氯乙烯精馏装置排污回收的安全技术

氯乙烯精馏装置排污回收的安全技术

刘军

新疆宜化化工有限公司 新疆 昌吉准东开发区 831700

摘要：采用密闭排污回收技术，消除和减少原氯乙烯精馏过程中敞开式排污工艺存在的人员中毒和窒息、火灾、爆炸等风险，达到安全生产的目的。

关键词：氯乙烯精馏；排污回收；生产安全技术

在我国电石法生产PVC的企业中，氯乙烯精馏是制备高纯度氯乙烯单体（VCM）的普遍方法。其工艺流程可简单描述为：利用7℃水、-35℃水将气态氯乙烯冷凝成液态氯乙烯后，利用低沸塔、高沸塔除去乙炔、水、丙烯、二氯乙烷等副产物，再将氯乙烯冷凝成99.99%的精单体送至聚合釜做为生产PVC的原料使用。

氯乙烯精馏过程中除去水分非常重要。因为水分能够水解由氧和氯乙烯生成的低分子过氧化物，产生氯化氢（遇水变为盐酸）、甲酸、甲醛等酸性物质，从而腐蚀碳钢设备并生成铁离子。铁离子存在于氯乙烯单体中后，一方面会使聚合后的树脂色泽变黄或成为黑点杂质；另一方面铁离子的存在还能促进系统中氧和氯乙烯生成过氧化物，后者既能重复上述水解过程，亦能引发氯乙烯的聚合，生成聚合度较低的恶聚氯乙烯，严重时造成精馏塔、聚合汽提塔等设备的盘部件堵塞，而被迫停车、检修，这都会给企业安全生产增加风险。因此，倘若说系统中不可能完全脱除氧的话，那么氯乙烯中的水分（水分在单体中的饱和溶解度达到1100ppm）就必须降低到尽可能低的水平（如﹤100ppm～200ppm），否则将使单体中含有可观的盐酸和铁离子（后两者的含量几乎和水分含量呈比例关系），并造成自聚而堵塞精馏塔。因此，加强精馏装置的相关设备设施排水非常重要。

一、原有工艺流程介绍：

目前，国内有些PVC生产企业精馏装置排污工艺为：依次将压缩机冷却器、压缩机机前总管、机前水分离器、压缩机内缓冲罐、压缩机后冷却器、粗单体槽水分离器、粗单体槽、低塔回流罐、高塔回流罐内等设备设施的冷凝水排至室外敞口收集池后（以下称“排污”），送废水处理岗位。排污频次为1次/小时，系统开车期间排污频次会更高。工艺流程方块图如图1：

图1

注：上方为常压系统，下方为带压系统。

二、原有工艺流程的危险性

（一）参照《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）来定量分析。

依据《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）附录B“爆炸性气体环境危险区域范围典型示例图”B.0.1-10中，废水收集池壁外，半径为3m，地坪上高度为3m，及至表面以上的范围内可划为1区；1区外水平距离半径为3m，垂直上方3m，水平距离半径为7.5m，地坪上高度为3m以及1区外水平距离半径为22.5m，地坪上高度为0.6m的范围内可划为2区。废水收集池进水口成为一级释放源。由此可见，废水收集池周边相关作业是具有很大危险的，尤其是1区范围内的动火作业，爆炸、着火的风险很大。爆炸性气体环境危险区域划分如图2：

图2

（二）对原有工艺流程中排污作业的风险分析评价

原有工艺存在有以下风险：

1、设备设施内的冷凝水排至室外废水收集池后，因压力的变化，会使溶解在水中的氯乙烯释放并扩散，在废水收集池附近形成可燃、有毒气体聚集的空间，继而有可能引发有人员中毒和窒息、火灾、爆炸等安全、环保事故，严重威胁到企业的安全生产。

2、后续工序——废水处理系统，在处理溶解有氯乙烯的废水时，增加人员中毒和窒息、火灾、爆炸的风险。

3、排污过程中由于人为操作失误（如：排污阀开启过大、忘关排污阀、排污阀泄漏等），导致大量氯乙烯单体被排出，由此产生人员中毒和窒息、火灾、爆炸的风险。

在这里，我们采用《作业条件危险性分析评价方法》即：D=LEC法，对精馏排污作业的固有风险进行辨识和评价，根据评价结果可以看出，精馏排污作业属“高度危险作业，要立即整改”。风险分析评价见表1。

表1：精馏排污作业的固有风险

三、排污回收安全技术：

将精馏系统氯乙烯排污废水进行密闭回收，气相收回系统，液相至废水处理系统处理后回收利用。因氯乙烯压缩机前、后系统压差较大，故将常压段和带压段分段进行回收。

（一）常压系统：机前总管、机前冷却器、机前水分离器、压缩机缓冲罐排水阀常开利用位差进入低压密闭分离罐，分离罐气相接入机前总管预留口1，液相根据液位使用泵组1送至废水处理装置。因氯乙烯在水中的溶解度随温度的升高而降低，故分离罐采用外盘管热水/蒸汽加热，利用自调阀实现对分离罐内温度控制，以便于将溶解在水中的氯乙烯释放出来，通过气相平衡管道进入机前总管回收至精馏系统使用。如：图3

图3

（二）带压系统：机后冷却器、粗单体槽水分离器、粗单体槽、低塔回流罐、高塔回流罐排水进入带压的密闭分离罐，分离罐气相接入机前总管预留口2，液相根据液位使用泵组2送至废水处理装置。分离罐外壁同样设有加热盘管，不同的是：带压系统分离罐上设置有安全阀、气相调节阀、切断阀，并于机前总管压力设置联锁，在排污过程中可通过调节阀调节压力，异常情况切断阀紧急切断，保证机前系统不超压。如：图4

图4

此工艺的投用将精馏废水收集设施从爆炸性气体环境危险区域1区变为2区，安全性增高。

（三）工艺改造后的作业风险分析

采用《作业条件危险性分析评价方法》对工艺改造后精馏排污作业的固有风险进行辨识和评价，根据评价结果可以看出，精馏排污作业由改造前的高度危险作业下降为稍有危险作业，作业安全有了保障，本质安全化得到显著提升。风险分析评价见表2。

表2：精馏排污作业的固有风险

四、结束语：

本次技术改造将精馏系统的排水由敞开式排放变为密闭式排放，并回收废水中溶解的氯乙烯和乙炔，使得氯乙烯精馏装置的排污系统由“爆炸性气体环境危险区域1区” 变为“爆炸性气体环境危险区域2区”，由“高度风险，要立即整改”变为“稍有风险，可以接受”。此回收技术既消减排污过程中的安全隐患，提高氯乙烯精馏生产的安全性，又可以降低单体消耗，消除环保影响，符合安全、环保要求。

写在最后，企业在发展的过程中，仍需通过技术革新，不断地提高生产装置的本质安全化，这样可以极大降低发生生产安全事故的几率，保障生命和财产安全，达到和谐发展的目的。

参考文献：1.《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）

             2.《作业条件危险性分析(LEC)法》

作者简介：刘军（1981-） 男 湖北宜化集团烧碱高级工程师 现任新疆宜化化工有限公司氯碱分厂副总工 新疆昌吉州准东开发区  831700

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