m3，合计每次换碱，共排出含汞废水28 m3。碱A塔3～4天1次、碱B塔10天1次，碱A塔与碱B塔洗塔错开，平均每10天最少排出3次水；

（2）废水槽体积确定。每次洗塔排出废水量为28 m3，废水槽有效容积为80%，28/0.8=35 m3。故废水槽容积取35 m3，直径3 600 mm，直筒段高4 m。设备为碳钢材质；

（3）废水槽为夹套式结构，夹套通入97℃热水，对废碱水VC进行回收。按照每10天排3次废碱水计算，每月3次，每年108次，每次排水按28 m3计算，108×28=3 024（m3）≈3 024（t）废水。根据文献查阅，氯乙烯在在水中溶解度数值与大多数现有的文献值是一致的，在15～85℃的温度范围内，氯乙烯在水中溶解度几乎是一个常数，为0.95%（质量）［2］。全年废碱水共计溶解3 024×0.95%=28.728（t），以每吨氯乙烯价格为4 000元，回收率90%计算，每年可以为公司挽回28.728×4 000×90%=103 420.8（元）。

3.2社会效益

通过工艺优化，水碱洗岗位碱洗废水中的VC含量基本全部去除，杜绝了VC有害气体流向空气污染周边环境。该工艺中，将废水槽废水进口阀、出口阀、97℃热水进口阀均设置为自动控制，加温度联锁、液位联锁等实现了全自动化操作，降低了员工劳动强度，提高了工作效率。水碱洗工艺的优化，为企业的生产提供了安全保障，防止了易燃易爆气体流散于窨井、通道、工艺管道及设备等，消除了安全隐患。

参考文献：

［1］韩德刚，高执棣，高盘良，等.物理化学.高等教育出版社，2002.

［2］黄志明，顾乐明，翁志学，潘祖仁，等.氯乙烯在水中的溶解度.石油化工，1996（11）.

Process optimization of vinyl chloride water caustic wash

ZHANG Guo-yu，WU Zhi-bing，JIN Wan-jiang
（Tianwei Chemical Co.，Ltd.，Shihezi 832000，China）

Abstract：This paper introduces 200 kt/a PVC technological transformation projects section caustic caustic water tower after tower caustic solution to the problem of waste water containing VC，and dissolved VC increase the recycling vinyl single body utilization.

Key words：vinyl chloride；VC recovery；waste water tank

中图分类号：TQ085

文献标识码：B

文章编号：1009-1785（2016）03-0026-02

收稿日期：2015-04-20