李朝光
德州实华化工有限公司 山东省德州市 253079
摘要：随着我国社会经济的不断发展，我国化工行业得到飞速发展，随着聚氯乙烯单体生产工艺的不断提升，进一步推动了我国聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术的快速发展。目前，聚氯乙烯是合成树脂产品的重要组成部分，世界产量和效率仅次于聚乙烯，聚氯乙烯被广泛应用到各个领域当中，而聚氯乙烯生产的重要环节就是生产工艺环保技术，不仅直接影响着企业的社会效益与经济效益，还关系到自然生态环境质量。因此，文章从多个角度就聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术进行深入分析，希望为聚氯乙烯生产企业提供参考和借鉴。
关键词：聚氯乙烯合成树脂；生产工艺；环保技术；环境污染
聚氯乙烯是一种用途非常广泛的热塑性树脂,经过一定的加工、改性后可以制造普通的泡沫塑料制品和卫生级食品包装原材料。氯乙烯生产工艺是聚氯乙烯生产工艺的主要组成部分之一。随着对聚氯乙烯质量要求的提高以及生产工艺的复杂化，氯乙烯的生产安全问题成为制约企业发展的重要瓶颈。当前，电石法生产氯乙烯在我国有着较为普遍使用，与其它的几种方法相比，该种方法具有成本低、资源丰富以及容易控制的优势。
一、氯乙烯电石法生产现状分析
电石法生产氯乙烯生产工艺之所以在我国应用比较应用广泛，与氯乙烯生产的原材料的资源分布、生产的环境的要求等密切相关的。电石供应平稳，而且价格也未出现大幅度的波动，质量又比较好，通过降低电石消耗，企业的利润进一步增加。因此，无论是从技术上，还是从生产成本来看，电石法生产氯乙烯生产工艺在未来相当长的时间内仍然有着生存空间。
二、电石法生产氯乙烯存在的主要问题
目前，电石法生产氯乙烯主要存在以下几个方面的障碍：
1.乙炔生产过程中温度和压力的控制
这一阶段主要是乙炔发生器中的电石和水发生水解反应生成乙炔。水解反应的过程中会放出大量的热，导致整个发生器的温度不断上升，从而使整个发生器的压力迅速增加。如果压力超过一定的范围，就会由于压力过大而引发爆炸事故。传统的方法是通过调节振荡器电流，减少电石的加入量来控制整个反应器的压力，但是，在实践上，由于电石的加入量是稳定的，该种方法在实践中也有一定的限制。目前，为确保容器内的压力在一定的范围之内，大多采用在后续工段安装一个气柜的方式。但是气柜占地面积太大，后期维护的费用较高，而且气柜本身还存在爆炸的危险。
2.氯气和氢气的配比
在氯化氢合成的过程中，氯气和氢气的配比控制是关键，而且也是整个氯乙烯生产工艺过程中重要的参数之一，不仅仅关系到氯化氢的生产安全问题，而且直接与氯乙烯的最终产量和纯度密切相关。目前，氯气、氢气的输入的数量基本上完全由人工进行控制，凭借人的经验观察火焰的颜色来调节两种气体的输入量，误差较大，存在着严重的安全隐患。
3.氯化氢和乙炔的配比控制
氯乙烯转化阶段理论上应该控制乙炔和氯化氢的比例为1:1，生产过程中为了确保反应向正方向进行，一般的比例都调节为1.05:1左右，如果控制稍有不当，触媒就会因为过量的乙炔而发生中毒现象，而氯化氢超过一定的范围限制就会腐蚀生产设备，同时也增加了后续工艺的负担。
4.氯乙烯转化的温度和压力控制
氯乙烯的转化过程要求的反应温度的范围一般为130—180℃左右。
温度低于130℃，反应不彻底，造成资源的严重浪费，温度过高，氯化汞催化剂就会中毒失效，这一阶段转化器温度的控制对于实现企业稳定生产和经济效益的提高具有重要的影响。实际生产中，为了减少转化器输出压力不稳定对精馏工序造成的不利影响，采取了安装一个气柜装置的措施，同样，气柜的存在也造成了极大地安全隐患，在发生安全事故的案例中，在这一工序出现问题的现象不在少数。
5.精馏阶段控制
单体生产精馏工段主要包括低沸塔和高沸塔，整个精馏工段是一个复杂的、多变量的综合系统，要实现对其准确无误地控制可以说是一个复杂的系统工程。当前，在实际生产中基本上都是采取单回路的控制装置，生产工艺的各个参数是单独分开的，以人工操作为主。但是，由于整个精馏塔是一个完整的系统，每个参数之间都存在一定的耦合联系，是一个相互作用的过程，单独分开每个参数进行控制并不是最优的。
三、聚氯乙烯合成树脂生产工艺的危害性
1.重金属污染
在常规的PVC材料中，含有铅、镉等重金属元素，其会对人体的健康产生一定危害，这也是PVC产品不被用来盛放食品的主要原因。其中，汞造成的污染是最为严重的，其在全球范围内都是一个备受瞩目的问题。我国电石法聚氯乙烯行业中，汞的用量占据了全国总用量的60%左右，而且伴随着社会需求的增加以及电石法聚氯乙烯产能的扩大，汞的需求量会呈现出持续增长的态势，不仅面临着汞资源匮乏的问题，更面临着环境约束对于行业发展的影响，压力巨大。
2.大气污染
对常规PVC进行焚化处理时，会产生致癌物质二恶英，造成严重的大气污染；在PVC加工过程中，热分解环节同样会产生大量的有毒有害气体，如果不能及时对其进行处理，则必然会造成相应的大气污染。
四、氯乙烯生产过程优化控制研究
1.乙炔生成工序的优化
乙炔生成工序优化的目的是提高乙炔生产效率，优化内容是建立PFC-PID串缓控制系统，控制乙炔反应器内的化学反应温度。通过改变主、副控制变量，将冷却塔的出口压力设置为主控变量，从而保证系统压力稳定，将乙炔发生器的反应温度设置为副被控变量，在保证系统压力稳定的条件下达到提高反应温度的目的。整个系统内循环采用PID控制，外循环采用预测函数模型控制，从而提高乙炔生产率。建立串缓控制系统另外的优点就是取消气柜，彻底解决气柜存在的安全隐患以及建设气柜带来的经济开销。在一些大型的氯乙烯生产企业里，该工序的优化在确保氯乙烯安全生产方面起到了重要作用。
2.氯化氢合成工序的优化
氯化氢合成工序优化的目的是提高产物的产率和纯度、提高系统安全性能和降低成产成本，优化方案的核心集中在氢气和氯气的配比上，将氯气和氢气的流量作为控制变量。设计单向封闭循环比值控制系统，改变传统的进口气流方式，以氯气为主流量，氢气作为副流量，对气流的温度和压力进行控制和补偿，避免由于昼夜温差和气压的变化以及四季气候的变化引起的气流密度变化。由于整个工艺条件发生了变化，进入合成炉的氯气和氢气组分也随着发生相应变化，甚至发生大尺度的波动，氯氢气体流量比会受到温度和压力的影响，故设计单闭环比值控制系统对其流量进行温度、压力补偿。
3.氯乙烯的转化和精馏工序的优化
氯乙烯单体的纯度和产量是该转化工序的主要优化目的。通过优化各台转化器之间的转化温度，控制转化器夹套水的流量变化。与氯气、氢气配比控制系统相似，主流是氯化氢，副流是乙炔设计单向闭路循环比值控制系统，以生产工序中的监测点作为设计变量，计算出氯化氢、乙炔的最佳配比流量，同时对氯化氢和乙炔气流引入温压补偿运算模式，保证反应过程控制精度，实现自动化控制。事实上，自动化控制系统是实现氯乙烯生产高纯度、确保安全的最可靠的措施之一。
结论
氯乙烯的生产过程是一个复杂的工艺过程，包括了一系列的化学变化，并运用到动力学的相关知识，该工艺过程，关键是要控制好温度和压力的变化，保证氯乙烯单体的产量和纯度。从电石法氯乙烯生产工艺的整个过程来看，应该重点在乙炔生产、氯化氢合成、氯乙烯的转化和故障诊断系统等工序采取优化措施，才能够实现氯乙烯生产过程的安全控制和优化。
参考文献：
[1]曹秀云.聚氯乙烯生产过程控制的优化[J].化工管理,2018(11):156.