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1、聚氯乙烯厂合成工序II线净化优化方案一、现状概述1、工艺流程方框图：一段石墨冷却器大泡沫塔二段石墨冷却器小泡沫塔一段石墨冷却器二段石墨冷却器粗VC气体填料塔二合一碱洗塔精VC气体二合一碱洗塔2、环境卫生现况由于2002年在对II线净化进行设计的过程中未考虑将填料塔稀酸回收利用，因此在刚开车、停车、泡沫塔运行不正常需开填料塔时所产生的稀盐酸均排往了污水处理池，这样大大的造成了污水池、泵及污水处理厂的负荷。而小泡沫塔其设计能力较小，现在将大、小泡沫塔同时启用也只能满足10万吨/年VCM的处理能力，有时还需开填料塔分压才能正常运行。二、II线净化进行优化的必要性系统全年正常运行时间按8000小时计，
2、工业水每立方米0.28元，30时氯乙烯在水中的溶解度为0.0118 m3/ m3，氯乙烯每吨4000元，II净化需达到12万吨/年VCM的处理能力，必须开启填料塔分压，填料塔的开工率为90%，填料塔每小时消耗工业水34 m3。当对系统进行优化后，填料塔稀酸内循环使用，每小时补充工业水仅为1.5 m3/h。1、填料塔造成工业水（年）流失的价值计算：80000.283490%=7616090%元 =6.8544万元 2、氯乙烯在填料塔内的（年）溶解损失价值计算： 8000341030.011810-30.8910310-3400090%=10283558.4元 =1028.36万元 80001.5
3、1030.011810-30.8910310-3400090%=453686.4元 =45.37万元 优化后产生的效益：=1028.36-45.37=982.99万元 4、回收利用填料塔所产稀盐酸，能减少环境污染，还能降低污水厂负荷，此社会价值无法估算。5、 现有II线净化工艺进行优化，能够降低+5水的消耗每小时15m3；5按1.5元/kcal计。查化工物性数据手册知+5度水比热4.201KJ/Kg*K，+5度水进水温度为5，出水温度为8，则：Q=CptQ=（4.201273） KJ/Kg*（8-5）Q=0.046 KJ/Kg每小时降低消耗+5度水热量：15m3/h1000Kg/ m30.04
4、6KJ/Kg =690 KJ/h年运行时间为8000小时，4.184KJ =1Kcal, 5按1.5元/kcal计，则年降低5消耗费用:8000h（6904.184） Kcal/h1.5元/kcal=1978967元=197.8967万元6、 每小时减少污水池、泵及污水处理厂负荷（1%的稀盐酸）35 m3；1%的稀盐酸35 m3需1%的碱液35m3中和，从氯碱所采购30%碱每立方米1000元，要得到1%的碱液需30%碱液0.35 m3，则年降低污水处理费用： 8000 h0.35 m31000元=280000元=28万元7、 能大大提高泡沫塔的处理能力及处理效果，达到去VC压缩岗位无酸的要求；
5、8、 优化现有泡沫塔的结构，降低设备维修费用及维修次数，提高生产平稳率；9、 重选设备材质，减少因设备泄漏原因造成的安全隐患。二、II线净化优化方案II线净化于2004年技改扩建完成后需达到12万吨/年VCM的处理能力，现有II线净化装置最大生产能力为10万吨每年VCM的处理量，因此要达到12万吨/年VCM处理能力，必须对工艺、设备进行优化改造，增加4万吨每年VCM的处理能力。方案一：（流程附后）1、 将现有II线净化的大、小泡沫塔取消，按年产12万吨VCM的生产能力重新设计一台新泡沫塔，对设备材质进行重新选用。根据工艺计算，此塔直径需1400mm。2、 将II线净化现有填料塔取消，按年产VC
6、M12万吨的生产能力重新设计一台新填料塔，并重新选用比较安全可靠的设备材质。根据工艺计算，此塔直径需1400mm。3、 将填料塔同泡沫塔进行串联使用，保证除酸效果达到100%。4、 现有两台1200mm二合一碱洗塔保持现在的并联方式，同时处理VCM12万吨每年。5、 新增两台稀酸泵及一台块孔式换热器，将填料塔稀盐酸一部份送到泡沫塔作吸收剂，大部份作填料塔自身循环。可利旧一台泵及一台块孔式换热器。方案二：（流程附后）1、 保留原有1200mm大泡沫塔，取消现有II线净化800mm的小泡沫塔，为保证II线净化12万吨每年VCM处理能力的生产要求，重新设计一台泡沫塔，将新泡沫塔与原有1200mm泡沫
7、塔设计为并联方式。根据工艺计算，新泡沫塔所需塔径1200mm。2、 因受场地限制，取消II线净化现有1200mm的填料塔，按年产VCM12万吨的生产能力重新设计一台填料塔。根据工艺计算，此塔直径需1400mm。3、 现有两台1200mm二合一碱洗塔仍保持并联方式，同时处理VCM12万吨每年。4、 将填料塔同泡沫塔进行串联使用，保证除酸效果达到100%。5、 新增两台稀酸泵及一台块孔式换热器，将填料塔稀盐酸一部份送到泡沫塔作吸收剂，大部份作填料塔自身循环。可利旧一台泵及一台块孔式换热器。6、设备状况说明设备名称使用年限消耗设备材质设备直径年处理量工作状况大泡沫塔6年1.0m3/h钢衬PE1200
8、mm6万吨VCM多次维修，能力不足。小泡沫塔3年0.4m3/h钢衬PE800mm4万吨VCM处理效果差。填料塔6年35m3/h钢衬PE1200mm8万吨VCM维修多次，产生大量稀盐酸未被回收利用，增大了污水处理厂的负荷及对环境的污染。三、净化岗位实现DCS控制方案(1)、实现洗泡沫塔稀酸（工业水）进液流量自控调节，在稀酸冷却器出口（泡沫塔吸收剂）管吸收剂进口管安装调节阀，操作人员可根据出口物料温度及回收酸浓度在DCS系统上对进塔流量进行调节。（2）、将水洗泡沫塔、水洗填料塔底部稀酸液位接至DCS控制系统，保证安全操作。（3）、实现水洗填料塔底部稀酸液位与工业水加入量的联锁控制。水洗泡沫塔消耗掉
9、的稀酸在填料塔吸收剂进口管处加入工业水，保持水洗填料塔液位不变。在补充工业水管上安装自动调节阀一个，根据填料塔底部液位自动调节。（4）、水洗填料塔酸封进口处设计一可用于调节的自动调节阀，在正常开停车的情况，操作人员可在DCS系统上对填料塔液位进行调节。四、增加机前冷却器一台自从分馏增能改造以来，线C2H3Cl年产量已上升至10万吨/年，但单体质量一直波动较大，特别是单体含水量。为解决分馏增能改造后单体质量不稳定这一难题，特增加机前冷却器一台。现线压缩机前冷却器的换热面积为296m2，已远远满足不了现有条件下的生产要求。由于现有机前冷却器换热面积过小，导致其脱水效果不理想，从而增加了压缩系统机后
10、固碱干燥器的负荷，换碱频率高居不下：1520天换一次碱，换碱量为3吨，旨在减轻机后固碱干燥器的负荷，为C2H3Cl的精馏加工提供有利条件为目的，并结合线压缩现有的地势，拟在线净化楼外旁的堡坎上增加机前冷却器一台，与原机前冷却器并联使用。五、优化后工艺流程简述：1、流程简述：从生产系统送来的粗氯乙烯气体进入除汞器除去汞蒸汽及少量酸雾后，物料进入用循环水冷却的一段石墨冷却器冷至40左右，物料再进入经过冷冻+5水冷却至10左右的二段石墨冷却器后，进入水洗泡沫塔底部，从稀酸泵送来的稀酸水在石墨冷却器内经过冷冻+5水冷却至10后，进入泡沫塔上部。在泡沫塔内，两流体在塔板上部呈泡沫状接触，经过传质，粗氯乙
11、烯气体中95%以上的氯化氢被稀酸水吸收，形成28%30%的盐酸，在泡沫塔中部28%30%的盐酸需进入一段中间冷却器，将泡沫塔内的浓酸冷却至15左右再反回泡沫塔内，盐酸从泡沫塔底部经酸封流入耐酸管直接输送到酸池储存以出售。净化后的粗氯乙烯气体从泡沫塔顶部出来，进入水洗填料塔底部，气体在上升过程中，与塔上部喷淋下来的稀酸水逆流接触，得到进一步净化，氯乙烯气体中氯化氢的体积分数降至0.002%，氯乙烯气体再进入二合一碱洗塔底部与塔顶喷淋下来浓度为20%的氢氧化钠溶液逆流接触，除去少量的二氧化碳及氯化氢等酸性气体，被净化后的氯乙烯气体送到压缩岗位。浓度为20%的氢氧化钠溶液用碱泵从碱贮槽内打至二合一碱
12、洗塔顶部。正常生产时从水洗填料塔底部出来的稀酸，用稀酸泵输送到用冷冻+5水冷却至510的石墨冷却器后，一部分送到泡沫塔用于吸收氯化氢气体，别一部分送入水洗填料塔内循环利用，吸收氯乙烯气体中极少量的氯化氢气体；在刚开车或生产异常时从水洗填料塔底部出来的稀酸直接进入水洗填料塔酸封流入耐酸管送入污水处理池，水洗填料塔酸封进口处设有一可用于调节的自动调节阀，操作人员可在DCS系统上对其进行开关调节。在补充工业水管道上加一个调节阀，调节填料塔底部液位，保证补充水量与送到水洗泡沫塔的稀酸流量相等，以维持水洗填料塔稳定的运行。2、流程方框图：（方案一）填料塔泡沫塔一段石墨冷却器二段石墨冷却器机前冷却器气柜二
13、合一碱洗塔精VC气体二合一碱洗塔（方案二）泡沫塔二段石墨冷却器一段石墨冷却器机前冷却器精VC气体泡沫塔待添加的隐藏文字内容2二段石墨冷却器一段石墨冷却器气柜二合一碱洗塔二合一碱洗塔填料塔六、主要设备、材料的选用：（一）、水洗泡沫塔及水洗填料塔需采用耐酸材料，因此可考虑采用玻璃钢或者碳钢衬PE的材料。1、采用玻璃钢材料的优点：A、不存在分层的问题； B、有强烈的耐腐蚀性；C、使用年限可达12年以上；D、采用玻璃钢材料其设备净重将比钢衬PE材料轻一半，方便运输和检修；E、在我厂已成功采用，运行情况良好。2、采用玻璃钢材料的缺点：同等规格的设备，采用玻璃钢材料的价格比采用钢衬PE材料的价格贵。3、采
14、用钢衬PE材料的优点：A、一次性投资比玻璃钢便宜1/4；B、设备制作厂家较近，售后服务方便。4、采用钢衬PE材料的缺点：A、若碳钢设备内PE衬得不牢固，或者有薄弱环节，将存在分层的可能，一旦分层则容易破裂，塔体将轻易被腐蚀穿孔，我厂使用已多次受以上问题困扰；B、如此大直径的塔，其自身净重将比玻璃钢材料重一倍，将提高对土建方面的要求，也不易吊运；C、根据泡沫塔的使用情况来看，若PE未衬好，存在经常检修塔体的情况，严重影响生产的平稳及安全性。根据以上情况说明，建议采用玻璃钢材料做为塔体材料。（二）、主要设备及投资：方案一：主要设备设备名称设备规格设备材料价 格（万元）设备数量水洗泡沫塔1400玻璃
15、钢131台水洗填料塔1400玻璃钢121台酸封PVC051台矩型块孔式换热器F=20m2石墨利旧1台稀酸泵Q=50 m312=22台调节阀DN25耐酸21台机前冷却器F=296m2碳钢141台方案一：投资估算设备投资（万元）管道阀门、仪表电气等（万元）安装（万元）土建（万元）合计（万元）备注4351365669方案二：主要设备设备名称设备规格设备材料价 格（万元）设备数量水洗泡沫塔1200玻璃钢111台水洗填料塔1400玻璃钢121台酸封PVC051台矩型块孔式换热器F=20m2石墨利旧1台稀酸泵Q=50 m312=22台调节阀DN25耐酸42台机前冷却器F=296m2碳钢141台方案二：投资
16、估算设备投资（万元）管道阀门、仪表电气等（万元）安装（万元）土建（万元）合计（万元）备注4351765875比较内容七、技术经济评价：方案优点缺点制造及维护方案一A、单台泡沫塔直接串联填料塔工艺流程简单，操作简便安全；B、设备少，投资少；C、占地面积少，土建施工难度小；D、系统正常运行时可施工；A、泡沫塔最低运行流量为2600立方米，否则泡沫塔效果不明显；A、相对方案二设备减少1/4，减小了设备泄漏率及检修机率；B、能降低维修费用及备品备件库存量；方案二A、流量在2300立方米时仍可开启泡沫塔；B、正常生产时可施工，但所需时间比方案一多一至两天。A、设备多，工艺流程复杂，操作复杂；B、占地面积
17、增加，土建施工难度大；A、维修及维护难度大，不易吊装；B、原有1200mm的泡沫塔已维修多次，现处于待修状态，存在安全隐患；C、非标附件的库存量增加，各项费用提高。八、安全、环保职业卫生三同时情况：1、水洗填料塔产生的稀盐酸用泵打循环一部分去水洗泡沫塔作吸收剂产生30%的盐酸出售，一部分送去填料塔做自身循环，解决了稀酸下河污染环境的问题；2、碱洗塔产生的废碱送去动力厂污水处理厂进行统一处理；3、净化采用DCS控制，使操作更简便也更安全；4、新工人上岗必须经过安全技术培训，合格后方能上岗作业；5、酸管道延现在I线净化下酸管道走向，地沟需防腐。九、施工方案1、方案实施时间表步骤方案一方案二1、提土
18、建条件图、设备条件图、仪表及电气条件表4天6天2、置换原有设备46小时68小时3、拆除原有设备1天半2天半4、设备基础制作时间23天45天5、设备制作时间1个月1个半月6、设备安装时间23天34天7、管道及仪表安装2 3天3 4天2、方案实施步骤以上两个方案实施均可在开车状态下进行，具体实施步骤如下：1、 方案确定后由工艺人设计员提出土建及设备条件图，交相关部门进行设计。2、 方案确定后，由工艺人设计员与工序协商，共同联系吊装及化建司相关人员，对需进行拆除的设备进行拆除。3、 在设备制作完成前15天，设计院必须完成土建设计。4、 确定设计院完成设计后，联系土建施工单位制作设备基础。5、 待基础满足使用条件、设备到场后，联系化建司人员对设备进行安装，对管道进行配管。6、 由工序安排停大、小泡沫塔及置换时间。需拆除的设备：一组：泡沫塔一台约5吨高9米，酸封一台300高2米，集酸罐一台800高一米，稀酸冷却器一台高2.5米宽0.5米。二组：泡沫塔一台约4吨高12米，酸封一台300高2米，集酸罐一台800高一米。聚氯乙烯厂：罗晓菊2005年1月31日