李晉文，張麗俊，徐瑞芳

（太化股份公司氯堿分公司，山西太原030021）

濃硫酸清凈技術(shù)在PVC生產(chǎn)中的應(yīng)用

李晉文，張麗俊，徐瑞芳

（太化股份公司氯堿分公司，山西太原030021）

介紹了濃硫酸清凈新技術(shù)在電石法PVC生產(chǎn)中的運行情況，并和次氯酸鈉清凈技術(shù)作了比較，指出該技術(shù)更加符合節(jié)能減排發(fā)展思路。

濃硫酸清凈；次氯酸鈉清凈；PVC；應(yīng)用

在電石法生產(chǎn)PVC過程中，電石水解反應(yīng)產(chǎn)生的粗乙炔氣一般用清凈技術(shù)除去其中的硫、磷等有害雜質(zhì)，從而制得含乙炔99%的乙炔氣。國內(nèi)大部分廠家粗乙炔精制均采用傳統(tǒng)的次氯酸鈉清凈技術(shù)，該技術(shù)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢次氯酸鈉溶液，雖然近幾年各廠家把部分廢次氯酸鈉溶液回收利用，但仍有部分直接排放，并且該技術(shù)耗用大量的水資源。太化股份公司氯堿分公司為了適應(yīng)國家節(jié)能減排的要求，對利用濃硫酸的強(qiáng)氧化性，使其和粗乙炔氣中的硫、磷等進(jìn)行反應(yīng)進(jìn)行了試驗，得到了可靠的運行控制參數(shù)，證明濃硫酸完全可以替代次氯酸鈉進(jìn)行清凈。2006年初，乙炔清凈采用了濃硫酸清凈工藝，濃硫酸清凈塔按15萬t/a設(shè)計并投入使用。該裝置處理過的粗乙炔氣不含硫、磷，完全達(dá)到了工藝要求，實現(xiàn)了乙炔清凈系統(tǒng)廢水零排放。

1 生產(chǎn)原理

利用濃硫酸的強(qiáng)氧化性，充分脫除粗乙炔氣中的硫、磷等雜質(zhì)后，制成含乙炔99%以上的精乙炔氣。反應(yīng)式如下：

2 工藝

從發(fā)生工序送來的粗乙炔氣經(jīng)冷凝器冷凝后進(jìn)入水洗塔進(jìn)一步冷卻降溫，然后通過壓縮工序進(jìn)行加壓，加壓后的粗乙炔氣進(jìn)入水洗冷卻塔再次冷卻，當(dāng)冷卻到15℃以下時，通過塔頂除霧器進(jìn)入濃硫酸清凈塔，粗乙炔氣從下至上與塔盤中每一層濃硫酸充分接觸，從而除去其中的H2S、PH3等雜質(zhì)氣體。夾帶酸性物質(zhì)的乙炔氣進(jìn)入中和塔進(jìn)一步精制。

98.5%硫酸經(jīng)硫酸計量泵送至濃硫酸清凈塔頂部，濃硫酸清凈塔底部的稀酸由硫酸清凈泵送出，一部分經(jīng)稀酸冷卻器用5℃水冷卻后送至塔中自循環(huán)，一部分送至廢酸罐。

3 運行情況

2006年初，在原8萬t/a生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)建，最終使裝置產(chǎn)能達(dá)到了15萬t/a，同時，直接啟用了濃硫酸乙炔清凈技術(shù)，并淘汰了原次氯酸鈉工藝技術(shù)。新裝置投入使用后，各工藝點控制穩(wěn)定，能夠滿足工藝設(shè)計的要求，尤其是粗乙炔氣經(jīng)過濃硫酸塔處理后不含硫、磷等有害雜質(zhì)，完全達(dá)到了工藝控制要求。

4 運行中需注意的問題

（1）塔的液位

濃硫酸清凈塔在正常運行中必須保證塔液位在設(shè)定的范圍內(nèi)，液位太高，處理粗乙炔氣中的硫、磷不徹底；液位太低，循環(huán)酸泵容易竄氣，處理過的粗乙炔氣也可能夾帶硫、磷。

（2）循環(huán)酸濃度

循環(huán)酸中H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制為80%~ 85%，濃度低，脫除硫、磷不徹底；濃度太高，乙炔氣中夾帶的酸多，廢酸排放量也多，造成酸的浪費。

（3）粗乙炔氣的溫度

粗乙炔氣經(jīng)水清凈塔冷卻，出口溫度控制為15℃以下，溫度太高，乙炔氣中夾帶的水蒸氣多，經(jīng)硫酸塔時，水和酸接觸放出大量的熱，塔內(nèi)溫度會急速上升，造成塔盤損壞。

5 原次氯酸鈉清凈技術(shù)與濃硫酸清凈技術(shù)的比較

5.1 次氯酸鈉清凈技術(shù)

5.1.1 清凈原理

利用次氯酸鈉的氧化性氧化粗乙炔氣中的硫、磷等雜質(zhì)，反應(yīng)式如下：

5.1.2 次氯酸鈉的消耗量

一般配制次氯酸鈉溶液中NaClO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08%~0.12%，按0.1%計算，1 t電石發(fā)氣量按300m3/t計算，其中，含H2S按0.08%，含PH3按0.04%（均為體積比），電石消耗按1.5 t/tPVC計算，由上述次氯酸鈉氧化硫、磷的反應(yīng)式可知，生產(chǎn)1 t PVC需要次氯酸鈉的質(zhì)量為9.57 t。

5.1.3 對溶液濃度的要求

要求次氯酸鈉溶液中NaClO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制為0.08%~0.12%，pH值為7.0~8.0。如果在清凈過程中，次氯酸鈉溶液中NaClO質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.06%時，粗乙炔氣脫除硫、磷不徹底，易使氯乙烯合成觸媒中毒失去活性；如果NaClO質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.12%，pH值低于6時，會有部分次氯酸鈉本身氧化還原產(chǎn)生氯氣與粗乙炔發(fā)生爆炸性反應(yīng)。

5.2 濃硫酸清凈工藝的濃硫酸用量

按生產(chǎn)1 t PVC消耗1.5 t電石計算，硫酸塔中H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于83%，其它條件不變則由濃硫酸氧化粗乙炔氣中的H2S、PH3反應(yīng)式可知：

參加反應(yīng)的硫酸質(zhì)量為16×6×98/4=2.352（kg），生成的S、SO2、H3PO4、H2O質(zhì)量分別為1.152kg、0.256kg、1.176 kg、0.72 kg，設(shè)1t PVC所需98.5%硫酸為x kg，生成物的總質(zhì)量為y kg（設(shè)SO2在10~25℃硫酸塔中全部溶解于水），則

由于進(jìn)入硫酸塔中的粗乙炔氣帶有一定量水蒸氣以及硫酸清凈后的乙炔氣夾帶部分酸，在實際生產(chǎn)中，1 t PVC約消耗濃硫酸25 kg左右。

清凈工藝所產(chǎn)生的廢硫酸部分或全部送往生產(chǎn)磷肥的企業(yè)，剩余的廢硫酸通過計量泵定量注入乙炔渣漿，控制反應(yīng)速度使其與渣漿充分反應(yīng)。

6 經(jīng)濟(jì)效益

按1t PVC需0.1%次氯酸鈉溶液9.57 t計算，則其中水的質(zhì)量為9.57×(1－0.1%)=9.56（t）,如果次氯酸鈉溶液中的水70%回收利用，實際用水量為9.56×（1-70%）=2.87（t）。由2NaOH+Cl2=NaClO+ NaCl+H2O反應(yīng)式，可知需Cl2的質(zhì)量為0.009 5 t，需32%燒堿溶液0.033 5 t，折百為0.010 7 t，Cl2按現(xiàn)價1 500元/t計，燒堿折百后按現(xiàn)價1 800元/t計，水按6元/t計，則1t PVC需用以上成本為51元。

1t PVC需98.5%硫酸約25 kg，濃硫酸按800元/t計，則1t PVC需濃硫酸的成本為20元。因此，每生產(chǎn)1 t PVC用濃硫酸清凈技術(shù)比用次氯酸鈉清凈技術(shù)節(jié)約成本31元。如果按年產(chǎn)15萬t PVC計算，該技術(shù)每年節(jié)約成本465萬元。

7 結(jié)語

太化股份公司氯堿分公司自2006年采用濃硫酸清凈技術(shù)至今，運行穩(wěn)定，操作彈性大，脫除粗乙炔氣中的硫、磷徹底，并且節(jié)省了大量水資源，真正體現(xiàn)了高效、環(huán)保、節(jié)能、減排，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，值得PVC行業(yè)推廣應(yīng)用。

Application of concentrated sulfuric acid clean technology in the production of PVC

LI Jin－wen，ZHANG Li－jun，XU Run－fang
（Taiyuan Chemlcal Co.,Ltd.,Taiyuan 030021，China）

The operation of concentrated sulfuric acid new clean technology in the production of calcium carbide process PVC was introduced，and the clean technology was compared to sodium hypochlorite clean technology.The technology was more in line with the development of energy saving ideas.

concentrated sulfuric acid clean technology；sodium hypochlorite clean technology；PVC；application

TQ325.3

B

1009－1785(2011)04-0012-02

2010-12-07