罗代晏，卢主枫，李玉刚 ，杨 霞

（1.甘肃银光聚银化工有限公司，甘肃白银 730900；2.青岛科技大学计算机与化工研究所，山东 青岛 266042）

聚氯乙烯（PVC）生产以电石法悬浮聚合工艺为主，该工艺获得的PVC浆料在经过离心机脱水后，根据树脂型号的不同，树脂含湿量为8%～25%，而树脂干燥后的成品，一般要求挥发分（包括水分）为0.40%～0.45%，以保证加工制品不出现气泡等缺陷[1]。树脂干燥是PVC生产过程中能量消耗最大的工序[2]。

国内外常用的PVC树脂干燥工艺有以下几种。

（1）气流-沸腾床二段干燥技术。其缺点是设备多，不连续，干燥产品质量差，能耗高，干燥1 t PVC约耗蒸汽1.2 t。

（2）卧式内加热沸腾床干燥技术。其缺点是床体庞大，设备台数多，一次投资大，物料在床内容易滞留、分解，影响产品质量；优点是能耗低，干燥1 t PVC约耗蒸汽0.1 t。

（3）旋风干燥技术。与上述2种工艺比较，设备台数少，结构简单，一次投资少，安装占地面积小。可连续生产，能耗介于上述2种工艺之间，干燥1 t PVC 约耗蒸汽 0.40～0.52 t[3]。

1 PVC树脂干燥流程

甘肃银光聚银化工有限公司树脂干燥工序采用的是旋风干燥技术，该技术采用“直流段+旋风段”的二段式旋风干燥系统，流程示意见图1。来自离心机的PVC树脂滤饼经螺旋加料器连续送入直管气流干燥塔，与塔底送入的以热空气为载体的热源，在气流管内高温闪蒸，湿物料和热空气进行快速热质传递，树脂在此脱去大部分水；然后热风携带树脂从直流段气流塔顶部出来，沿切线方向进入旋风干燥器，在低温下（约五十摄氏度）进行深度脱水。

图1 PVC树脂干燥流程示意图

由图1可见，在整个干燥工序中，空气加热器是将蒸汽的热量传递给由鼓风机取自环境的空气，形成热风进而带入干燥系统脱除浆料中水分的关键设备，其传质传热效率，直接影响了PVC产品的能量消耗。

该公司的空气加热器采用二段板式换热器，前段为空气预热段，所用热媒为后段蒸汽冷凝水。后段为空气加热段，所用热媒为中压蒸汽。该换热器效率高，充分利用了蒸汽冷凝水的热量，节能效果十分显著。但在实际生产过程中，由于中压蒸汽管网不稳定，导致空气加热器的气锤现象非常严重，往往运行3个月左右就要停车维护，严重影响了正常生产。因此，对其进行改造。

2 空气加热器的改造

2.1 改造前的流程

空气加热器改造前的工艺流程示意图见图2。

图2 空气加热器流程示意图

冷空气经过滤器由鼓风机送入板式换热器前段（1），由后段（2）的蒸汽冷凝水加热；加热后的空气进入板式换热器的后段（2），由中压蒸汽加热至125～140℃，送入气流干燥塔干燥PVC颗粒。蒸汽在进入后段的时候一般分为多股同时进料。

2.2 改造方案及相关计算

由于空气加热器产生汽锤的主要原因是蒸汽不稳定，可以采用的改造方案有，（1）稳定蒸汽；（2）冷凝水增加疏水阀；（3）增加冷凝水中间罐。

方案1没有能量损失，但需要新增精密的阀门、仪表，投资费用较大；方案2和3改造原理相同，都会造成冷凝水压力下降，能量会有部分损失，但如果只增加疏水阀，一旦疏水效果不好，依然会产生汽锤，又因为冷凝水中间罐设备简单且可以利旧。因此，将方案2和3相结合，并对中间冷凝水罐的压力选择进行计算，计算流程见图3。

蒸汽压力为0.5MPa，冷凝水的回水压力0.2MPa，因此冷凝水中间罐的压力应为0.2～0.5 MPa，表1给出了冷凝水中间罐压力不同时损失的蒸汽量。

表1 冷凝水中间罐压力不同时损失的蒸汽量

显然，中间罐的压力越低，能量损失的越多，在同样压力情况下，冬季比夏季损失的要多，但冬夏二季的损失量比是一样的，当中间罐的压力从0.5 MPa（不变化）降低到0.2 MPa时，能量损失从零增加到6%，见图4。可见中间罐的压力越高，即空气加热器到中间罐的压降越小，中间损失的能量越少。

2.3 经济效益分析

图4 中间罐压力变化时能量损失比

控制中间罐的压力为0.35 MPa，空气加热器多消耗2.6%左右的能量，即每万标方空气多耗蒸汽（17.08+11.79）÷2=14.435（kg/h），若以需要加热的空气流量为3.5×104Nm3/h计，全年多耗蒸汽3.5×14.435×7 200=364（t），若每吨蒸汽按 100元计，则全年增加成本3.64万元。若按空气加热器因汽锤现象3个月停车维修1次，每次停产按 3天计，则全年停产12天，则年产12万t PVC全年（生产时间以300天计）减少产量 120 000/300×12=4 800（t），以每吨5 000元计，少收入2 400万元，尚有设备维修费用及开停车的原料损失。比较可见，停车维修的费用远远大于多消耗的蒸汽量。

另外，在工艺改造中，设备尽量利旧，尽可降低改造费用。

2.4 改造后的流程及效果

空气加热器改造后的流程见图5，蒸汽通过空气加热器（2）段后，进入饱和凝水中间罐，罐顶部设置换热器，用循环水将降压闪蒸出来的二次蒸汽冷凝，罐顶部通氮气控制压力不低于0.35 MPa。中间罐及换热器都是利旧设备，整个改造没有新增设备。

2013年6月，空气加热器改造完成投用，至今已运行五个多月，未发生汽锤现象。

［1］严福英主编.聚氯乙烯工艺学，北京：化学工业出版社，1990.

［2］郝文生，刘季敏.悬浮法聚氯乙烯干燥装置简介，中国氯碱，2006，（1）：33－35.

［3］郑石子，颜才南，胡志宏，等.聚氯乙烯生产与操作.北京：化学工业出版社，2008.