电石法聚氯乙烯生产计划的优化路径探析

电石法聚氯乙烯生产计划的优化路径探析

裘飞鸿

新疆中泰化学阜康能源有限公司 新疆 阜康 831500

摘要：聚氯乙烯单体是生产聚氯乙烯的主要原料，具有系列复杂化工反应的典型特性，目前我国大多数装置处于手动控制状态，氯乙烯生产是典型的化工生产过程，危险因素转变为事故会造成巨大损失，目前氯乙烯生产技术研究与工艺控制研究未有效结合，如何优化氯乙烯生产过程成为提高产品质量的关键。为切实提升聚氯乙烯生产质量与效率，保证生产安全，降低生产能耗，满足我国化工市场聚氯乙烯产品的供给需求，最大限度提升化工企业经济效益，加强化工产业链的组织协作，促进我国化工领域的健康可持续发展。有关管理人员需充分做好组织协作，对生产计划调度集成路径进行全面优化，最大限度促进化工企业发展，推动化工领域全面进步。

关键词：电石法；聚氯乙烯；生产计划

引言

聚氯乙烯（PVC）由于具有优异的机械性能、电绝缘性和阻燃性能，被广泛应用于各工业领域。目前PVC的生产工艺主要有电石法和乙烯法。我国由于“富煤缺油”的资源特点，使得国内PVC市场主要以电石法为主。本文找出了对电石法聚氯乙烯生产计划产生影响的关键因素，稳定地控制了产品的生产质量与产量。

1电石法聚氯乙烯生产流程分析

电石法生产聚氯乙烯共有两个系统，即公用工程系统及物料处理系统。其中，公用工程系统中的供电系统是当前工作人员所关注的重点，电能供应一般源于热电联产机组及国家电网。而物料处理系统中，聚氯乙烯生产由两个生产流程构成，分别为位于上游的氯乙烯单体生产及位于下游的氯乙烯聚合生产。在盐水电解的过程中，阴极生成一定数量的氢气，阳极生成一定数量的氯气，当氯气及氢气干燥到一定程度时，会按照一定数值比例在燃烧炉中进行反应燃烧，生成氯化氢气体。石灰石及焦炭会在电石炉中受到电弧高温催化，从而生成电石。电石在冷却后被粉碎，在乙炔容器中与水进行化学反应，生成乙炔气体。氯化氢气体及乙炔气体会在混合容器中进行混合，并在转化容器中生产粗质氯乙烯单体。粗质氯乙烯单体在净化、压缩及提纯处理后，生成相对新鲜的氯乙烯单体并被存到存储仓中，为后续的聚合工艺做准备。在聚合釜内，技术人员可对其进行温度及压力的调节，从而生产不同类型的聚氯乙烯石化产品。没有发生反应的氯乙烯单体在分离处理后，将回到氯乙烯单体存储仓中，并与已经制备完成的氯乙烯单体化工产品一起等待运输。

2现有工艺影响因素分析

2.1配制单元的影响因素分析

配制单元主要为PVC聚合生产准备所需的各种助剂。主要助剂包括涂壁液、热稳定剂、缓冲剂、引发剂、多种分散剂、消泡剂及终止剂等。全部助剂均严格按照配制管理制度进行配制。管理制度包含精准仪器的即时校验、按时定检、双人复合等管理标准的精准实施。要保证配制出的助剂满足聚合的使用量，以使聚合用所有助剂各种指标、浓度合格，确保所有助剂在聚合投料过程中的连续性、无间歇、批次一致性、保证各环节的高精确性和高品质。在配制单元中确保初期原料助剂不会混入有可能影响产品质量的杂质。

2.2聚合单元的影响因素分析

在聚合单元，可能影响的因素除助剂外，还有冷软水、分散剂、缓冲剂等的合理配比及入料质量的控制。一般地，聚合入料采用冷水或热水加料方式，先按配方顺序加入冷软水、缓冲剂、分散剂，再加入热软水、引发剂及一定体积的单体。通过蒸汽升温到设定温度后，在分散剂、引发剂作用下，悬浮于水中的VCM油滴进行聚合反应。氯乙烯聚合单元反应分为链引发、链增长、链转移和链终止。形成单体自由基活性中心的反应链引发一般是引发剂的均裂反应，产生初级自由基，直至产生双分子反应的自由基，聚合反应终止。期间反应存在一些不易控制因素，需要自动化控制系统匹配设置及完善。

2.3汽提单元影响因素分析

汽提单元主要是将聚合釜反应结束以后的浆料中的单体经汽提塔脱吸出。汽提单元较为关键的工艺控制指标是汽提塔顶温度和压力、塔底温度和压力、汽提塔压差、汽提塔底液位、汽提塔进料流量、蒸汽流量和喷淋水流量，均应控制在正常指标范围内。上述指标的异常均会导致汽提塔压力、温度上升，造成聚氯乙烯残留升高和杂质超标。

3电石法聚氯乙烯生产计划的优化路径

3.1氯乙烯合成危化工艺自动化改造

随着科技的迅速发展，对复杂系统实现自动控制要求不断提高，实际工业过程常具有非线性和时变性，复杂模型必须采用多种算法，智能控制可以处理非数字化操作。聚氯乙烯聚合反应对象复杂，存在高度非线性不确定性导致难以建立精确的数学模型，需要应用智能控制技术与数学模型结合。氯乙烯聚合单元危险性较大，发生包扎危险主要设备为聚合釜和单体槽，需要采取危险控制措施进行防范控制。氯乙烯聚合生产是完整的系统，研究系统安全目的是降低事故发生概率，系统风险控制措施包括运用系统控制理论对系统控制。聚合釜爆炸事故风险措施包括降低单体槽爆炸事故发生概率，提高系统抗灾能力，加强监督检查减少人为失误。

3.2氯化氢合成炉副产蒸汽高效利用

氯化氢合成工序采用热水式合成炉与蒸汽式合成炉，化学反应过程中放热所产生的热量一部分通过热水的形式供给溴化锂机组制冷，一部分通过蒸汽的形式用于聚合工序聚氯乙烯树脂的汽提与干燥，实现整体反应余热的高效回收利用。公司后续扩建项目中全部采用的是新式蒸汽合成炉，由于氢气和氯气在燃烧的过程中放出大量热，此热量由纯水吸收后会生成低压蒸汽送至其他工序，聚合车间汽提和干燥过程中使用的蒸汽主要来源于合成炉副产蒸汽，因此减少外购外网蒸汽的使用量。副产蒸汽的高效利用不仅降低了蒸汽的消耗，节约了蒸汽，也实现了减碳。

3.3精馏装置改造升级

由于单体提纯用精馏低塔与变压吸附装置串联运行的生产现状，进而导致低塔系统压力由变压吸附净化气压力决定，由于变压吸附装置的吸附特性，吸附塔在切换时对精馏低塔压力影响较大，造成低塔系统压力波动，尾凝器间断下料。另外，生产低负荷运行变压吸附装置切换时，可能引起尾气带液，存在安全风险，由于压力波动造成尾气量大幅波动，影响变压吸附装置的吸附效果，变压吸附净化气指标难以调整。通过优化设备管道，使精馏尾气经过尾排调节阀后再进入变压吸附装置，避免因变压吸附装置大量抽取精馏低塔系统的原料气造成低塔系统压力波动，影响低沸塔运行的现象，在保证各项指标正常的前提下，使精馏低塔系统维持在稳定的压力范围内，消除尾凝器带液隐患。

3.4回收系统氧分析仪升级改造

三友氯碱聚氯乙烯汽提塔均为溢流堰式汽提塔结构，工艺操作方式为负压操作，经汽提后回收氯乙烯至单体气柜。汽提塔的负压操作可以尽可能多地回收氯乙烯，但负压状态下空气容易进入汽提系统，导致去气柜管线氯乙烯含氧超标。针对此现象回收大管中无法实现在线含氧分析监测，一旦管线或设备泄漏，无法做到实时监控，产生较大的安全隐患。经过对氧分析仪在线监测技术研究，决定在每期汽提塔出气管线增加在线含氧分析仪，时刻监控管线含氧情况，并将汽提塔出气调节阀与在线含氧分析仪数据进行联锁控制，不但可以实时监测氯乙烯含氧，还可以通过联锁设置实现紧急切断，防止安全事故的发生。

结束语

综上所述，对电石法聚氯乙烯的生产计划进行优化，不仅可以全面提升聚氯乙烯的生产质量，降低生产成本，提高企业的经济效益，还可以帮助企业降低能耗，实现企业经济效益与社会效益的有机统一，全面推动我国化工领域的长足发展与进步。

参考文献

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