PVC离心干燥能源与水资源的综合利用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 189 PVC 离心干燥能源与水资源的综合利用 张路路 华阳集团（山西）树脂医用材料有限责任公司，山西 晋中 030600 摘要：摘要：随着 PVC 生产工艺水平的提升，通过提高 PVC 离心干燥能源和水资源的综合利用率，可以在减少环境排放量的基础上有效节省成本。在 PVC 离心干燥处理时会产生一定量的母液水以及蒸汽冷凝水，需要提前设计一些平衡的利用措施，不断提高母液水以及蒸汽冷凝水的实际利用率，调配管理好电能和蒸汽热能利用的比例，从而在减少 PVC 干燥处理过程中蒸汽损耗量以节省成本。本文首先分析 PVC 生产工艺的发展历程，其次探讨 PVC 离心干燥能源与水资源的综合利用方式，以期对相关研究产生一定的参考价值。关键词：关键词：PVC 离心干燥能源；水资源；综合利用 中中图分类号：图分类号：TQ325 0 引言 在 PVC 生产工艺水平不断提高的背景下，合理使用电石法以及乙烯法，能够进一步提升水资源的实际利用率。因此工作人员需要提高对 PVC 离心干燥处理过程的重视程度，尽量提升水资源以及能源的综合利用率，规划设计 PVC 离心干燥产物综合利用方案，从而在节省离心处理成本的同时提高PVC离心处理质量。1 PVC 生产工艺的发展历程 常用的 PVC 生产工艺主要由电石法以及乙烯法构成，在采取电石法时需要运用的原料主要是煤炭，这类PVC 产业一般分布存在于我国西部煤炭资源比较丰富的地区。乙烯法主要将石油乙烯作为生产原料，这类企业大都分布在沿海进口原油、二氯乙烷、氯乙烯比较丰富的地区。由于我国在能源资源结构方面具有富煤贫油少气的特点，电石法 PVC 产能、PVC 产量在我国占据至关重要的作用，但是使用电石法 PVC 能耗损失明显高于乙烯法 PVC，通过提高 PVC 生产环节中能源和水资源的综合利用率，减少 PVC 生产能耗，能够促使 PVC 生产企业实现可持续发展目标。悬浮聚合 PVC 生产环节形成的离心母液水存在微量 PVC 颗粒、矿物油以及助剂残留物，会增加聚合投料的回用风险，部分地区存在水资源匮乏问题，因此很多 PVC 生产企业开始积极探索离心母液回用技术，能够在降低环境影响的基础上节约利用很多水资源1。在 PVC 干燥处理的过程中，会损耗很多热能以及电能，还会形成一些热量比较大的蒸汽冷凝水，借助离心母液水以及蒸汽冷凝水的热量，可以及时调配管理好电能和蒸汽热能的比例，能够有效减少 PVC 干燥处理时的蒸汽损耗量，具有节省成本的应用优势。部分企业使用了特种悬浮法 PVC 安全装置，及时使用 PVC 旋风干燥工艺展开干燥处理，经过优化改造，综合利用干燥过程的能源以及水能源，能够获得比较好的干燥处理效果。2 PVC 离心干燥水资源 在使用旋风干燥技术进行离心干燥处理时，水资源主要包括离心母液水、机封水以及蒸汽冷凝水，机封水能够通过循环泵中实现循环冷却目标，会损耗一部分电能以及冷却水冷量，但不会由于排放对环境产生污染影响。2.1 离心母液水 2.1.1 离心母液水的形成情况和特征 在采用悬浮聚合生产时，应该将 VCM 油滴悬浮到水相介质内，在引发剂自由基影响下，VCM 将会在油滴内部出现聚合反应，产生 PVC 浆料，水在聚合处理时具有介质分散作用、传热作用、助剂溶解作用，在顺利完成聚合反应后，需要借助水对设备、管道中残存的PVC 树脂颗粒进行冲洗处理，形成含有大量水的 PVC 浆料，在离心脱水处理中会产生一些 PVC 湿料，形成存有质量分数处于 70%75%的离心母液水和质量分数处在 25%30%的 PVC 树脂，浆料在离心机分离处理时会形成 PVC 树脂和离心母液水2。离心母液水具有水量比较大的特点，每生产加工 1中国科技期刊数据库 工业 A 190 吨的 PVC 需要使用 3 吨到 4 吨的去离子水，离心母液水的硬度相对比较小、氯根含量比较少、浊度相对而言比较高、有机物浓度相对比较低，降解处理难度较大，COD 大都处 100200mg/L 的范围内，离心母液水的温度相对比较高，一般会达到 70 摄氏度左右，其中存有一些聚合反应残留的助剂，若是离心母液水黏附到设备上，清理难度比较大。2.1.2 离心母液水的利用方式 由于离心母液水中存在微量悬浮物以及难以进行降解处理的有机物，尚未达到污水的直接排放要求，需要经过处理以后方可进行排放和利用。常使用的母液水处理方式主要包括物理法、生物法以及化学法，但是简单处理后难以达到聚合生产要求。技术人员若是使用斜板块沉槽以及气动连续式砂滤器，能够及时对母液水展开预处理工作，离心机离心处理形成的离心母液水以及干燥气体，在经过洗涤后会产生一些洗涤水，即可使用 DCS 控制斜板进行沉淀处理、砂滤处理，能够自行完成 PVC 颗粒物分离处理工作。软水在聚合处理后，在母液水应该相继开展沉降砂滤处理、换热冷却处理，在顺利完成精过滤处理后，可以借助高压清洗水清理糊树脂，然后再展开预处理工作和生化处理工作，处理好的水可以用在热电厂中。在展开预处理时，部分离心母液水和投料去离子水在经过换热处理以后，温度能够达到 35 摄氏度到 40 摄氏度，使用循环冷却水即可优化离心母液水的温度，温度可以调整到低于 30 摄氏度的状态，然后使用厚度为1 微米的袋式过滤器进行精滤处理，将其用来清洗糊树脂聚合釜，余下的离心母液水在经过冷却塔降温处理之后，可以使用生物接触氧化深度处理方式，在 COD 低于 20 mg/L 的时候，能够作为备热电厂和厂区绿化用水3。通过进行 PVC 干燥处理，能够顺利产生离心母液水，可以折合很多 PVC 聚合釜清洗用水，若是运用精滤离心母液水代替去离子水，能够节省很多生产成本。糊树脂清洗水在历经预处理之后，会合 SPVC 干燥处理产生的离心母液水一同进入到生化处理单元之中，有助于进一步提升水资源的实际利用率。2.2 干燥蒸汽冷凝水 2.2.1 蒸汽冷凝水的形成方式和特征 PVC 树脂干燥主要是将蒸汽作为热源加热空气，在热空气和 PVC 湿物料产生直接接触时，PVC 表层水分、内部水分会慢慢蒸发掉，在蒸汽释放热量的过程中，会产生凝结一些蒸汽冷凝水，确保凝结的蒸汽冷凝水将会和蒸汽损耗量处于质量守恒状态4。在使用不同干燥器进行 PVC 干燥处理时，蒸汽损耗量存在一定差异性，一般情况下，PVC 旋风干燥技术蒸汽损耗量明显高于沸腾床技术，其中凝结蒸汽冷凝水涵盖的热量会占据总热量的 1/5-1/2，凝结水具备温度比较高、水质比较好，不能够顺利进行软化处理的特点，将其直接运送至回锅炉中，将会和过热蒸汽一同产生二次蒸汽，能够在节省能源损耗量的基础上减少水资源排放量。2.2.2 蒸汽冷凝水的利用方式 管理人员在将 PVC 干燥热源作为自备电厂的过热蒸汽，可以将原本的蒸汽减温用水更改为常温去离子水，直接将干燥蒸汽冷凝水用作干燥床夹套中运用的保温循环水，经过研究可以发现，10 万 t/a 旋风干燥床的蒸汽损耗量可以达到 58t/h，从加热器中排放出来的冷凝液主要是内含蒸汽的过热水，干燥床可利用热量比较少，冷凝水罐的水温能够达到 100 摄氏度。蒸汽冷凝水和蒸汽的成分大体相同，一般不会对蒸汽、管道质量产生不利影响，因此工作人员可以将PVC 干燥处理产生的蒸汽冷凝水运用到换热站中产生的新蒸汽。相对而言，热水减温用量明显多于冷水减温用量，如果减温用水量不足，可以使用冷去离子水补充水量。在利用 PVC 干燥蒸汽冷凝水时，形成的蒸汽冷凝水能够顺利吸收热蒸汽的热量，可以将其直接转化为饱和水蒸气，能够在降低去离子水应用量的基础上充分运用蒸汽冷凝水热量，即可使干燥蒸汽冷凝水实现零排放目标。3 PVC 离心干燥的能源 在 PVC 离心干燥处理时，电能以及蒸汽热能会慢慢被消耗掉，在电能应用过程中具有清洁效果、无污染特点，可以使风能、太阳能、核能顺利转化为电能、蒸汽热能，应用费用相对比较少。蒸汽热能一般是从化学能转换而来，可能会形成一些污染物以及温室气体，在对定量 PVC 料饼展开离心脱水干燥处理时，随着水含量的增多，离心机承受的负荷会越来越小，离心机的电耗损失会随之降低，水分蒸发量随之增多，损耗的蒸汽热能比较多，在热风温度达到一定程度时，风量会渐渐中国科技期刊数据库 工业 A 191 增多，此时风机的电能损耗量会随之增大。通过提高 PVC 离心干燥热能和蒸汽热能的综合利用率，便于控制能源消耗量和成本，相关工作人员需要在生产环节开展 PVC 料饼含水率的能效验证工作、能效测试工作，能够设计出可行性更高的离心干燥能耗控制方案，若是采取特种悬浮法进行 PVC 树脂离心干燥处理时，使用 2 个型号为 TRH-084 的离心机，保证离心机处于一开一备状态，能够顺利完成 PVC 浆料脱水处理工作，即可使用 15t/h 的 PVC 干基、通用料计，不断提高离心机的离心处理能力5。在投料处理时水油比控制要求比较高，管道出料要求、设备冲洗要求比较高，每种特种树脂釜的出料量大致能够达到 85 立方米，投料量最大能够达到 17 釜，将汽提塔的进料量控制为每小时 60.2 立方米，将汽提塔冲洗水置于出料槽内，将机械密封水置于混料槽中，还需要平衡处理好离心机的进料量。在展开 PVC 离心干燥测试时，工作人员应该使用通用的 5 型树脂，需要提前统计分布各种水含量的滤饼干燥温度以及进料量参数信息，全面分析离心机电流、引风机电流、鼓风机电流的蒸汽损耗量，在离心机处在单机运行状态时，及时使用螺旋输送器提取滤饼，滤饼的含水质量分数一般会处在 2529%的范围内。随着水含量的增多，干燥蒸汽损耗量也会随之增多，在进料流量提高到每小时 62.3 立方米的时候，干燥蒸汽调节阀将会处于 100%开放状态，此时流量难以切实满足产品控制要求，需要提前准备离心机备用机，使得两台离心机在进料方面处于平均分配状态，便于测试分析离心机的处理能力。在完成测试后，需要对比分析单机运行和双机运行的能耗损失，确保离心机在处于双机运行状态时，进料量的流量可以达到每小时 65.2 立方米，滤饼含水量质量分数一般会处于 19%23%的范围内，在蒸汽阀位开度处于 60%的时候，能够切实满足工艺操作需要，在流量已经被提高到每小时70立方米时，检查蒸汽阀位、蒸汽温度是否可以达到工艺要求。在离心机以及鼓风机电源处于低压380伏的时候，引风机电源处于高压状态时，压力能够达到 10 千伏，在树脂开展 PVC 离心干燥处理时，蒸汽和电能损耗占据的成本比较多，同时使用多个离心机，不但会增加载荷量，而且会使清洁能源中的电能比例增多，有助于减少蒸汽热能的应用量，能够在一定程度上降低蒸汽热能的应用比例，从而不断减少成本损耗量。在蒸汽热能应用过程中，主要是将石化能源作为主要原材料，能量利用率相对比较小，在进行能量转化处理的过程中将会形成很多污染气体以及温室气体，如果能够在提稿蒸汽热能实际利用率的基础上减少污染物排放量，将确保化工企业能够顺利实现清洁生产目标6。4 PVC 离心干燥能源与水资源的综合利用方式 企业应该结合 PVC 生产状况积极解决外排和浪费问题，充分考虑条件限制性因素，充分运用各种资源，但是 PVC 行业中的技术人员以及专家也在一直在探索这类内容、积极解决外排浪费情况，在专家学者的共同研究下不久的将来寻找到经济适用性比较高的水处理技术以及水资源平衡管理方案。在能源利用方面可以使用可再生资源和清洁资源代替不可再生资源、非清洁资源，通过提高资金投入量，能够进一步提高资源利用率，能够顺利建立资源节约型企业、环境友好型企业，对于促进企业的可持续发展。在 PVC 生产环境进行资源利用时，应该充分考虑各个生产环节的基本情况，保证这些资源能够在生产链内实现循环再利用得以实现具有资源的利用应用优势。4.1 冷却水综合利用方式 在 PVC 装置早期运行阶段，空压机和合成单体压缩机使用的冷却水主要以地下生水为主，在用完这类水以后可以及时将其排放到地沟之中，使其能够经过下水直接排放到污水处理厂内。在成本意识不断提升的背景下，减少水资源损耗量能够有效起到降低能源成本的作用。若是将合成水以及空分水一同进行排放，用水泵将会在乙炔工段内使水资源实现二次利用目标，部分水可以慢慢加入到次氯酸钠储槽内部进行补水处理，也可以将冷却水运用在发生器加水环节中，从而能够节省大量的水资源。4.2 渣浆回收水的综合利用方式 部分企业在使用 PVC 离心干燥处理技术时，乙炔发生器底部位置排出的废渣、溢流产生的渣浆会经由渣浆泵直接排放到废弃厂区之中，如果采取浓缩分离技术对渣浆展开浓缩分离处理，并进行固液分离处理，上清液以及尾气可以进行回收处理7。中国科技期刊数据库 工业 A 192 5 结论 综上所述，在 PVC 离心干燥处理时，需要尽量提高能源与水资源的综合利用率，规划设计好离心母液水的利用方式、蒸汽冷凝水的利用方式、冷却水的利用方式、渣浆回收水的利用方式，通过提升这些资源的实际利用率，从而不断减少PVC离心干燥产物的损耗量，对于缩减 PVC 企业生产成本具有很大促进作用。参考文献 1刘强，徐向平，魏自强.PVC 离心母液水处理系统的优化与改进J.聚氯乙烯,2022,50(07):34-36.2蔡芬芬，马振英.PVC 离心母液废水处理工程实例J.工业用水与废水,2022,53(01):69-71.3朱琴，吕鸿，李亚文，赵乾祖,张有麟.PVC 离心母液处理及回用技术J.聚氯乙烯,2021,49(05):42-44.4王广斌，田智龙，孙志刚，梁多奇,万永亮.PVC 离心 母 液 处 理 技 术 的 研 究 与 应 用 J.聚 氯 乙烯,2020,48(11):30-32.5任进进.PVC 离心母液的回用研究J.聚氯乙烯,2020,48(08):38-39.6汪海位，韩忠良，邹磊，马宝琪，张璇.PVC 离心干燥 能 源 与 水 资 源 的 综 合 利 用 J.聚 氯 乙烯,2019,47(12):35-38.7荆盼龙.30 万 t/a PVC 离心干燥系统优化改造J.中国氯碱,2018(12):18-20.