PVC装置聚合尾气处理工艺的技术改造

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PVC装置聚合尾气处理工艺的技术改造
发布时间:2022-05-05T09:05:17.285Z 来源:《中国建设信息化》2022年2期作者:任进进
[导读] 本文对华塑公司PVC生产配套的聚合回收系统尾气处理装置,通过技术改造(增加一套变压吸附系统,任进进
(安徽华塑股份有限公司,安徽滁州 233290)
摘要:本文对华塑公司PVC生产配套的聚合回收系统尾气处理装置,通过技术改造(增加一套变压吸附系统,采用氯乙烯尾气分离回收技术装置),使排放气中的氯乙烯和非甲烷总烃指标低于了国家最新排放标准。

关键词:PVC聚合尾气;装置改造;达标排放
华塑公司PVC装置产生的聚合尾气是通过VCM主冷凝器、二级冷凝器串联进行冷凝回收的,其中未冷凝气体和不凝气进入到活性炭尾气吸附处理系统。

正常生产过程中尾气排放量会随回收系统的压力变化而变化,每条生产线平均排放量是50kg/h,最大可以达到200kg/h。

当尾气排放量大于100kg/h时可能会造成排放气中氯乙烯、非甲烷总烃含量不稳定。

本着安全、环保、实用的原则,华塑公司组织实施PVC 聚合尾气处理提标改造项目,在改造完成后通过对PVC聚合尾气深度处理进行研究,使排放气中氯乙烯指标稳定小于10mg/m3,非甲烷总烃指标稳定小于20mg/m3,实现环保达标排放,又能保证产品气中VCM回收率≥99.9%,且提高了经济效益。

国家环保最新排放标准:《烧碱、聚氯乙烯工业污染物排放标准》(GB15581-2016)。

大气污染物特别排放浓度限值:氯乙烯指标小于10mg/m3,非甲烷总烃指标小于20mg/m3。

1.PVC装置聚合尾气处理现状
1.1原尾气吸附处理系统工艺及流程。

华塑公司PVC装置回收系统聚合卸料排放气通过VCM主冷凝器、二级冷凝器串联进行冷凝回收后,未冷凝气体和不凝气即聚合尾气进入到原尾气吸附处理系统。

原尾气吸附处理系统配置两个活性炭吸附塔,在聚合尾气排放到大气之前吸附塔会选择性吸附氯乙烯气体。

处理系统正常运行时一个塔在吸附状态,另一个塔在脱吸状态。

脱吸状态下塔内吸附的氯乙烯气体被真空泵提取返回至回收系统压缩机入口,该气体被压缩、冷凝回收,塔被真空泵抽至微负压。

塔在脱吸后充氮再压缩至常压,使塔内活性炭恢复活性循环使用。

两个吸附塔间歇地按照吸附、脱吸、再压缩的过程循环往复地不断进行。

原尾气处理系统工艺流程,见图1。

1.2原尾气吸附处理系统运行时排放气情况。

PVC装置设计时根据当时的环保要求,原尾气吸附处理系统未考虑聚合尾气中非甲烷总烃成分的回收处理问题,造成环保检测非甲烷总烃排放浓度会出现超标情况(>20mg/m3)。

PVC装置在实际生产过程中,受外界温度、聚合反应状况等因素影响,尾气排放量会随回收系统的压力变化而变化,回收系统压力达到高位时(设计值不高于0.56MPa),至尾气吸附处理系统进气量也会大幅增加,极限情况下会超过尾气吸附处理系统的设计值(100kg/h)。

通过排放气取样口处取样分析得出的数据表明,
当尾气吸附处理系统进气量大于100kg/h时,会造成环保检测氯乙烯排放浓度超标(>10mg/m3)。

排放气中检测数据见表1。

由上述检测数据可以清晰地看到,原尾气吸附处理系统未考虑非甲烷总烃处理且对氯乙烯处理能力不够,聚合尾气排放气中C2H3Cl、非甲烷总烃含量检测数据不稳定,存在超标现象,不能满足国家环保最新排放标准。

经调研发现,国内PVC行业聚合尾气提标改造采用变压吸附系统的厂家较多,且长期安全稳定运行,能够使排放气中的氯乙烯、非甲烷总烃等含量稳定达到新的环保排放标准。

华塑公司准备实施PVC聚合尾气处理提标改造项目,拟增加一套变压吸附系统,采用氯乙烯尾气分离回收技术及成套装置,陕西北元、韩华化学、新疆天业、中盐吉兰泰、山东阳煤恒通、泰州联成等均采用该技术,属于成熟技术,技术风险低。

实施该环保项目,符合产业发展方向、与公司规划相一致,改变行业治理含氯乙烯废气采用活性炭吸附的传统方法。

该方法安全可靠、技术先进、环境友好、经济合理。

2.变压吸附系统处理聚合尾气方法
2.1变压吸附原理。

利用吸附剂对气体组分吸附量随压力变化而变化的吸附特性,加压吸附特定气体分子(聚合尾气中的重组分氯乙烯、非甲烷总烃成分等组分),降压解吸出来这些组分,使吸附剂获得再生,使不同气体得到分离,氯乙烯等组分解析出来回收至系统。

在加压下进行吸附,减压下进行解吸,由于吸附循环周期短,吸附热来不及散失,可供解吸之用,可近似看为等温过程。

2.2新增尾气处理装置流程及工艺。

工艺流程,见图2所示。

工艺过程:原料气即聚合尾气在0.35~0.56MPa、常温下进入本装置。

首先由预处理系统进行洗涤,再经缓冲罐缓冲、流量计计量后,通过回收塔底部KV1阀进入回收塔A101。

在回收塔中,VCM等杂质被吸附剂吸附,未被吸附的微量杂质、氮气等组成的半净化气从回收塔塔顶排出,经缓冲并通过在线氧分仪分析氧含量后,半净化气依次进入E102~E105进行预热,待温度达到设定值后,进入净化器T103进行深度净化,净化器出口的高温净化气与半净化气换热后,最后用循环水冷却至常温后输出界外放空;被吸附的氯乙烯等气体经逆放和抽空步骤解吸出来,作为产品气送去界外进行回收利用。

在预处理工段中,原料气经PG101,从中下部进入预处理器T101,经洗涤后从顶部排出,依次经PG103、PG102、PG104进入预处理器T102,经再次洗涤后,从顶部经PG105进入缓冲罐V101缓冲并分离可能出现的液体,然后进入回收工段。

回收净化工段流程为5-2-2V/VP工艺,即5台回收塔在线运行,任意时刻总有2台回收塔处于吸附步骤,采用2次均压带抽空工艺。

每台
回收塔在一次循环过程中需要经历吸附(A)、第一次压力均衡降(E1D)、第二次压力均衡降(E2D)、逆放(D)、抽空及抽空冲洗(VVP)、第二次压力均衡升(E2R)、氮气升压(NR)、第一次压力均衡升(E1R)及最终升压(FR)等9个工艺步骤。

回收塔压力均衡降的气体用于其它回收塔的压力均衡升。

精脱工段是在回收净化工段正常投用后,启动电加热器E105,缓慢提高电加热器出口温度Ti110。

随着T110温度上升至一定程度,开始在AP116取净化气样分析,根据分析结果进行判断是否氧含量不足,若氧含量充足,继续缓慢提升Ti110温度并进行分析,直到分析达标。

新装置吸附塔采用复合吸附材料KYA1201、KYA1202、KYA1213、KYA1207等,使用寿命长,能对氯乙烯、非甲烷总烃成分吸附和解吸效果好。

采用PLC控制,可实现显示、报警、调节和联锁控制等功能,信号传至仪表柜下位机,上位机则设置于氯碱中控室。

装置内共5台回收塔,每台回收塔在1次循环中均需经历吸附、均降、逆向放压、抽真空、均升、终充等步骤。

5台吸附塔在执行程序的安排上相互错开,构成1个闭路循环,以保证原料气连续输入和产品气不断输出。

新装置投用后取样分析检测数据见表2。

由上表数据可知,采用变压吸附工艺系统的尾气处理装置经过调试、磨合,稳定运行后,放空气中的非甲烷总烃小于5mg/m3,C2H3Cl 含量未检出,回收产品气中C2H3Cl回收率大于99.9%以上。

新装置投用后,可以保证聚合尾气排放气中C2H3Cl、非甲烷总烃含量检测数据稳定不超标,能满足国家环保最新排放标准(《烧碱、聚氯乙烯工业污染物排放标准》(GB15581-2016),大气污染物特别排放浓度限值:氯乙烯指标小于10mg/m3,非甲烷总烃指标小于20mg/m3)。

3.改造后的优势与效果
①PVC聚合尾气处理系统属环保改造,节本增效效果好,也是国家《产业结构调整指导目录(2019年本)》中鼓励类第43、环境保护与资源节约综合利用中的第15条、“三废”综合利用与治理技术、装备和工程的投资改造项目。

②抛弃原有的活性炭吸附尾气装置,改造增加变压吸附系统,优化后的技术工艺更先进、安全可靠,可实现长期稳定性、高负荷地生产。

③改造投资少,“三废”排放量少,满足国家环保最新排放标准,符合清洁生产的环保政策。

④改造后在实现环保达标排放的基础上,还能保证产品中VCM回收率≥99.9%,并有效提高了经济效益。

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