氯乙烯转化器热水自循环节能改造效果综合分析
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第 ４５卷第 ７期 ２０１６年 ７月
当 代 化 工
Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
—
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ＶＯ］．４５． ＮＯ．７ Ｊｕｌｙ， ２０１６
氯 乙烯转化器热水 自循环节能 改造效果综合分析
甘争艳，曾 辉
（新 疆轻 工职 业技 术学 院 ，新疆 乌鲁 木齐 ８３００２１）
摘 要 ：为了保证氯乙烯单体合成反应的转化率 以及触媒的活性 ，氯 乙烯转化器需采用热水强制循 环将 反
应温度控 制在 １００ １８０ ｃＣ之 间。将热水强制循环换热改为热水 自循环换热 ，可节省动力 电消耗 ，同时也导致
单体产量降低 、触媒寿命减短 、触媒升华损失增加等问题 ，对转化器热水 自循环改造进行了综合分析 。
即混 合气 先在 一级 转化 器 中完成 约 ７０％反 应气 体 的 增加生产成本 ；而且 “汽击”现象会使热水管路腐
收稿 日期 ： ２０１ ６－０５—０２ 作者简介： 甘争艳 （１９７１一），女，湖北云梦人，工程师，硕士，２００６年毕业于新疆大学物理化学专业，研究方 向：催化剂的结构与性能。Ｅ－ｍａｉｌ
பைடு நூலகம்
氯化氢和乙炔合成氯 乙烯 ，反应方程式如下 ： 温度过高会是热水管路内产生 “汽击”，可能造成管
Ｃ２Ｈ２＋ ＨＣｌ— Ｃ２Ｈ３Ｃｌ＋ １２４．８ ｋＪ／ｔｏｏｌ
路法兰振动导致热水泄漏 ：反应温度过高会使触媒
为了保证合成反应的转化率 ，采用二级反应 ， 分解 ，含汞量流失速度加快 ，影响触媒的寿命” ，
乙炔与氯化氢混合气体在转化器内反应 ，生成 转化 ，再在二级转化器 中继续转化 ，使转化率到达
氯 乙烯 。放 出大 量热 量导 致温 度升 高 ，温度 升高 会 ９５％以 上 。
导致该反应转化率降低、催化剂寿命减短或失活等 １．２ 合成转 化器 的结 构
问题 ，所以，需依靠转化器壳程中的循环热水移走
关 键 词 ：氯 乙烯转化器 ； 自循环 ；节能改造 ；综合分析
中图分类号 ：ＴＱ ２２１
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １６７１－０４６０（２０１６）０７—１４５８一ｏ３
Ｃｏｍ ｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ａ ｎａｌｙｓｉｓ Ｏｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈ ｏｔ Ｗ ａｔｅｒ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆ０ｒ Ｃｈｌ０ｒｅｔｈｖｌｅｎｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
转化器规格参数 ： ２ ４００ ｘ ４ ７０６，’换热面积 ：
能效 果 。本次 实验 对热 水 自循环 改造 的节 能效 果及 ４００ｍ ，装填 量 ：４．８ｍ 。
其他 影 响进行 了综 合分 析 。
１ 反应原理及设备结构分析
２ 转化器热水循环方式改造
２．１ 改造前 热水 强制循 环 方式
ＧＡＮ Ｚｈｅｎｇ—ｙａｎ．ＺＥＮＧ Ｈ ｕｉ （Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆｌｉｇｈｔ ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｕｒｕｍｑｉ ８３００２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｍｏｎｏｍｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ， ｆｏｒｃｅｄ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｎｅｅｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ １ ００ ℃ ｔｏ １ ８０ ℃ ．Ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅｐｌａｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍ ｐｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｓａｖｅｄ．Ｂｕｔ ｉｔ ｗｉｌｌ ａｌｓｏ ｃａｕｓｅ ｓｏｍ ｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｍｏｎｏｍｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｃａｔａｌｙｓｔ ｌｉｆｅ ｓｈｏｒｔｅｎｉｎｇ，ｃａｔａｌｙｓｔ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔ ｕｒａｌ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｒｃｅｄ ｈｏｔ ｗ ａｔｅｒ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗ ａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｈｌｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ； ｎａｔｕｒａｌ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ； ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ； ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
１．１ 氯 乙烯 单体 合成 反应 特点
热水强制循环依靠动力热水泵 ，将热水通过转
精制 乙炔 与氯 化氢 混合 气经 过两 级冷 却 、过 滤 化 器 的壳程 ，必 须保证 单 台转化 器热 水循环 管路 内
除酸 、预热后 ，送人装有氯化高汞触媒 的前台转化 的水压 ，因此 ，热水泵的选型和数量 ，决定 了转化
氯 乙烯合成转化器材质为碳钢 ，壳体 内排列列
反应热 ，将反应温度需控制在一定范围。以往转化 管 ，列管内装填有氯化高汞触媒 ，壳程内有三层折
器热水循环主要采用热水泵强制循环 ，近年来 ，热 流板及三路热水循环管路 ， 转化器结构见图 １。
水 自循 环 被越来 越 多 的企 业 采用 ，以获得 较好 的节
器 进行 反应 ，再 送入 装有 氯化 高汞 触媒 的后 台转 化 器 内合 成反 应 的进行 情况 。如果 ，热水供 给不 足 ，
器反应生成粗氯 乙烯 。在反应过程 中所放出的热量 单 台转化器 内的温度条件到不到保证 ，转化效率差 ，
通过热 水 强制循 环 或 白循 环 移 出。
将 会使 后续 装 置产 生一 系列 的影 响。 同时 ，如反应
当 代 化 工
Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
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ＶＯ］．４５． ＮＯ．７ Ｊｕｌｙ， ２０１６
氯 乙烯转化器热水 自循环节能 改造效果综合分析
甘争艳，曾 辉
（新 疆轻 工职 业技 术学 院 ，新疆 乌鲁 木齐 ８３００２１）
摘 要 ：为了保证氯乙烯单体合成反应的转化率 以及触媒的活性 ，氯 乙烯转化器需采用热水强制循 环将 反
应温度控 制在 １００ １８０ ｃＣ之 间。将热水强制循环换热改为热水 自循环换热 ，可节省动力 电消耗 ，同时也导致
单体产量降低 、触媒寿命减短 、触媒升华损失增加等问题 ，对转化器热水 自循环改造进行了综合分析 。
即混 合气 先在 一级 转化 器 中完成 约 ７０％反 应气 体 的 增加生产成本 ；而且 “汽击”现象会使热水管路腐
收稿 日期 ： ２０１ ６－０５—０２ 作者简介： 甘争艳 （１９７１一），女，湖北云梦人，工程师，硕士，２００６年毕业于新疆大学物理化学专业，研究方 向：催化剂的结构与性能。Ｅ－ｍａｉｌ
பைடு நூலகம்
氯化氢和乙炔合成氯 乙烯 ，反应方程式如下 ： 温度过高会是热水管路内产生 “汽击”，可能造成管
Ｃ２Ｈ２＋ ＨＣｌ— Ｃ２Ｈ３Ｃｌ＋ １２４．８ ｋＪ／ｔｏｏｌ
路法兰振动导致热水泄漏 ：反应温度过高会使触媒
为了保证合成反应的转化率 ，采用二级反应 ， 分解 ，含汞量流失速度加快 ，影响触媒的寿命” ，
乙炔与氯化氢混合气体在转化器内反应 ，生成 转化 ，再在二级转化器 中继续转化 ，使转化率到达
氯 乙烯 。放 出大 量热 量导 致温 度升 高 ，温度 升高 会 ９５％以 上 。
导致该反应转化率降低、催化剂寿命减短或失活等 １．２ 合成转 化器 的结 构
问题 ，所以，需依靠转化器壳程中的循环热水移走
关 键 词 ：氯 乙烯转化器 ； 自循环 ；节能改造 ；综合分析
中图分类号 ：ＴＱ ２２１
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １６７１－０４６０（２０１６）０７—１４５８一ｏ３
Ｃｏｍ ｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ａ ｎａｌｙｓｉｓ Ｏｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈ ｏｔ Ｗ ａｔｅｒ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆ０ｒ Ｃｈｌ０ｒｅｔｈｖｌｅｎｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
转化器规格参数 ： ２ ４００ ｘ ４ ７０６，’换热面积 ：
能效 果 。本次 实验 对热 水 自循环 改造 的节 能效 果及 ４００ｍ ，装填 量 ：４．８ｍ 。
其他 影 响进行 了综 合分 析 。
１ 反应原理及设备结构分析
２ 转化器热水循环方式改造
２．１ 改造前 热水 强制循 环 方式
ＧＡＮ Ｚｈｅｎｇ—ｙａｎ．ＺＥＮＧ Ｈ ｕｉ （Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆｌｉｇｈｔ ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｕｒｕｍｑｉ ８３００２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｍｏｎｏｍｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ， ｆｏｒｃｅｄ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｎｅｅｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ １ ００ ℃ ｔｏ １ ８０ ℃ ．Ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅｐｌａｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍ ｐｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｓａｖｅｄ．Ｂｕｔ ｉｔ ｗｉｌｌ ａｌｓｏ ｃａｕｓｅ ｓｏｍ ｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｍｏｎｏｍｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｃａｔａｌｙｓｔ ｌｉｆｅ ｓｈｏｒｔｅｎｉｎｇ，ｃａｔａｌｙｓｔ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔ ｕｒａｌ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｒｃｅｄ ｈｏｔ ｗ ａｔｅｒ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗ ａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｈｌｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ； ｎａｔｕｒａｌ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ； ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ； ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
１．１ 氯 乙烯 单体 合成 反应 特点
热水强制循环依靠动力热水泵 ，将热水通过转
精制 乙炔 与氯 化氢 混合 气经 过两 级冷 却 、过 滤 化 器 的壳程 ，必 须保证 单 台转化 器热 水循环 管路 内
除酸 、预热后 ，送人装有氯化高汞触媒 的前台转化 的水压 ，因此 ，热水泵的选型和数量 ，决定 了转化
氯 乙烯合成转化器材质为碳钢 ，壳体 内排列列
反应热 ，将反应温度需控制在一定范围。以往转化 管 ，列管内装填有氯化高汞触媒 ，壳程内有三层折
器热水循环主要采用热水泵强制循环 ，近年来 ，热 流板及三路热水循环管路 ， 转化器结构见图 １。
水 自循 环 被越来 越 多 的企 业 采用 ，以获得 较好 的节
器 进行 反应 ，再 送入 装有 氯化 高汞 触媒 的后 台转 化 器 内合 成反 应 的进行 情况 。如果 ，热水供 给不 足 ，
器反应生成粗氯 乙烯 。在反应过程 中所放出的热量 单 台转化器 内的温度条件到不到保证 ，转化效率差 ，
通过热 水 强制循 环 或 白循 环 移 出。
将 会使 后续 装 置产 生一 系列 的影 响。 同时 ，如反应