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探究氯乙烯生产装置的换热器泄漏成因及其对策

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：麻议会周兆会

[导读] 摘要：随着经济和科技水平的提高，氯乙烯生产装置中换热器受材质、构造、冷却水质等各项因素影响，换热器管口、管束、管板等各处经常会出现泄露问题，这会导致物料进入到冷却系统中，这不仅导致物料浪费，而且还会环境产生污染，会对企业的生产作业造成不良影响，甚至会引发安全事故，因此，要作做好对换热器泄露问题的分析工作，保证生产作业的顺利进行。

        新疆圣雄氯碱有限公司
        摘要：随着经济和科技水平的提高，氯乙烯生产装置中换热器受材质、构造、冷却水质等各项因素影响，换热器管口、管束、管板等各处经常会出现泄露问题，这会导致物料进入到冷却系统中，这不仅导致物料浪费，而且还会环境产生污染，会对企业的生产作业造成不良影响，甚至会引发安全事故，因此，要作做好对换热器泄露问题的分析工作，保证生产作业的顺利进行。
        关键词：氯乙烯；换热器；生产装置；泄露原因
        引言
        近年来，随着环保压力的加大以及油价的走低，国内氯乙烯生产面临越来越大的挑战。概述了近年来氯乙烯在电石法、乙烯法及姜钟法方面的技术进展，作为氯乙烯生产过程中的一项重要设备，其在实际应用过程中会出现泄露问题。导致换热器发生泄露的原因有材料自身存在问题，换热器制造问题等。此外，氯乙烯生产过程中设备与工业生产过程中的冷却水中的盐类、杂质、微生物等会发生化学反应，会对焊缝和管板造成一定程度腐蚀。因此，在氯乙烯生产期间，要对生产过程中采用的每一台设备进行全面管理，同时，要做好使用与维护作业，采用具有较强防腐性能的新材料，从多个角度入手，只有这样才能达到最终的治理目的。
        1泄漏原因
        核心原因在于全凝器的内部太脏，列管造成严重堵塞，出现泄漏情况。冬季温度较低，全凝器冷却水要进行切换，将冷却水转换为循环水，但是循环水杂质过多，有大量的悬浮物，如果两种水质来回进行切换，容易造成水污染，当全凝器发生泄漏，杂质会随之渗出，污染列管，造成列管堵塞；氯乙烯中含有大量的酸性物质，容易腐蚀列管，形成铁锈造成堵塞；氯乙烯会将上游设备中的杂物遗留在列管中，如果冷却器泄漏，会有少量的循环水被带到全凝器中，随着聚乙烯沉降，进而积聚在全凝器的列管中；为了达到节能减排的目的，会延长碱洗塔的清洗时间，碱液会被污染，长时间的积聚会让全凝器的列管中有大量的污垢积聚。
        2预防换热器泄露的合理措施
        2.1乙烯法
        乙烯法主要工艺为平衡氧氯化法，主要由三部分构成：直接氯化单元，乙烯直接氯化合成EDC；氧氯化单元，平衡精制、裂解产生的HC1，与乙烯及氧气反应合成EDC；裂解单元，将上述产生的EDC在裂解炉中进行裂解得到VCM。平衡氧氯化法主要有英力士、Vinnolit、Generic等工艺。直接氯化以液相EDC为介质，以氯化铁或氯化铜为催化剂。氧氯化反应以乙烯、氯化氢、氧气（或空气）为原料，在CuCl2为活性组分的催化剂作用下生成EDC。近期，东曹株式会社[8]改进乙烯氧氯化生产1，2-二氯乙烷的方法。该方法的关键在于采用中空圆柱石墨作为稀释剂以减少或消除固定床中热点的形成，可解决常规稀释剂带来压降或导热效果不足的问题。实施例中，在210℃、0.02MPa下反应，可保持压降控制在0.001MPa以内，最高温度在272℃以下。
        2.2脱水处理
        （1）控制冷却设备出口处的温度，在条件允许的情况下，要尽量在低位运行，从而为生产作业的开展提供支持。除此之外，相关作业人员要注意，随着温度的不断升高，气柜水槽内得水分蒸发量将会不断变大，此时，蒸发的水蒸气会随着粗氯乙烯同时被压缩到抽回系统中。（2）回收废碱罐中的氯乙烯时，为了确保作业的合理性，必须做好以下几项内容：①对废碱罐进行全面分析，对罐的具体温度进行全面控制，开展排水期间，要将废碱罐的温度控制在40℃，而在其他时间则要将其温度控制在18～22℃之间，进行温度的控制的目的就是尽量减小水分蒸发量。②针对生产作业过程中采用的废碱罐，要及时开展排水作业。（3）进行技术改造，通过对分子筛干燥和固碱干燥等方式对氯乙烯进行干燥处理。

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        2.3注重生产流程的优化
        氯乙烯生产阶段要确保乙炔的流动，严格按照计划目标进行，从源头开始将氯乙烯的风险问题进行控制。将散装、袋装等运输、仓储形式有效应用起来，能够避免电石在投入生产使用的过程中就与其他物质发生化学反应，而导致自身的性质改变。需要将小颗粒的电石与粉状材料进行分批处理，避免因一次性的大量投入电石而导致电石急剧反应引发乙炔燃烧等现象。综合考量项目要求以及化工企业的实际情况，需要在控制资金投入的前提下，不仅保证安全生产，还要保障自身的经济效益，将防爆设备与自动控制系统有效结合起来，此时的生产工艺流程优化，能够有效避免有关的火灾危险性问题。
        2.4控制各项工艺指标
        生产氯乙烯期间，要对生产作业期间的盐酸的浓度、温度等各项指标进行全面控制，对NaOH的具体浓度，以及循环量等各项内容进行全面控制，确保后续生产作业开展过程中，不会发生偏酸情况。尤其是要对脱酸塔内盐酸的具体质量分数进行控制，使其保持在33%以内；对于水洗塔内的盐酸质量分数也要做好控制工作，因为夏季和冬季的温度不同，这也会对生产造成一定程度影响，一般来说，在冬季，要将水洗塔内的盐酸质量分数控制在18%～22%之间，而在夏季，则要将水洗塔内的盐酸质量分数控制在11%～15%之间；而对于碱洗塔内NaOH的质量分数，则应当将质量分数控制在10%～20%之间，而对于减循环量，则要将其控制在15%以内。
        2.5提升冷却水水质
        循环水的水质会对氯乙烯生产作业的开展造成直接影响，在生产作业开展期间，要改善水质，使其可以满足生产需求。为了提升水质，要加强对水质具体情况的监测，及时向循环水中添加各种能够改善水质的添加剂，如果通过添加剂无法使水质能够满足生产作业需求，要及时更换循环水。在生产作业开展期间，要每隔一个月对氯乙烯生产中使用循环水的设备，以及5℃冷却水换热设备进行一次冲洗排污，进行冲洗排污的核心目的就是避免设备在生产中出现严重结垢情况，严重结垢会导致设备在应用期间出现换热效果不良现象，而且也会导致水中铁离子含量增多。
        2.6电石法
        最经典的电石法工艺是碳化钙工艺路线，以煤炭和石灰石为原料生产碳化钙（电石），电石加水生成乙炔，以活性炭负载HgCl2为催化剂，乙炔与氯化氢气发生加成反应生成VCM。该方法目前面临的主要难题在于环保方面，每生产1tVCM需要消耗约1.2kg氯化汞，在效率较低的工艺中氯化汞消耗多达1.7kg。2017年起生效的《水俣公约》规定，到2020年将氯乙烯生产过程中的汞消耗量减少50%，以及在确定无汞催化剂在技术和经济上可行后，在2022年之后禁止使用含汞催化剂生产VCM。目前该方法的研究热点在于低汞或无汞催化剂的开发。
        结语
        电石法产品品质与乙烯法存在差距，生产的PVC主要应用于管材、型材等中低端领域，而乙烯法则占据透明制品、高档膜料等高端PVC领域，并且双方在电缆料、软板市场竞争激烈。成本方面，在原油价格高于40美元/桶的情况下，电石法较乙烯法有优势。但在当前局势下，油价处于低位运行，这将为国内乙烯法带来发展机遇。此外随着《水俣公约》的生效以及国内环保压力加大，电石法装置排放出的电石粉尘、电石浆、含硫碱性废水以及含汞催化剂将为电石法带来更加严峻的挑战。
        参考文献：
        [1]郑慧芳.聚氯乙烯生产过程中火灾危险性分析及对策[J].化工管理，2017（15）：164，166.
        [2]杨玲，刘志敏.羟基锡酸锌阻燃聚氯乙烯电缆材料及其潜在火灾危险性评价[J].火灾科学，2010，19（1）：27-32.
        [3]闫良，赵永奇.聚氯乙烯生产过程中火灾危险性分析及对策初探[J].中国化工贸易，2018，10（25）：237.