乙烯法VCM生產(chǎn)工藝在柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用

趙彪

摘 要：西方化學(xué)公司所特有的VCM生產(chǎn)技術(shù)，高溫直接氯化和低溫直接氯化相串聯(lián)的工藝，高效的二氯乙烷裂解工藝、VCM精制技術(shù)，在生產(chǎn)中高效利用余熱、節(jié)約能量；含氯化合物、生產(chǎn)廢物經(jīng)焚燒系統(tǒng)焚燒后達(dá)標(biāo)排放。

關(guān)鍵詞：VCM生產(chǎn)；直接氯化；裂解；焚燒

中圖分類號(hào)：F74 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2014）28-0250-02

美國西方化學(xué)公司OXYVINYLS（以下簡(jiǎn)稱“西方化學(xué)”）是氯乙烯技術(shù)的最大專利商，它的VCM產(chǎn)量名列世界第二，其分布于全球33個(gè)國家的72家工廠，采用了自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完善的VCM工藝，總產(chǎn)量超過28 500 000t/y。2011年12月青海鹽湖工業(yè)股份有限公司金屬鎂一體化項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“鹽湖集團(tuán)”）與西方化學(xué)公司簽訂了35萬噸/年乙烯法VCM工藝的技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議。35萬噸/年乙烯法VCM裝置原料干氯氣來源為金屬鎂一體化項(xiàng)目的金屬鎂裝置副產(chǎn)的氯氣，原料乙烯來源于金屬鎂一體化項(xiàng)目MTO裝置，而乙烯法氯乙烯裝置副產(chǎn)的干氯化氫氣體外送至乙炔法氯乙烯裝置生產(chǎn)氯乙烯，不同于通常的乙烯平衡法氯乙烯裝置，故技術(shù)的關(guān)鍵在直接氯化和裂解。西方化學(xué)針對(duì)上述生產(chǎn)情況，提供直接氯化技術(shù)包含高溫和低溫直接氯化相結(jié)合的技術(shù)方案，能最大限度的發(fā)揮原材料效率和能耗效率與總成本最小化之間的最優(yōu)化平衡。

一、直接氯化單元

以乙烯和氯氣直接生產(chǎn)二氯乙烷是世界上各主要專利商的合成原理基本一致，均采用液相二氯乙烷為介質(zhì)，以三氯化鐵或特殊絡(luò)合物為催化劑，由乙烯和氯氣鼓泡通過液層進(jìn)行反應(yīng)，生成二氯乙烷，其主反應(yīng)方程式為：

C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2 +201 kJ/mol

（一）高溫直接氯化

35萬噸/年乙烯法VCM裝置使用乙烯和氯氣直接氯化，生成1，2-二氯乙烷，氯氣和乙烯在流量控制下送入高溫直接氯化反應(yīng)器（HTDC），在0.2MPa和120 ℃條件下反應(yīng)生成EDC蒸汽，精制后在裂解爐中分解為氯乙烯和氯化氫。其中氯化氫經(jīng)過精制后送入乙炔法PVC裝置作為原料氣。高溫直接氯化的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

·直接氯化反應(yīng)的反應(yīng)熱100%完全有效的得到回收。

·EDC 蒸餾脫除重質(zhì)組分不需要蒸汽。

·可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷降至設(shè)計(jì)能力的30%運(yùn)行。

·簡(jiǎn)單的鐵催化劑系統(tǒng)，不需要特殊的催化劑填加。

·只需在每二三年一次維護(hù)檢修。

·反應(yīng)器的高速噴頭設(shè)計(jì)確保乙烯和氯氣的有效分解，反應(yīng)效率高。

·可接受的氯氣質(zhì)量范圍寬。

（二）低溫直接氯化

為了優(yōu)化投資成本和原材料及公用工程消耗，用一臺(tái)低溫直接氯化反應(yīng)器與高溫直接氯化反應(yīng)器結(jié)合，氯和乙烯按流量控制加入到低溫直接氯化反應(yīng)器中，反應(yīng)熱量在換熱器中用冷卻水移走。來自低溫氯化反應(yīng)器的干燥粗EDC送入高溫直接氯化反應(yīng)器，消除了通常情況下對(duì)低溫直接氯化粗EDC要經(jīng)過EDC洗滌系統(tǒng)進(jìn)行處理的需要，減少了水的消耗和工藝廢水；提供全能力低溫直接氯化洗滌系統(tǒng)（酸洗和堿洗系統(tǒng)）是可以允許在高溫直接氯化反應(yīng)器不能接收氯化粗產(chǎn)品情況下時(shí)也能運(yùn)行低溫直接氯化反應(yīng)器。低溫直接氯化主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

·操作范圍靈活，反應(yīng)器產(chǎn)率可以做到設(shè)計(jì)能力的35%～ 100%，而不降低效率或產(chǎn)品純度。

·原料效率高，乙烯和氯的效率達(dá)到99.0%以上。

·自然循環(huán)反應(yīng)器和冷卻系統(tǒng)，無需大型反應(yīng)器液體循環(huán)泵。

（三）EDC精制

由于本VCM裝置的工藝特點(diǎn)，低溫直接氯化單元生產(chǎn)出來的EDC首先經(jīng)過低溫直接氯化洗滌系統(tǒng)后，在進(jìn)入脫水塔進(jìn)行脫水處理。高溫直接氯化制備的二氯乙烷和經(jīng)過脫水處理后二氯乙烷，共同進(jìn)入低沸塔，除去EDC中的低沸物。除過低沸物的EDC進(jìn)入高沸塔脫除EDC中的高沸物，塔頂出料系純的1，2-二氯乙烷，作為裂解的原料。高沸塔塔底的高沸物組分送往二氯乙烷回收塔，已回收EDC，回收后的EDC直接送往脫水塔重新精制。塔底的物料基本上為重組分，送往焚燒單元處理。

二、EDC裂解單元

鹽湖集團(tuán)金屬鎂一體化項(xiàng)目35萬噸/年乙烯法VCM裝置EDC裂解爐，是西方化學(xué)提供參數(shù)由法國赫爾蒂公司根據(jù)我公司的實(shí)際條件進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)的，為世界上最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的EDC裂解爐。EDC裂解的主反應(yīng)方程式：

C2H4Cl2 → C2H3Cl+HCl -79.6kJ/mol

精制EDC 送到EDC裂解爐，高溫裂解成VCM和HCL。熱解反應(yīng)發(fā)生在燃?xì)饣蛉加偷南涫綘t內(nèi)，溫度為490℃～510℃，壓力為1.0MPag，高效裂解爐達(dá)到的熱效率達(dá)到91%。裂解爐在低壓運(yùn)行，以汽相物料作為進(jìn)入裂解工段，EDC的轉(zhuǎn)化率為55%。低壓汽相進(jìn)料裂解爐可以保持高在線運(yùn)行時(shí)間，一年以上不需要除焦。

低壓裂解的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

·產(chǎn)生極少的副產(chǎn)品，尤其是丁二烯，氯甲烷，乙基氯化物。

·允許爐管更薄，使投資更低。

·低結(jié)焦率，使裂解爐在線運(yùn)行時(shí)間超過一年。

·使用有效的急冷塔塔底汽提塔對(duì)HCL 和VCM 進(jìn)行回收和脫焦。

·從裂解爐熱流出物進(jìn)行有效的熱回收生產(chǎn)蒸汽，每噸VCM回收200 000千卡蒸汽用作2.0MPaG高壓蒸汽。

三、VCM精制單元

在VCM精制單元，HCL、EDC和VCM得到分離。在HCL塔中，塔頂分離出HCL，塔底的物料進(jìn)入VCM塔。在VCM塔頂分離出VCM，塔底的EDC經(jīng)過氯化，把其中的不飽和副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為重組分，送至粗EDC儲(chǔ)罐。VCM塔頂?shù)腣CM經(jīng)過VCM汽提塔后，脫除HCL和水。HCL塔分離出的HCL經(jīng)過換熱后，減壓送至乙炔法氯乙烯裝置作為VCM合成原料氣。endprint

VCM精制的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

·由于上游物料需要脫除的副產(chǎn)品量少，使得VCM 塔回流率低。

·上游焦炭的有效去除，VCM 精制塔再沸器的檢修周期可長達(dá)三年。

·VCM 汽提塔脫除了VCM 產(chǎn)品物流中的殘留HCL，不再需要堿洗或者固堿洗滌塔。

·VCM 汽提塔塔頂餾分再循環(huán)至HCL 塔，提高了對(duì)HCL 的回收。

·對(duì)再循環(huán)EDC 物流中輕餾分進(jìn)行氯化，不再需要安裝一臺(tái)單獨(dú)的輕餾分蒸餾塔。

四、三廢治理和環(huán)境保護(hù)措施

（一）廢水處理

在VCM裝置內(nèi)的工藝廢水和非工藝廢水都會(huì)先收集集中后，在廢水處理單元得到中和、汽提、冷卻等處理。在正常操作下，主要的工藝廢水來自堿洗罐，因?yàn)榱髁枯^小，可以先收集在廢水儲(chǔ)罐，到一定液位后間歇地送入廢水汽提塔中處理。當(dāng)?shù)蜏芈然磻?yīng)器不開的時(shí)候，來自酸洗罐的廢酸水成為主要的工藝廢水，該股廢水經(jīng)過堿洗后，同樣收集后通過廢水汽提系統(tǒng)集中處理，最后送至界外作進(jìn)一步的生化處理。

非工藝廢水包括工藝地溝廢水和雨水污水，該混合物中含少量的氯化烴，集中收集在污水罐，經(jīng)過廢水汽提系統(tǒng)處理后，送至界外作進(jìn)一步生化處理。

在重組分儲(chǔ)罐收集的有機(jī)重組分，通過泵送至焚燒單元處理。

（二）廢氣處理

氯化反應(yīng)器的尾氣，從高沸塔回流罐、VCM球罐、VCM汽提回流罐等處來的干尾氣，從干燥塔、汽提尾氣冷凝器、堿洗罐、酸洗罐、濕EDC儲(chǔ)罐等處來的濕尾氣，從工藝廢水槽和污水儲(chǔ)罐來的低壓廢氣，HCL中和罐來的HCL尾氣，均送至焚燒單元進(jìn)行處理，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

焚燒廢液和廢氣產(chǎn)生的HCL用HCL吸收器生成31%鹽酸，送至鹽酸儲(chǔ)罐。我裝置所產(chǎn)上的鹽酸出自用外還要輸送至金屬鎂裝置鹽酸解析系統(tǒng)脫吸HCl，作為電解氯化鎂的保護(hù)氣使用。

五、結(jié)語

乙烯法VCM生產(chǎn)工藝是依托大型的石油化工生產(chǎn)裝置來進(jìn)行生產(chǎn)的，然而中國是一個(gè)富煤貧油的國家，大力發(fā)展石油乙烯工業(yè)不符合中國的實(shí)際國情。經(jīng)過數(shù)十年的努力和不懈的科研攻關(guān)，大連物化所終于在世界上首先研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的：煤制烯烴新工藝，擺脫了對(duì)石油的依賴。此次金屬鎂一體化項(xiàng)目采用了上述專利，煤氣化制甲醇，甲醇制烯烴技術(shù)，分離出的乙烯單體用于生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂，丙烯單體直接聚合生產(chǎn)聚丙烯樹脂。走出了有中國特色的聚氯乙烯發(fā)展之路，鹽湖集團(tuán)金屬鎂一體化項(xiàng)目80萬噸/年聯(lián)合法PVC生產(chǎn)裝置的值得同行業(yè)借鑒，并在全行業(yè)推廣。只有循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展道路才是今后PVC的發(fā)展方向。

[責(zé)任編輯 安世友]endprint

VCM精制的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

·由于上游物料需要脫除的副產(chǎn)品量少，使得VCM 塔回流率低。

·上游焦炭的有效去除，VCM 精制塔再沸器的檢修周期可長達(dá)三年。

·VCM 汽提塔脫除了VCM 產(chǎn)品物流中的殘留HCL，不再需要堿洗或者固堿洗滌塔。

·VCM 汽提塔塔頂餾分再循環(huán)至HCL 塔，提高了對(duì)HCL 的回收。

·對(duì)再循環(huán)EDC 物流中輕餾分進(jìn)行氯化，不再需要安裝一臺(tái)單獨(dú)的輕餾分蒸餾塔。

四、三廢治理和環(huán)境保護(hù)措施

（一）廢水處理

在VCM裝置內(nèi)的工藝廢水和非工藝廢水都會(huì)先收集集中后，在廢水處理單元得到中和、汽提、冷卻等處理。在正常操作下，主要的工藝廢水來自堿洗罐，因?yàn)榱髁枯^小，可以先收集在廢水儲(chǔ)罐，到一定液位后間歇地送入廢水汽提塔中處理。當(dāng)?shù)蜏芈然磻?yīng)器不開的時(shí)候，來自酸洗罐的廢酸水成為主要的工藝廢水，該股廢水經(jīng)過堿洗后，同樣收集后通過廢水汽提系統(tǒng)集中處理，最后送至界外作進(jìn)一步的生化處理。

非工藝廢水包括工藝地溝廢水和雨水污水，該混合物中含少量的氯化烴，集中收集在污水罐，經(jīng)過廢水汽提系統(tǒng)處理后，送至界外作進(jìn)一步生化處理。

在重組分儲(chǔ)罐收集的有機(jī)重組分，通過泵送至焚燒單元處理。

（二）廢氣處理

氯化反應(yīng)器的尾氣，從高沸塔回流罐、VCM球罐、VCM汽提回流罐等處來的干尾氣，從干燥塔、汽提尾氣冷凝器、堿洗罐、酸洗罐、濕EDC儲(chǔ)罐等處來的濕尾氣，從工藝廢水槽和污水儲(chǔ)罐來的低壓廢氣，HCL中和罐來的HCL尾氣，均送至焚燒單元進(jìn)行處理，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

焚燒廢液和廢氣產(chǎn)生的HCL用HCL吸收器生成31%鹽酸，送至鹽酸儲(chǔ)罐。我裝置所產(chǎn)上的鹽酸出自用外還要輸送至金屬鎂裝置鹽酸解析系統(tǒng)脫吸HCl，作為電解氯化鎂的保護(hù)氣使用。

五、結(jié)語

乙烯法VCM生產(chǎn)工藝是依托大型的石油化工生產(chǎn)裝置來進(jìn)行生產(chǎn)的，然而中國是一個(gè)富煤貧油的國家，大力發(fā)展石油乙烯工業(yè)不符合中國的實(shí)際國情。經(jīng)過數(shù)十年的努力和不懈的科研攻關(guān)，大連物化所終于在世界上首先研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的：煤制烯烴新工藝，擺脫了對(duì)石油的依賴。此次金屬鎂一體化項(xiàng)目采用了上述專利，煤氣化制甲醇，甲醇制烯烴技術(shù)，分離出的乙烯單體用于生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂，丙烯單體直接聚合生產(chǎn)聚丙烯樹脂。走出了有中國特色的聚氯乙烯發(fā)展之路，鹽湖集團(tuán)金屬鎂一體化項(xiàng)目80萬噸/年聯(lián)合法PVC生產(chǎn)裝置的值得同行業(yè)借鑒，并在全行業(yè)推廣。只有循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展道路才是今后PVC的發(fā)展方向。

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VCM精制的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

·由于上游物料需要脫除的副產(chǎn)品量少，使得VCM 塔回流率低。

·上游焦炭的有效去除，VCM 精制塔再沸器的檢修周期可長達(dá)三年。

·VCM 汽提塔脫除了VCM 產(chǎn)品物流中的殘留HCL，不再需要堿洗或者固堿洗滌塔。

·VCM 汽提塔塔頂餾分再循環(huán)至HCL 塔，提高了對(duì)HCL 的回收。

·對(duì)再循環(huán)EDC 物流中輕餾分進(jìn)行氯化，不再需要安裝一臺(tái)單獨(dú)的輕餾分蒸餾塔。

四、三廢治理和環(huán)境保護(hù)措施

（一）廢水處理

在VCM裝置內(nèi)的工藝廢水和非工藝廢水都會(huì)先收集集中后，在廢水處理單元得到中和、汽提、冷卻等處理。在正常操作下，主要的工藝廢水來自堿洗罐，因?yàn)榱髁枯^小，可以先收集在廢水儲(chǔ)罐，到一定液位后間歇地送入廢水汽提塔中處理。當(dāng)?shù)蜏芈然磻?yīng)器不開的時(shí)候，來自酸洗罐的廢酸水成為主要的工藝廢水，該股廢水經(jīng)過堿洗后，同樣收集后通過廢水汽提系統(tǒng)集中處理，最后送至界外作進(jìn)一步的生化處理。

非工藝廢水包括工藝地溝廢水和雨水污水，該混合物中含少量的氯化烴，集中收集在污水罐，經(jīng)過廢水汽提系統(tǒng)處理后，送至界外作進(jìn)一步生化處理。

在重組分儲(chǔ)罐收集的有機(jī)重組分，通過泵送至焚燒單元處理。

（二）廢氣處理

氯化反應(yīng)器的尾氣，從高沸塔回流罐、VCM球罐、VCM汽提回流罐等處來的干尾氣，從干燥塔、汽提尾氣冷凝器、堿洗罐、酸洗罐、濕EDC儲(chǔ)罐等處來的濕尾氣，從工藝廢水槽和污水儲(chǔ)罐來的低壓廢氣，HCL中和罐來的HCL尾氣，均送至焚燒單元進(jìn)行處理，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

焚燒廢液和廢氣產(chǎn)生的HCL用HCL吸收器生成31%鹽酸，送至鹽酸儲(chǔ)罐。我裝置所產(chǎn)上的鹽酸出自用外還要輸送至金屬鎂裝置鹽酸解析系統(tǒng)脫吸HCl，作為電解氯化鎂的保護(hù)氣使用。

五、結(jié)語

乙烯法VCM生產(chǎn)工藝是依托大型的石油化工生產(chǎn)裝置來進(jìn)行生產(chǎn)的，然而中國是一個(gè)富煤貧油的國家，大力發(fā)展石油乙烯工業(yè)不符合中國的實(shí)際國情。經(jīng)過數(shù)十年的努力和不懈的科研攻關(guān)，大連物化所終于在世界上首先研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的：煤制烯烴新工藝，擺脫了對(duì)石油的依賴。此次金屬鎂一體化項(xiàng)目采用了上述專利，煤氣化制甲醇，甲醇制烯烴技術(shù)，分離出的乙烯單體用于生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂，丙烯單體直接聚合生產(chǎn)聚丙烯樹脂。走出了有中國特色的聚氯乙烯發(fā)展之路，鹽湖集團(tuán)金屬鎂一體化項(xiàng)目80萬噸/年聯(lián)合法PVC生產(chǎn)裝置的值得同行業(yè)借鑒，并在全行業(yè)推廣。只有循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展道路才是今后PVC的發(fā)展方向。

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