聚氯乙烯精餾系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能減排的研究.pdf

1、聚氯乙烯(PVC)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可或缺的重要原材料，由氯乙烯單體(VCM)聚合而成。目前我國(guó)PVC分離提純過程普遍存在分離效率低、產(chǎn)品純度差、能耗高、操作控制不穩(wěn)定、高附加值釜液未有效回收。對(duì)于以上關(guān)鍵技術(shù)難題，本文從工藝流程、能量集成、過程控制三個(gè)方面著手，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)年產(chǎn)40萬(wàn)噸PVC的精餾系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析、能量集成優(yōu)化以及動(dòng)態(tài)控制，得到最優(yōu)的工藝參數(shù)、換熱網(wǎng)絡(luò)和控制方案，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。
　　根據(jù)熱力學(xué)一致性

2、檢驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了氯乙烯(VCM)-二氯乙烷(EDC)體系汽液相平衡(VLE)數(shù)據(jù)的可靠性。對(duì)NRTL、WILSON、UNIQUAC熱力學(xué)模型的交互作用參數(shù)擬合回歸，通過比較發(fā)現(xiàn)NRTL模型的模擬數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均相對(duì)偏差最小。同時(shí)用回歸后各個(gè)模型的計(jì)算數(shù)值與工程采集值對(duì)比，驗(yàn)證了NRTL模型可以準(zhǔn)確的模擬VCM-EDC體系。
　　對(duì)低沸塔(TQ201)、高沸塔(TQ202)和高沸物回收塔(TQ203)進(jìn)行模擬優(yōu)化。通過單因素靈敏

3、度和正交試驗(yàn)的分析得到TQ201、TQ202塔的最佳工藝參數(shù)，包括操作壓力、進(jìn)料狀態(tài)、進(jìn)料位置、回流比及餾出比。結(jié)果表明TQ201塔回流比由5.0降為3.6，節(jié)能28.0％; TQ201塔回流比由1.0降為0.6，節(jié)能40.0％。VCM產(chǎn)品純度達(dá)到99.999％，低沸點(diǎn)雜質(zhì)含量小于1 ppm，高沸點(diǎn)雜質(zhì)含量小于3 ppm。同時(shí)，冷卻介質(zhì)由32℃循環(huán)水替代5℃冷凍水，節(jié)省了電耗。兩塔共節(jié)約操作費(fèi)用3472.1萬(wàn)元/年。TQ203塔采用恒回

4、流比式間歇精餾，通過分析塔頂、塔釜及儲(chǔ)罐成分隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化，產(chǎn)品收益、操作費(fèi)用和經(jīng)濟(jì)效益的影響因素，得到最佳塔板數(shù)、回流比和操作周期。最終得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.9％的氯乙烯、質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.0％的二氯乙烯和二氯乙烷，年經(jīng)濟(jì)效益為735.3萬(wàn)元，同時(shí)環(huán)境效益顯著。
　　對(duì)于PVC精餾工段能耗較高、余熱利用不充分的問題，建立公用工程用量最低和換熱器數(shù)目最少兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)，通過分析△Tmin與設(shè)備費(fèi)、操作費(fèi)和年度總成本目標(biāo)的關(guān)系，求得

5、最佳的△Tmin，利用夾點(diǎn)技術(shù)獲得冷、熱物流夾點(diǎn)位置和最小公用工程用量。方案一公用工程用量最低，投資回收期為6個(gè)月;方案二最大化利用現(xiàn)有設(shè)備，投資回收期為4個(gè)月，對(duì)于實(shí)際工廠改造更為適宜。
　　對(duì)于PVC精餾工段操作控制不穩(wěn)定的問題，從產(chǎn)品純度、操作穩(wěn)定及節(jié)能環(huán)保的角度確定適用于PVC精餾系統(tǒng)的最佳控制方案。通過分析動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，確定控制變量，對(duì)TQ201塔提出三種控制方案;對(duì)TQ202塔提出兩種控制方案;對(duì)TQ203塔提出各組分