２０１０ ０４ 西部大开发・中旬 ＷＥＳＴ ＣＨＩＮＡ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ 环保与节能 变压吸附工艺在氯乙烯尾气回收装置中的应用 孙哲进 （吉林省四平昊华化工有限公司，吉林四平１３６００１ Ｊ 摘 要：简述了变压吸附装置的工作原理、构成，总结了变压吸附装置运行中出现的问题及解决措施。通过变压吸附装置将尾气中的氯乙烯、乙炔 气体进行回收，在保护环境的同时也减少工业资源的浪费，增加了企业效益。 关键词：氯乙烯；尾气回收；变压吸附；工作原理 中闱分类号：ＴＱ０６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—８６３１（２０１０）０４－００２７—０２ 环操作，达到连续输人原料气，输出净化气和解吸气的目的。每个吸附塔 在一次循环中需要经历吸附，顺向放压１，顺向放压２，压力均衡１降，压 力均衡２降，压力均衡３降，逆向放压，抽空及抽空冲洗，压力均衡３升， 压力均衡２升，压力均衡１升及最终升压等步骤 在悬浮法ＰＶＣ树脂生产过程中，采用和发展先进的尾气回收技术对 降低消耗，保护改善环境，挖掘生产装置潜力，提高行、Ｉｋ中的竞争力，促 进行业的可持续发展有着非常积极的意义。目前国内氯乙烯尾气的处理 主要有溶剂吸收下艺，活性炭吸附Ｔ艺，膜分离工艺，变压吸附一ｒ艺等。 其中变压吸附是比较先进的，其放空气体可达到国家合格排放标准：氯 乙烯≤３６ｍｇ／ｍ ，乙炔≤１２０ｍｇ／ｍ３。在变压吸附装置安装以前．四平吴华化 工有限公司氯乙烯尾气采用膜分离下艺进行回收，效果不甚理想。氯乙 烯尾气中含有大量的Ｃ Ｈ 、Ｃ Ｈ，ＣＬ等有害气体，不仅对环境造成了严重 的污染，同时也造成了原料上的浪费。自２００８年ｌＯ月变压吸附装置安 装、调试、试车运行成功后，不仅解决了环境污染的问题，而且变废为宝． 为企业取得了显著的经济效益，同时也对社会环境交上了满意的答卷。 一六、变压吸附工艺的特点 １．装置由计算机控制，自动化程度高，操作简捷方便，可以实现全自 动操作，开停车简单迅速，通常开车半小时左右就可得到合格产品．数分 钟就可完成停车。 ２．吸附剂使用周期长，一般在ｌＯ年以上。 ３．能耗低，一些有压力的气源可以省去再次加压的能耗．而且产品 纯度高，可以灵活调节。在常温下操作，可以省去加热或冷却的能耗。 ４．装置调节能力强．操作弹性大．ＰＳＡ装置稍加调节就可以改变生 产负荷，而且在不同负荷下生产时产品质量可以保持不变．仅回收率稍 有变化。变压吸附装置对原料气中杂质含量和压力等条件改变也有很强 的适应能力，调节范嗣很宽。 、装置运行状况 四平吴华化 有限公司自２００５年五万吨ＰＶＣ项目上马投产以来开 始不断发展壮大，２００８年２Ｏ万吨ＰＶＣ建成投产，保证了公司的可持续性 发展。聚氯乙烯生产装置不断更新新设备、引进新工艺，氯乙烯流量由原来 的２５００ｍ３／ｈ提高到目前的８０００ｍ３＇ｈ．ＰＶＣ树脂由原来的５万吨发展到现在 的２０万吨，尾气放空量则由原来的２００ｍ３／ｈ发展到现在的８００ｍ３／ｈ．针对这 一５．装置可靠性高，变压吸附装置通常只有程序控制阀是运动部件． 而且计算机可以自动诊断故障。吸附塔故障时可以自动切换．从而使装 置可靠性提高。 ６．氯乙烯和乙炔的回收率可达到９９．９％以上．放空气体可达到国家 环保合格排放标准：氯乙烯≤３６ｍｇ／ 乙炔≤ｌ２０ｍｇ／３。 ７．环境效益好，除因原料气的特性外．ＰＳＡ装置的运行不会造成新 的环境污染，几乎无“＝三废”产生。 ８．投资小，操作费用低，维护简单，检修时间少，开‘１ 率高。 状况，四平吴华化１二有限公司在扩产的同时则安装了变压吸附装置。 二、主要设备 五台吸附塔 二台解吸气缓冲罐 一一台真空泵 台鼓风机 四十台程控阀 五台调节阀 七、运行以来存在的问题以及改进办法 我厂二十万吨聚氯乙烯变压吸附系统自２００８年１Ｏ月开车以来．运 行平稳，但也存在一些问题，经改进后都得到解决。 （一）原料气中带液过多 三、变压吸附工艺原理 变压吸附技术（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，简称ＰＳＡ）就是利用吸附 剂对混合气体中不同组份吸附容量的差异且对同一组份的吸附量随压 力变化而呈现差异的特性，吸附剂在加压时选择吸附原料气中的氯乙烯 和乙炔等吸附能力较强的组份。吸附能力较弱的组份如氢气、氮气等作 为净化气南吸附塔出口排出，排放至大气或输出到后续工段。减压时吸 附的氯乙烯和乙炔得到解吸，解吸气经缓冲罐混合均匀后返回ＰＶＣ生产 系统，同时吸附剂获得再生。 由于精馏系统的操作失误．使得ＶＣＭ单体未得以充分冷凝导致尾 气中带液，甚至大量进入吸附塔，这时应该迅速关闭吸附塔入口阀，打开 放空阀，并开启各吸附塔底部的排污阀尽量排除吸附塔内的液体．然后 视吸附塔带液量的多少决定使否停车。 （二）停电 停电后，程控系统不能正常工作．计算机信号没有输出．现场所有程 控阀关闭，装置处于停运状态。可按紧急停车处理。 ）仪表气源压力下降 般要求仪表气源压力大于０．４０Ｍｐａ．一但仪表气源压力突然下降 四、变压吸附工艺流程 氯乙烯精馏尾气作为原料０．５ＭＰａ，一１Ｏ℃的原始状态下进入变压吸 附装置，先经加热器加热至２０—４Ｏ 。然后经流量计计量后经程控阀进入 吸附塔．尾气中的氯乙烯和乙炔气体被吸附剂吸附，净化气则从程控阀 排出．通过吸附压力调节阀，流量计计量后进入放空总管。解吸气作为产 品气分两部分排出：第一部分是吸附塔逆向放压的排出气体，该气体通 过程控阀排出吸附塔，进入解吸气缓冲罐ｌ，经调节阀进入缓冲罐２和抽 空气体混匀后进入鼓风机升压后输出到后续系统；另一部分为真空解吸 气，经程控阀由真空泵抽出．经真空泵后冷却器冷却后进人解吸气缓冲 一甚至停气，气动程控阀将无法开或关，调节阀无法正常调节。导致程控阀 门的切换和全系统白控紊乱．应停车处理。 （四）尾气量增大而未及时缩短周期时间 吸附塔内的吸附剂的吸附能力是一定量的，一旦处理量增大就相应 缩短周期时间。以使原料气带入的氯乙烯、乙炔等强吸附组分不超过吸 附剂能承受的能力。如不及时调整．出口净化气中的氯乙烯、乙炔的含量 就会很快上升，当采用自调整控制系统进行Ａ动控制而出现上述情况 时．应立即采用手动方式缩短周期时间．然后检查出现问题的原因，故障 排除后再采用自调整控制系统进行自动控制。 （五）吸附塔解吸真空度达不到要求 罐２，和来自解吸气缓冲罐１的逆放气混合后进入鼓风机升压，升压后气 体经程控阀、止回阀进入氯乙烯生产系统（转化器或气柜）循环使用。 五、变压吸附装置的运行方式和工艺步骤 其运行方式为５－１—３＆ＰＰ／ＶＰ，即Ｔ作时任意时刻总有一台吸附塔进 行吸附操作．其余四台吸附塔处于再生Ｔ程的不同阶段，五台吸附塔循 在变压吸附Ｔ艺中，吸附剂的再生方式为降压和抽空再生。如果由 于设置的抽空时间不够或真空系统的其它原因，使吸附（下转第２９页） 作者简介：孙哲进（１９７４一），女，助理工程师，研究方向：聚氯乙烯生产工艺及自动化控制。 ２０１０．０４ ｔｈ于Ｆｅ 沉淀时与钴、镍沉淀时的ｐＨ值相近，必须在钴、镍分离之前 环保与节能 在不断搅拌下．并以适当的速度加入３．５％ＮａＣｌＯ溶液．钴在ｐＨ值为 将Ｆｅ“氧化成Ｆｅ ，Ｆｅ以Ｆｅ（ＯＨ）３沉淀形式除去。实验中采用双氧水除 铁，在不断搅拌下加入双氧水，并用１％邻二氮菲指示终点。难溶氢氧化 物Ｃｕ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ） 、Ｃｏ（ＯＨ）ｚ、Ｎｉ（ＯＨ）２、Ｃｏ（ＯＨ）３沉淀时的ｐＨ值依次为： ４．２－５．２、２．２－３．２、７．６～９．２、７．７～９．５、０～１．１，溶度积依次为：２．２×ｌ０ 、１．１ｘｌ０一 、３．５－４．２范围内沉淀。抽滤，ＣＯ（ＯＨ） 沉淀充分洗涤后用来分析钴、镍沉淀 率，滤液用来分析钴、镍液计率。实验结果见表４。 表４ １．３ｘ１０ 、６．３ｘ１０ 、ｌｘｌＯ￣。实验用２０％碳酸钠调节溶液ＤＨ值，去除 实验结果表明：双氧水滴加速度以１滴，秒为宜，双氧水加入量 Ｆｅ“、Ｃｕ“。 ２２．４ｍＬ／１ｏｇ为最佳。溶液ｐＨ值调至４．８～５．２，Ｆｅ“、Ｃｕ。 去除率分别达到 ９９．４％、９８－３％。 实验结果表明：（１）ＮａＣ１０溶液加入速度以１滴／秒为佳。加入量为 ２．溶液ｐＨ值对钴沉淀率的影响 实验方法：取去除铁和铜的浸取液，实验中采用次氯酸钠除镍。溶液 ３２ｍＬ／１０ｇ化工废料，钴沉淀率达到９３．５％，镍去除率达９９．９％。（２）钴在 ｐＨ值为３．５～４．２范围内沉淀。 （三）钴回收率计算 钴回收率为８３．９％。 ｐＨ值至３．５￣４．２，在不断搅拌下加人次氯酸钠，将Ｃｄ＋氧化成ｃ０ｎ，再抽 滤，沉淀用来分析钴、镍沉淀率，滤液用来分析钴、镍液计率．并计算钴回 收率。 钴、镍分离理论根据： Ｃｏ（ＯＨ）３＋ｅ＝Ｃｏ（ＯＨ）２＋ＯＨ— Ｅｓ￣＝Ｏ．１４Ｖ ＮｉＯ２＋２ＨｚＯ＋２ｅ＝Ｎｉ（ＯＨ）２＋２０Ｈ— Ｅｏ＝０．４９Ｖ 当ｐＨ＞３．５时，３．５％的ＮａＣｌＯ溶液才能使钻变成氢氧化高钴．又由于 ｐＨ过大，镍也易变为Ｎｉ０２＂Ｈ２０被沉淀，所以须找出适当的沉淀ｐＨ点。 ｐＨ值与钴沉淀率的关系见图２ １００ ８Ｏ 四、结论 从上述实验可得以下结论： １）以硫酸为浸取剂，固液比１：５，硫酸最佳用量为１０．０ｍＬ／１ 化工 废料，反应温度７８℃，钴浸取率达８９．７％ ２）双氧水滴加速度ｌ滴，秒，双氧水加人量为２２．４ｍｌＪｌ０ｇ，溶液ｐＨ 值调至４．８～５．２，Ｆｅ“、Ｃｕ“去除率分别达到９９．４％、９８．３％。 ３）ＮａＣＩＯ溶液加入速度以ｌ滴／秒，加入量为３２ｍ １０ｇ化工废料，钴 沉淀率达到９３．５％，镍去除率达９９．９％。 ４）钴回收率为８３．９％。次氯酸钠法回收钴，投资少、成本低、设备简 单、操作方便、适合乡镇化工企业使用。 参考文献： ［１］曾立华，刘利民，邓文艳，肖国光．从含量钴废渣ｑ－回收钴『Ｊ］．化学 世界，１９９７（８）：４９５． 潞６０ ４０ 担 ２０ ０ ［２】钮行良，等．从化工废渣中回收钴与镍ＩＪ１．无机盐工业，１９９８（２）： １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ５５～５６． ０ ｐｈ 图２ Ｐｂ与钴沉淀率的关系 【３】张银雪．从金属切削废料中回收钴和镍ＩＪ］．化工环保，１９９７（１）：３３－３５． 【４］王献科，李玉萍．钴的选择性螯合滴定叨．有色金属与稀土应用． １９９５（１）：３７～４０． （上接第２６页） 碳源和能源而将其氧化、降解为无毒、无害的无机物的方法。李小梅等 经有较多应用于实际，同时各种新方法新技术也在不断得到研究．其中 纳米光催化技术是空气净化技术研究的发展趋势．同时由于每种方法都 有自己的优缺点，针对实际情况选用适当的技术．尤其是多种技术相结 合利用可对室内甲醛污染进行有效的控制与治理。 参考文献： 【２８］实验表明，通过筛选、培育的适宜微生物菌种接种挂膜制作的生物膜 填料塔对入ＶＩ浓度小于２０ｍｇ／ｍ３的甲醛废气具有较好的净化效果．净化 效率达到９０％以上，净化操作时，液体喷淋量维持在２０Ｌ／ｈ有利于净化。 （八）材料封闭技术 对于各种人造板中的甲醛，专家们研制出了一种封闭材料。称作 甲醛封闭剂，用于家具和人造板材内的甲醛气体封闭。目前出现在我 国市场上的美嘉保护盾，具有封闭甲醛的作用。可涂刷于未经油漆处 理的家具内壁板和人造板，以减少各种人造板中的甲醛释放量。但其 治标不治本。 【１］夏元洵．化学物质毒性全书『Ｍ１．上海：上海科学技术文献出版社， １９９１：４６８～４６９． ［２】郑京力睛．甲醛污染的危害及控制措施『Ｊ１．科技情报开发与经济， ２００４．１４（６）：２２５－２２６． 【３】肖红侠，王岳人，张海青．室内甲醛污染现状及防治措施ＩＪＪ．技术交 流．２Ｏｏ４．６：３１～３５． 三、结论 随着国家环保法规的日益严格，环境意识的深入人心，室内甲醛污 染的控制与治理越来越受到重视。国内外对甲醛污染的空气净化技术已 （上接第２７页） 【４】张军．室内甲醛污染检测与控制 ．石油教育学院学报，２００４．１： ９８Ｊ）９ 塔解吸真空度达不到要求值，就将影响吸附剂再生效果。从而影响净化 气的质量和有效气体回收率，可相应调整时间使抽空时间加长或者检查 真空系统是否出了问题。 至关重要的作用。因此为了保证生产的正常运行，成本的降低．务必确保 变压吸附的工艺参数正常，提高开车率。 九、社会效益 尾气中的氯乙烯和乙炔不仅能引起人体呼吸道疾患．且能破坏生态 系统。尾气在排放之前得到处理，可以减少ＰＶＣ树脂生产对周围环境的 破坏，具有良好的社会效益。 装置运行两年来所有Ｔ艺参数均满足生产要求．设备运行稳定．而 且操作十分便捷。现有生产工艺进行技术革新和改造．可以以较少的投 八、运行效果 我厂２Ｏ万吨ＰＶＣ生产系统运行以来。氯乙烯尾气经变压吸附下艺 处理后，氯乙烯和乙炔的回收率可达到９９．９％以上．放空气体组成：氯乙 烯≤１３ｍｇ／ｍ３乙炔≤１０６ｍｇ／３，放空气体低于国家环保排放标准。回收氯乙 烯和乙炔可减少原材料的浪费，真正的达到节能减排的目的 如氯乙烯 尾气量按９００ｍ 计算，氯乙烯体积数为５％，乙炔体积数为１％．树脂价格 为８０００元，吨，则每年可回收氯乙烯９７０吨，价值８５０万元．同时每年还 可以回收乙炔，价值约４００万元，两项合计，共节约１０００多万元。通过生 产实践可知，变压吸附的正常运行对低沸塔尾气冷凝器的稳定运行起着 入换取较好的收益，作到节能减排。随着变压吸附技术的不断改进和完 善，必将得到更广泛的推广和应用。 参考文献： 『】１氯乙烯变压吸附装置操作维护说明书．四川元一科技股份有限公司． ２９
