第42卷第8期聚氯乙烯Vol. 42, No.82014年8月Polyvinyl ChlorideAug. , 2014[裝置與設備]新型氯乙烯轉化器的應用實效曹戰(zhàn)國,李志安”,佟永剛”，盧秉威‘(1.唐山三友氯堿有限責任公司,河北唐山063305;2.沈陽化工大學,遼寧沈陽110142 ;3.沈陽化工股份有限公司,遼寧沈陽110026;4.沈陽陸正重工集團有限公司,遼寧沈陽110144)[關鍵詞]氯乙烯;轉化器;產能;汞觸媒;乙炔;氯化氫摘要]匯總新型氯乙烯轉化器的實際運行結果。新型轉化器與常規(guī)轉化器比較, 單臺生產能力可以提高50%以上,節(jié)省汞觸媒30%以上,為提高轉化器產能、降低汞消耗、減少汞污染開辟了- -條新途徑。采用新型氯乙烯轉化器具有極大的社會效益和經濟效益。[中圖分類號] TQ325.3;TQ052[文獻標志碼] A[文章編號] 1009 -7937(2014 )08 -0034 -03Application effects of novel vinyl chloride convertersCAO Zhanguo'，LI Zhian2，TONG Yonggang'，LU Bingwei'(1. Tangshan Sanyou Chlor - Alkali Co. , Ltd. , Tangshan 063305，China;2. Shenyang University of Chemical Techenology ，Shenyang 110142，China;3. Shenyang Chemical Industry Co.，Ltd. , Shenyang 110026, China;4. Shenyang LZ Manufacturing Co. , Ltd. , Shenyang 110144，China)Key words: VCM ; converter; production capacity ; mercury catalyst; acetylenc ; hydrogen chlorideAbstract: The actual operation results of novel vinyl chloride converters were summarized. Com-pared with a conventional vinyl chloride converter, a novel vinyl chloride converter could increase produc-tion capacity by more than 50% , save the mercury catalyst consumption by more than 30%，and thus anew way was offered to increase production capacity, reduce mercury consumption and decrease mercurypollution. The adoption of this kind of novel converter had great economic benefits and social benefts.我國目前采用電石乙炔法原料路線生產PVC公司(以下簡稱沈陽化工)、新疆天業(yè)(集團)有限公的產量占全國PVC總產量的75%以上。在電石乙司、唐山三友氯堿有限責任公司(以下簡稱唐山三友)炔法氯乙烯生產中,存在兩大問題:①需采用汞觸等單位投人使用。近3年的實際運行結果證明:這種媒,造成汞資源消耗;②需要轉化器設備,目前單臺新型轉化器與常規(guī)轉化器比較,單臺生產能力可以提.轉化器產能低下,造成設備數(shù)量多、投資大、維護管高50%以上,同時節(jié)省汞觸媒30%以上,確實是- -種理困難、能源消耗過多等問題。針對電石乙炔法生產氯乙烯存在的問題,從核高效節(jié)能產品,為提高單臺轉化器的產能、降低汞消心設備入手,國內已經開發(fā)出一種新型轉化器(發(fā)耗、減少汞污染又開辟了一條新的途徑,無疑對節(jié)省明專利:高效環(huán)形流氯乙烯轉化器;專利號:ZL 2011汞資源和節(jié)能環(huán)保都有著極其重大的意義。1 0180548.5),可以使電石乙炔法氯乙烯生產中存1新型轉化 器實際運行結果匯總在的兩大問題得到很大的緩解。1.1沈陽化工新型轉化 器運行情況匯總新型轉化器與常規(guī)轉化器比較,其總體結構、外2011年3月,在沈陽化工PVC分廠更換1臺新形尺寸列管數(shù)、列管長度等都沒有變化,僅在常規(guī)轉型轉化器,此轉化器替換原二段35"轉化器。同時，化器.上增設了高效核心構件,即構成新型轉化器。新二段21"常規(guī)轉化器更換新觸媒,與新型轉化器35*型轉化器的理論研究和工作原理等已在參考文獻[1]中介紹。這種新型轉化器已經在沈陽化工股份有限進行運行中國煤化工示。YHCNMHG[收稿日期] 2014-02 -19[作者簡介]曹戰(zhàn)國(1962- -),男,高級工程師,現(xiàn)任唐山三友氯堿有限責任公司生產副總經理。34.第8期曹戰(zhàn)國等:新型氯乙烯轉化器的應用實效表1沈陽化工新型轉化器 與常規(guī)轉化器2013年2月1日(裝入新觸媒)同時投入運行,至2013在二段運行情況對比年9便換觸媒,連續(xù)運行5400 h,更換觸媒后又繼續(xù)Table 1 Comparison of running conditions between運行,運行記錄匯總見表4。a novel converter and a conventional converter used as表3唐山三友新型轉化器與常規(guī)轉化器stage two reactor in Shenyang Chemical Industry Co. , Ltd.在前臺(一段)運行情況常規(guī)轉化器(1")新型轉化器(35)Table 3Running conditions of a novel converter列管內最高溫度/C65155and a conventional converter used as stage one轉化氣體平均流量/(m'/b)2066reactor in Tangshan Sanyou Co. , Ltd.轉化氣體最高流量/(m/h)501 050乙炔轉化率/%8.799.1新塑轉化毒(前臺10")常規(guī)轉化委(前臺11)連續(xù)運行時間/85列管內最高溫度/心13517092~96注:21"常規(guī)轉化器運行2 296h后,2011年7月4日觸媒鄜倒到冷卻水進口溫度/心冷卻水出口蘊度/心C100-10594 -102-段31"新型轉化器上。35"新型轉化器從2011年3月23日開始運轉化氣體罕均流量/(m'/h)950940行至2012年3月20日,連續(xù)運行8 589 h,觸媒壽命為8 589 ho轉化氣體兼高流量/(=*/6)11002011年7- -10 月,先后在沈陽化工PVC分廠注:沒有檢驗出口氣體乙炔含量。轉化- -段安裝4臺新型轉化器,編號為31".8"、2"和表4唐山三友新型轉化器與常規(guī)轉化器15"。根據(jù)實際運行記錄,新型轉化器與常規(guī)轉化器在后臺(二段)運行情況對比情況如表2所示。Table4 Running conditions of既2沈陽化工新型轉化器與常規(guī)轉化器a novel converter and a conventional converter used在一段運行情況對比as stage two reactor in Tangsban Sayou Co. , Ltd.Table 2 Comparison of running conditions between項目新型轉化器(后臺10"常規(guī)轉化器(后臺11")160stage one reactor in Shenyang Chemicnl Industry Co., Lid.冷卻水進口溫度/C92-9692 ~96冷卻水出口溫度/心100-105 .94-102營規(guī)轉化器新型轉化器新型轉化器00(319)(15)轉化氣體平均盤/(m/h)671552轉化氣體最高該量/(m'/b)13000_轉化氣體平均流量/(m2/h)306210注:出口氣體乙炔合量小于2% (體積分數(shù))。轉化氣體最高流量/(2/h)8672s02新型轉化 器奇特功效分析ss連續(xù)運行時間/b2 9006 1046 9932.1單臺產 能對比分析觸媒壽命/h5 5008 4009 229從表1和表2中可見:常規(guī)轉化器的單臺氣體注:新塑轉化器8*和2°由于泄翻檢修,沒有連續(xù)運行;截至2012出口總流量均在350 m'/h以下,新型轉化器單臺氣年9月1日,15"轉化器仍在運行。以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計至2012年9月1日。2012年又安體出口總流量均在600 m'/h以上。保守地估算,常裝4臺新型轉化器,運行效果同上述轉化器基本相同。規(guī)轉化器單臺氣體出口總流量按390 m'/h計,新型沈陽化工新型和常規(guī)轉化器的規(guī)格參數(shù)為:DN轉化器單臺氣體出口總流量按600 m/h計,則新型2 400 mm,列管長L=3 000 mm,列管規(guī)格轉化器相對于常規(guī)轉化器單臺氣體出口總流量(即單臺產能)至少提高53%。φ57 mm x3.5 mm,列管數(shù)量618根。表3和表4中的數(shù)據(jù)是根據(jù)每日運行記錄數(shù)據(jù)歸1.2唐山三友新型轉化 器運行情況匯總納整理的總體平均結果。瞬時流量的差異沒有明顯顯2013年1月,唐山三友在PVC第2期氯乙烯轉示出來,運行一段時間后新型轉化器和常規(guī)轉化器的化工段升級改造2臺新型轉化器,設備位號為:前臺流量就基本相等了,即進氣閥門全部打開后,各轉化器(一段)10*和后臺(二段)10";作為對比的常規(guī)轉化的流量就基本-致。但從表1和表2中可看到:新型器位號為:前臺(一段)11"和后臺(二段)11"。轉化轉化器的冷卻水回水溫度均高于常規(guī)轉化器的回水溫器參數(shù)為:D、2800 mm,列管長L=30000 mm,列管度,回水溫度高,說明反應劇烈,轉化率高，即產量高。規(guī)格φ57 mm x3.5 mm,列管數(shù)量927根。常規(guī)轉化器冷卻水進出口溫差為2 ~6 C,新型轉化器前臺10"和11"轉化器于2013年1月18日(裝入冷卻水進出中國煤化工簽提高的幅度為后臺翻倒的觸媒)同時投入運行,至2013年6月便換觸(10 -6)/6CNMH G熱量多,也即轉媒,連續(xù)運行3 300 h以上,更換觸媒后又繼續(xù)運行,運化放熱量多,表明當流量相近時,新型轉化器轉化率行記錄數(shù)據(jù)歸納整理見表3。后臺10*和1轉化器于高,相對于常規(guī)轉化器可提高66%以上。35裝量與設聚氯乙烯2014年新疆天業(yè)(集團)有限公司于2011年9月訂制根據(jù)轉化器運行數(shù)據(jù),常規(guī)轉化器觸媒總壽命4臺新型轉化器(DN2400mm和D、3200mm各2約為8000 h,單臺轉化器裝填觸媒量為3 334.2 kg, .臺) ,2013年1月陸續(xù)投人運行,結果表明:新型轉按原設計單組轉化器平均乙炔流量為260 m'/h計,化器相對于常規(guī)轉化器的單臺產能確實提高(詳細那么2臺常規(guī)轉化器運行8 000 h生產氯乙烯量為:運行記錄尚未匯總)。260/356 x8 000 =5 842.7 (t)。2.2節(jié)省 汞觸媒計算分析則常規(guī)轉化器生產1 t氯乙烯消耗觸媒量為:2.2.1氯乙烯產量與乙炔流量的關 系3 334.2 x2/5 842.7 =1.141 3(kg)。已知:乙炔的分子質量A =26 g/ mol,氯化氫的分(2)新型轉化器觸媒消耗量。子質量B=36.5 g/mol, 氯乙烯的分子質量AB =62. 5新型轉化器觸媒壽命暫時取與常規(guī)轉化器相等g/mol,氣體摩爾體積V =22.22 L/mol,則1 h生產1 t(至少相等),即總壽命取8000 h;單臺轉化器裝填氯乙烯所需乙炔量為:1000/AB XA =1 000/62.5 X觸媒量為3 073.2 kg;單臺轉化器平均乙炔流量取26 =416 (kg) ;合乙炔流量:416/26 x22.22 =356 (m' )。常規(guī)轉化器的1.5倍,即260 x1.5 =390 (m'/h),2.2.2沈陽化工轉 化器汞觸媒消耗量計算那么2臺轉化器運行8000 h生產氯乙烯量為:(1)常規(guī)轉化器觸媒消耗量。390/356 x8 000 =8764 (t)。根據(jù)沈陽化工運行數(shù)據(jù),原常規(guī)轉化器觸媒總則新型轉化器產1 t氯乙烯消耗觸媒量為:壽命(一段和二段累計觸媒壽命)為5000~6 0003 073.2 x2/8 764 =0.701 3 (kg)。h;單臺轉化器觸媒裝填量為2 223.1 kg; 原設計乙(3)新型轉化器與常規(guī)轉化器比較。炔總流量為300 m/h,15組轉化器(一段和二段從上面分析計算可見:新型轉化器相對于常規(guī)各15臺串聯(lián)),每2臺平均乙炔流量為200 m'/h,轉化器可節(jié)省觸媒(1.141 3 -0.701 3)/1.141 3 =實際運行乙炔總流量不超過2 900 m'/h,從表1和38.55%,達38%以上。表2中也看到單組轉化器出口總流量(含乙炔、氯3結語化氫氯乙烯)均不超過390 m'/h,按390 m'/h計實際運行表明新型轉化器具有如下優(yōu)點。算,進口處乙炔流量最大為190 m'/h。取乙炔流量(1)新型轉化器與常規(guī)轉化器在轉化--段和轉190 m'/h,觸媒壽命(上限)6 000 h,那么2臺常規(guī)化二段上的運行數(shù)據(jù)(如溫度和流量等參數(shù))變化轉化器運行6000 h生產氯乙烯量為:趨勢是一致的,即在轉化一段和轉化二段,新型轉化190/356 x6 000 =3 202.2(t)。器都比常規(guī)轉化器轉化率高,而且提高幅度- -致。(2)新型轉化器在使用過程中，反應狀態(tài)非常2 223.1 x2/3 202.2 =1.388 5(kg)。平穩(wěn),溫度波動范圍小,而且單臺轉化器在較大流量下仍能達到較高的轉化率。按沈陽化工運行數(shù)據(jù),新型轉化器二段觸媒壽(3)新型轉化器與常規(guī)轉化器,在外形及安裝尺命達8589 h(見表1),二段常規(guī)轉化器加- -段新型寸都不改變的情況下,單臺產能可以提高50%以上。轉化器觸媒總壽命為8400~9229h(見表2);從表(4)新型轉化器在進氣量增大的情況下,與常1和表2中看到單組轉化器出口總流量(含乙炔、氯規(guī)轉化器比較,觸媒壽命沒有縮短,反而有所延長?；瘹?、氯乙烯)最低為610m'/h。取乙炔流量300(5)新型轉化器大大降低了汞觸媒消耗量,相m'/h,觸媒壽命取8 000 h,那么2臺新型轉化器運對于常規(guī)轉化器可節(jié)省汞觸媒30%以上。行8 000 h生產氯乙烯量為:(6)新型轉化器列管內觸媒不易結塊。300/356 x8 000=6 741.6 (t)。理論研究和實踐均證明:新型氯乙烯轉化器與則新型轉化器生產1 t氯乙烯消耗觸媒量為:常規(guī)轉化器比較,單臺能提高產能50%以上,降低.2 223.1 x2/6 741.6 =0. 659 5( kg)。汞觸媒消耗30%以上。因此,無論是新建、擴建電石法PVC項目,還是對現(xiàn)有裝置改造,采用新型氯乙烯轉化器都具有極大的社會效益和經濟效益。轉化器可節(jié)省觸媒(1.3885 -0. 659 5)/1.388 5 =參者文獻152.5%,達50%以上。[1]李志安,戶中國煤化工氯乙烯轉化器2.2.3唐山三友轉化器汞觸媒消 耗量的研究與;MYHCNMHG2):36-38.[編輯:陳立春]36.