呂佳飛，熊 磊

（陜西北元化工集團有限公司，陜西 榆林719319）

目前，中國電石法PVC 樹脂的生產(chǎn)企業(yè)中，氯乙烯精餾工藝普遍采用低、高沸塔精餾的分離方法。在低沸塔系統(tǒng)中，將不凝性氣體（如H2、C2H2、N2等）從尾氣冷凝器頂部排出，一是為了保證氯乙烯的質(zhì)量，二是防止整個系統(tǒng)中不凝性氣體的積累。

1 變壓吸附工藝流程

變壓吸附（Pressure Swing Adsorption.簡稱PSA），工藝主要為五塔工藝，當(dāng)某臺吸附器上的程控閥發(fā)生故障導(dǎo)致程控閥不能正常開關(guān)時可以切換成四塔工藝。

PSA-100#工藝流程：氯乙烯精餾尾氣首先經(jīng)原料氣加熱器加熱至20～40 ℃，經(jīng)流量計計量后，進入由5 臺吸附塔組成的變壓吸附系統(tǒng)。由入口端通入原料氣，氯乙烯、乙炔等吸附能力較強的組份被吸附劑吸附，在出口端輸出凈化后的氣體（N2、H2等）。一部分作為半凈化氣輸出去200#；另一部分返回塔內(nèi)用作沖洗氣。被吸附的氯乙烯和乙炔等氣體在逆放和抽空階段解吸出來，作為解吸氣輸出至轉(zhuǎn)化工段，同時吸附劑獲得再生。

PSA-200#工藝流程：來自100#的半凈化氣進入200#變壓吸附裝置，N2以及可能帶有微量的乙炔、氯乙烯被吸附下來，逆放階段解吸出來作為凈化氣排入大氣，同時吸附劑獲得再生；在吸附塔出口得到純度合格的產(chǎn)品氫氣，送至氯化氫工段。

2 運行數(shù)據(jù)與分析

2013 年10 月至2014 年1 月A 線變壓 吸附裝置流量和原料氣數(shù)據(jù)見表1，凈化氣、解析氣和氫氣數(shù)據(jù)見表2。

由表1 和表2 數(shù)據(jù)可知，原料氣含VCM 為17.43%，C2H2為8.45%；凈化氣含VCM 為3.58 mg/m3，C2H2為2.67 mg/m3，遠低于國家排放標準VCM≤36 mg/m3和C2H2≤120 mg/m3；解析氣純度為77.52%；回收H2純度為99.94%。經(jīng)變壓吸附裝置回收精餾尾氣的解析氣純度和H2純度高。

3 效益核算

該公司共有4 條生產(chǎn)線， 每套變壓吸附裝置PSA-100#原料氣設(shè)計流量1 750 Nm3/h，由表1 和表2 數(shù)據(jù)得知，氯乙烯與乙炔含量分別約為17%和8%。采用連續(xù)操作方式，年操作時間按7 200 h 計算，采用變壓吸附法回收氯乙烯精餾尾氣中的氯乙烯和乙炔，每年可回收氯乙烯和乙炔計算如下：

表1 A線變壓吸附流量和原料氣數(shù)據(jù)

表2 A線變壓吸附凈化氣、解析氣和氫氣數(shù)據(jù)

全年回收氯乙烯的數(shù)量：（1 750×0.17）÷22.4×62.5×7 200×4=23 906（t/a）

PVC 產(chǎn)率為0.98，PVC 按5 200 元/t，全年回收氯乙烯的價值：

23 906×0.98×0.52=12 182.50（萬元/a）

全年回收乙炔的數(shù)量：1 750×0.08×7 200×4=4 032 000 Nm3/a。

1 t 電石發(fā)氣量按300 m3乙炔計算，可節(jié)約電石4 032 000÷300=13 440（t/a），電石按2 500 元/t 計算，節(jié)約成本13 440×0.25=3 360.0（萬元/a）。

PSA-200#經(jīng)回收氯乙烯和乙炔后的半凈化氣流量約為800 m3/h，其中氫氣約占70%，氫氣回收率為85%，每年可回收氫氣計算如下：

全年回收氫氣的數(shù)量：800×0.70×0.85÷22.4×2×7 200×4=1 224（t/a）；

回收氫氣送入氯化氫合成工段可合成氯化氫：1 224×2×36.5÷2=44 676（t/a）；

氯化氫成本按450 元/t 計算，可創(chuàng)經(jīng)濟效益：44 676×450=2 010.42（萬元/a）。

社會效益：該項目投用后每年減少向大氣排放氯乙烯氣體23 906 t/a，乙炔氣體4 032 000 Nm3/a，氫氣1 224 t/a。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，采用變壓吸附回收氯乙烯精餾尾氣中的氯乙烯，可回收氯乙烯23 906 t/a，回收氯乙烯單體的價值為12 651.1 萬元/a；回收的乙炔可節(jié)約電石13 440 t/a，價值3 360.0 萬元/a；回收氫氣1 224 t/a，回收氫氣的價值2 010.42 萬元/a。若本公司年產(chǎn)100 萬t PVC 達產(chǎn)達標，4 套變壓吸附裝置全年可創(chuàng)經(jīng)濟效益：1 2651.1+3 360.0+2 010.42=18 021.52（萬元/a）。

4 結(jié)論

變壓吸附法回收氯乙烯精餾尾氣， 凈化氣含VCM 為3.58 mg/m3，含C2H2為2.67 mg/m3，遠低于國家排放標準；回收的氯乙烯和乙炔純度以及氫氣純度高；4 套變壓吸附裝置全年可為公司創(chuàng)經(jīng)濟效益18 021.52 萬元。每年減少向大氣排放氯乙烯氣體23 906 t/a，乙炔氣體403.20 萬Nm3/a，氫氣1 224 t/a。變壓吸附法回收氯乙烯精餾尾氣具有回收氯乙烯、乙炔和氫氣徹底、自動化程度高、操作簡便、降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點，但在實際生產(chǎn)中也暴露出一些問題。

（1）塔內(nèi)溫度容易過高，存在著火爆炸的安全隱患。建議在吸附塔內(nèi)設(shè)置測溫原件，便于直接觀察吸附層移動情況，防止塔內(nèi)溫度過高，保證安全生產(chǎn)；

（2）在精餾尾氣流量波動大時，直接影響變壓吸附裝置不能穩(wěn)定運行，導(dǎo)致尾排壓力和精餾系統(tǒng)壓力波動，形成惡性循環(huán)。建議精餾尾氣進變壓吸附裝置前安裝緩沖裝置，避免此類事故發(fā)生；

（3）變壓吸附抽真空系統(tǒng)設(shè)計為：-0.05 MPa～-0.08 MPa。裝置正常運行時，系統(tǒng)真空為-0.06 MPa，當(dāng)原料氣流量增大時，系統(tǒng)真空度無法滿足生產(chǎn)工藝需求，造成系統(tǒng)壓力波動。建議更換滿足工藝抽氣量的真空泵，或查找工藝原因；

（4）尾氣放空容易著火。建議安裝連鎖報警裝置，一旦著火可自動充氮氣滅火并報警。