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      電石法V C M轉(zhuǎn)化器能力分析

      2013-03-31 03:08:36劉慶林
      中國氯堿 2013年11期
      關(guān)鍵詞:臺數(shù)觸媒投入使用

      劉慶林

      (包頭海平面高分子工業(yè)有限公司,內(nèi)蒙古 包頭 014060)

      電石法生產(chǎn)PVC的乙炔工藝分為干法工藝和濕法乙工藝。濕法工藝,工藝相對成熟,最好企業(yè)的電石折標(biāo)單耗為1.35 t/t PVC,汞觸媒單耗為0.8 kg/t PVC;干法乙炔工藝的電石單耗和濕法工藝區(qū)別不大,但汞觸媒單耗卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于濕法乙炔。因此觸媒消耗高,更換頻率大。汞觸媒從使用到失效,經(jīng)歷以下階段:更換、干燥、活化、培養(yǎng)期、壯年期、衰老期,每個階段產(chǎn)能負(fù)荷不同。所以,干法乙炔工藝在VCM轉(zhuǎn)化器設(shè)計上就不能照搬濕法乙炔工藝,同規(guī)模的企業(yè),干法乙炔的轉(zhuǎn)化器臺數(shù),要明顯多于濕法乙炔工藝。以下以某氯堿企業(yè)為例,介紹轉(zhuǎn)化器能力的核算方法。

      1 某氯堿企業(yè)設(shè)計說明

      PVC設(shè)計產(chǎn)能為40萬t/a,VCM轉(zhuǎn)化器64臺,采用前3臺后3臺(或前2臺后2臺)結(jié)構(gòu)布置,見圖1。轉(zhuǎn)化器規(guī)格為?3200mm×3290mm×2680mm× 45 mm,單臺轉(zhuǎn)化器觸媒填充量為7.5 t。運(yùn)行一段時間,表明產(chǎn)能無法達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能。

      為確定轉(zhuǎn)化器的數(shù)量,經(jīng)過同行業(yè)對標(biāo)分析,走訪多家氯堿企業(yè)(含干法乙炔工藝和濕法乙炔工藝),濕法乙炔工藝的汞觸媒單耗一般都能做到1 kg/t PVC,而干法乙炔工藝的汞觸媒單耗一般為1.8~2.8 kg/t PVC。該企業(yè)確定按照觸媒單耗為2 kg/t PVC的標(biāo)準(zhǔn),測算現(xiàn)有64臺轉(zhuǎn)化器的能力,以及要達(dá)到40萬t/a的產(chǎn)能需要的轉(zhuǎn)化器臺數(shù)。

      2 轉(zhuǎn)化器能力及臺數(shù)的計算

      (1)按照濕法乙炔工藝觸媒單耗1 kg/t PVC,測算現(xiàn)有64臺轉(zhuǎn)化器的產(chǎn)能測算。

      a.計算方便,1前臺+1后臺為1組,64臺共計32組,每組設(shè)計最大通量為730 Nm3/h乙炔氣。

      b.觸媒翻倒現(xiàn)狀是新觸媒填充后臺,使用1個周期后,前臺失效,后臺觸媒翻到前臺,后臺再填充新觸媒。

      假設(shè)觸媒使用周期為N天,即后臺轉(zhuǎn)化器填充新觸媒投入使用到第N天,前臺觸媒失效,將該組轉(zhuǎn)化器切出,對該組轉(zhuǎn)化器進(jìn)行置換、更換、干燥、活化后,投入使用。每個更換周期中各工序耗時和負(fù)荷分析如下:

      置換、更換、干燥、活化平均需要6天,負(fù)荷為零;投入使用后第一個10天平均負(fù)荷為50%;投入使用后第二個10天的平均負(fù)荷為80%;失效前最后14天的平均負(fù)荷為60%,投入使用后第21天到第(N-40)天為滿負(fù)荷。

      圖1 VCM轉(zhuǎn)化器平面布置圖

      轉(zhuǎn)化器有效利用率為:(N-6×100%-10×50%-10×20%-14×40%)/N=(N-18.6)/N×100%。

      c.現(xiàn)有64臺轉(zhuǎn)化器設(shè)計產(chǎn)能為40萬t/a,則觸媒翻倒周期、觸媒單耗計算如下:

      730×(N-18.6)/N×32×8 000×0.85×62.5/22.4/ 1 000=400 000 t/a

      計算得:N=190.76天。

      則,轉(zhuǎn)化器利用率為:(N-18.6)/N=90.25%;

      1年翻倒觸媒次數(shù):

      8 000/(190.76×24)=1.75(次);

      1年耗用觸媒總量為1.75×7.5×32=419(t);

      觸媒單耗為419×1000/400000=1.0475(kg/tPVC)。

      由以上計算可知,觸媒單耗為1.047 5 kg/t PVC時,現(xiàn)有64臺轉(zhuǎn)化器1年(8 000 h計)產(chǎn)能可達(dá)40萬t??梢姡绻凑諠穹ㄒ胰补に?,觸媒單耗做到1 kg/t PVC,基本能達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能。

      (2)按目前的照干法乙炔工藝,觸媒單耗達(dá)到2 kg/t PVC,分析現(xiàn)有64臺轉(zhuǎn)化器的能產(chǎn)并計算所需轉(zhuǎn)化器臺數(shù)。

      假設(shè)每組轉(zhuǎn)化器翻倒周期為y天,因每組轉(zhuǎn)化器每次翻倒,前臺觸媒淘汰7.5 t,則每組轉(zhuǎn)化器1個周期內(nèi)產(chǎn)量為7 500/2=3 750(t)。

      轉(zhuǎn)化器觸媒翻倒過程如上述濕法乙炔工藝。

      在一個觸媒翻倒周期內(nèi),該組轉(zhuǎn)化器的利用率為(y-18.6)/y;

      一個翻倒周期內(nèi)每組轉(zhuǎn)化器產(chǎn)量為:(y-18.6)× 24×730×0.85×62.5/22.4/1 000=3 750(t);

      計算得y=86天,即觸媒翻倒周期為86天。

      轉(zhuǎn)化器利用率為(86-18.6)/86=78.372%,現(xiàn)有64臺轉(zhuǎn)化器年產(chǎn)能為730×78.372%×0.85×8 000×62.5× 32/22.4/1 000=34.7(t)。

      式中,0.85為乙炔氣一次性轉(zhuǎn)化為氯乙烯效率。

      可見,按照干法乙炔工藝目前的觸媒單耗2 kg/t PVC測算,產(chǎn)能40萬t/a需要該規(guī)格轉(zhuǎn)化器臺數(shù)為:64×40/34.7=73.8臺,即在現(xiàn)有64臺的基礎(chǔ)上,需要新增轉(zhuǎn)化器10臺。

      3 說明

      因目前干法乙炔工藝汞觸媒單耗與濕法乙炔工藝相比有差異,所以在轉(zhuǎn)化器能力設(shè)計上,不可照搬濕法乙炔工藝。以上介紹的轉(zhuǎn)化器能力的測算過程,僅是提供一種測算方法,具體數(shù)據(jù)比如觸媒更換、干燥、活化等工序所耗用時間,不同企業(yè),可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修訂。

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