变压吸附技术处理回收氯乙烯精馏尾气

变压吸附技术处理回收氯乙烯精馏尾气杨超松1，李永霞2（1新疆中泰化学股份有限公司，新疆乌鲁木齐830009；2新疆化学工业学校，新疆乌鲁木齐830013）摘要：采用变压吸附技术处理氯乙烯精馏尾气,处理后的排放气中VC含量小于36mg/m3,C2H2含量小于150mg/m3。实际运行效果表明该工艺运行稳定、操作简便，采用PLC系统自动控制，安全性能好等特点。对于年产40万吨PVC的装置，回收处理后，达到环保要求，同时具有显著的经济效益和社会效益。关键词：变压吸附技术；氯乙烯尾气；节能环保；回收中图分类号：TQ325.3文献标识码：BPressureSwingAdsorptionProcessinRecyclingTailGasofVinylChlorideYangChao-song1,LIYong-xia2(1XinjiangZhongtaiChemicalCO.,LTD,Urumqi830009;2XinjiangChemicalIndustryofSchool,XinjiangUrumqi830013,China)Abstract:Vinylchloridecontentintailgaswaslessthan36mg/m3,andacetylenecontentwaslessthan150mg/m3afterpurificationoftailgasbypressureswingadsorptionprocess.Infact,theformerwasstableandsimpleoperation,andPLCcontrolsystemwasautomatic.Wecouldmeettherequirementofenvironmentalprotection,ifweareusingpressureswingadsorptionprocessfor40milliontonspolyvinylchlorideayear.Andtheeconomicprofitsandsocialbenefitswereobvious.Keywords:pressureswingadsorptionprocess;tailgasofvinylchloride;energyconservationandenvironmentalprotection;recovery在我国，由于乙烯资源的短缺以及煤炭资源的丰富，电石法聚氯乙烯工艺占据主导地位[1]。在氯乙烯精馏工段，因不凝气的存在，排放的尾气中氯乙烯含量在14%左右，直接排放，污染环境，同时造成严重浪费。尾气治理主要有活性炭吸附真空解析、膜分离工艺及变压吸附工艺等[2-3]。变压吸附因其操作简单、系统运行稳定，受到青睐。新疆中泰化学股份有限公司下属新疆华泰重化工责任有限公司，目前具有聚氯乙烯树脂70万吨/a的生产规模，采用变压吸附技术，治理后的精馏尾气达到国家环保排放标准，同时回收了尾气中的氯乙烯、乙炔，推进了资源综合利用和节能降耗，减少了环境污染，取得了良好的经济社会效益。1变压吸附原理[4]变压吸附技术是以吸附剂内部多孔固体物质表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分，不易吸附低沸点组分和高压下吸附组分的吸附量增加、减压下吸附组分的吸附量减少的物性，将分馏尾气在一定压力下通过吸附床层，尾气中高沸点的氯乙烯（VC）、乙炔（C2H2）等被有选择的吸附，在减压下解析出，送回系统予以回收；低沸点的氢气H2、N2作为净化气排空，同时吸附剂获得再生，进行下一周期吸附、解析的循环过程。吸附示意图如图1[5]。1图1吸附剂扩散过程示意图Fig1AdsorbentDiffusionSchematicDiagram1[作者简介]杨超松（1984-），男，工程师，硕士研究生，2009年毕业于新疆大学，主要从事聚氯乙烯工艺管理工作。2变压吸附工艺流程2.1主要设备变压吸附装置主要设备见表1。表1尾气治理主要设备Tab1TheMajorEquipmentofTreatingTailGas设备名称规格数量吸附塔φ1300×7305×10V=6.92m36预热器φ500×2186×6E=30m21中间罐φ1800×5400×10V=13.00m31水环真空泵45Kw32.2工艺流程含氯乙烯、乙炔的尾气在压力约0.50Mpa，经换热器加热到45℃左右进入吸附塔。在吸附塔中，氯乙烯和乙炔被吸附剂选择性吸附，其余气体经净化气管线放空。吸附床吸附一定量的氯乙烯、乙炔后停止吸附（含氯乙烯、乙炔的尾气进入另一吸附床），进入均压、逆放、抽空等吸附剂再生步骤。逆放和抽空得到氯乙烯和乙炔气体返回系统回收利用。再生完成的吸附床经充压后，准备进入下一吸附过程[6-7]。如此周而复始地循环，即可达到净化回收、尾气治理的目的。工艺流程图见图2。图2变压吸附工艺流程图Fig2TheDiagramofPressureSwingAdsorptionProcss3工艺过程的实施工艺过程通过SIMATICS7-300中的PLC控制系统，操作人员可以从操作界面上及时了解各个吸附塔的运行工况、各个程控阀的开闭状态、调节阀、真空泵的运行状态[8-9]。同时系统进行全自动化控制，各工艺步骤严格按照系统程序控制，温度、压力、流量、阀位、塔的工况实时显示、历史曲线，及时报警，使得吸附塔的吸附、解析、再生连续、安全、稳定地循环进行。装置的主工艺流程为6-2-1PP/VP工艺，即6个吸附塔任意时刻有2个塔处于吸附状态，经过1次均压，经历吸附、解析、再生过程。具体运行见表2。表2变压吸附6-2-1工艺运行表Tab2ProcessRunningStateofPressureSwingAdsorption6-2-1T2T4T6T8T10A(吸附)ED（均降）D（逆放一）D（逆放二）V1（抽空一）V2（抽空二）ER（均升）FR（终充）FR（终充）IS（隔离）4运行效果总结精馏尾气经变压吸附装置治理前后的数据，见图3。尾气和净化气中的VC和C2H2组分均采用气相色谱氢火焰法（FID）分析[10]。换热器变压吸附装置氯乙烯精馏尾气净化气放空产品气去系统回收2012-3-102012-3-122012-3-142012-3-162012-3-180510152025体积分数%时间处理前VC含量处理前乙炔含量处理后VC含量处理后乙炔含量图3变压吸附装置运行分析结果Fig3AnalysisResultofPressureSwingAdsorptionSystemRunning从图3中可得出如下结果，见表3。表3精馏尾气治理前后数据统计Tab3DataStatisticsofPreandPostTreatingTailGas组分处理前max处理后max备注VC%17.650.0002《大气污染综合排放标准》（GB16297-1996）C2H2%23.430.0002VC≤36mg/m3,C2H2≤150mg/m3经变压吸附装置处理后的VC、C2H2含量最高均为0.0002%，即处理后VC含量最高5.6mg/m3,C2H2含量最高2.3mg/m3，最低均为未检出，处理后的气体远低于GB16297-1996中所要求的排放指标。按照聚氯乙烯40万t/a，排放尾气2000Nm3/h，其中氯乙烯含量为15%，乙炔含量为20%，以每年正常生产8000h计，则：(1)回收氯乙烯：（2000Nm3/h×15%）×8000h=2.4×106Nm3，合计回收氯乙烯单体962t2.494(2)回收乙炔：（2000Nm3/h×20%）×8000=3.2×106Nm3，按每吨点石发气量300l/kg，合计节约电石10667t。5结语采用变压吸附技术治理氯乙烯精馏尾气，净化放空气中氯乙烯体积分数≤2×10-6、乙炔体积分数≤2×10-6，均达到国家环保排放标准。该技术采用PLC系统控制，操作简单，运行安全平稳，在原料气中组分浓度和流量在较大范围波动时，仍能保证装置稳定运行。在原材料供应紧张，国家环保严格要求下，是我国电石法聚氯乙烯生产中一项值得推广的环保节能的新技术。参考文献：[1]钱伯章.国内外PVC行业分析[J].聚氯乙烯,2010(09):6-16.[2]李法耿.氯乙烯精馏尾气回收膜分离法与变压吸附法的对比分析[J].聚氯乙烯,2008,(06):36-39.[3]肖井双.膜法和变压吸附法在氯乙烯回收过程中的应用[J].聚氯乙烯,2011,(09):50-51.[4]唐复兴.电石法氯乙烯精馏低塔尾气的利用[J].聚氯乙烯,2012,(3):43-45.[5]杨清艳,齐文兵,赵颖.变压吸附技术在PVC行业的应用与发展[J].中国氯碱,2009,(04):26-27[6]林涛海.变压吸附氯乙烯精馏尾气工艺改进[J].聚氯乙烯,2011,(09):24-26[7]郑石子,胡志宏,曾建华.聚氯乙烯生产与操作[M].北京:化工工业出版,2007:10.[8]PLC系统在氯乙烯精馏尾气变压吸附装置中的应用及维护[J].聚氯乙烯,2010,38(03):26-28.[9]薛丽萍,杨清艳,吴飒.自动控制系统在PSA技术上的应用[J].中国氯碱,2011,(02):48-49[10]邴涓林,黄志明.聚氯乙烯工艺技术[M].北京:化工工业出版，2007:12.通讯联系方式：邮寄地址：新疆乌鲁木齐市米东区益民街1868号中泰化学工业园技术处邮编：830009联系电话：[phone]Email:[e-mail]