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摘 要：氯乙烯还可称之为乙烯基氯，属于一种应用于高分子化工的核心单体，由乙烯或者乙炔制成，具有无色、易液化气体、毒性大的特点。本文主要对直接氯化单元进行了分析，并提出了优化直接氯化单元技术改造方案的过程。
关键词：氯乙烯 技术改造 流程优化
氯乙烯是用途十分广泛的石油化工产品，其装置工艺流程有直接氯化、氧氯化、EDC裂解、EDC精馏等。只有EDC裂解工序使用两个系列，剩下的所有工序都以一个系列为主，本文将直接氯化作为了核心研究对象。自上个世纪三十年代聚氯乙烯（PVC）实现工业化以来，特别优良性能以及价廉等方面的特点已经逐渐发展成为仅次于聚乙烯的第二大热塑性通用树脂。
在PVC的生产过程中，氯乙烯（VCM）的合成显得尤为重要，从最早的电石法至二氯乙烷法，从联合法至上个世纪六十年代的氧氯化法，其工艺不仅摆脱了耗电量大、污染严重的电石法路线，更为重要的就是平衡氧氯化法对氯碱工业的平衡发挥着十分重要的作用，此方法已经在国内氯碱行业得到了十分广泛地应用。本文主要对直接氯化单元进行了分析，并提出了优化直接氯化单元技术改造方案的过程。
一、直接氯化单元
氯乙烯主要有天然气乙炔法、联合法、氧氯化法以及平衡氧氯化法这几种生产工艺，其中，电石法、联合法的能量消耗大、需要投入较大成本，并且还会发生汞污染现象；平衡氧氯化法实际生产时氯化氢是平衡的，不用从外部进入，能量消耗小、能够获取较高的经济收益、环保，得到了广泛的应用。
乙烯与氯气在三氯化铁催化剂的作用下发生反应生成二氯乙烷，按照反应条件与EDC的各种出料方式共有高温氯化、中温氯化、低温氯化三类。
1.高温氯化
乙烯与氯气通过低压和九十度左右来完成直接氯化反应。高温氯化生产最显著的特征是：EDC气相塔顶出料不带走催化剂，因此，不用进行任何的补加，不用对脱铁进行水洗，不会排放废水；产品EDC具有较高的纯度，无需精制就能够进行裂解，具有较高的热效率。它也存在缺陷，即凡是接触到液体的设备都要使用合金钢和不锈钢材料，投资大。
2.中温氯化
主要对三井东亚中温氯化技术进行了论述，该项技术采用立式圆筒反应器，材料为不锈钢，反应器温度在九十度，反应压力达到了0.015MPa，乙烯、Cl2通過液相反应生成EDC，气化的EDC带走反应热，气相EDC在冷凝之后，有的会持续使用，有的则被当做产品排出。
3.低温氯化
乙烯与氯气在五十度左右发生反应，EDC液相出料，反应生成热通过繁琐的外循环冷却器导出，用清水全面清理EDC中的催化剂、碱洗与干燥，流程十分复杂。低温氯气最大的特征是：需要大量的催化剂，补充次数多，不过新型的氯化反应器有效消除了催化剂补充这一缺陷。反应热的利用率低，能量消耗高。存在尾气损失现象，如果尾气中有氧气需要通过氮气来全面稀释，加剧了氮气的能耗。其优势之处是：设备结构简单、通过碳钢进行制造，节约了设备投资。现阶段，传统的低温氯化技术已被摒弃。
二、优化直接氯化单元技术改造方案
主要对两种方案进行了分析：一种方案是通过EVC高温氯化技术，设置一条新的8万t/a高温氯化生产线，主要和已有单元实施并联操作。另一种方案是通过三井东亚中温氯化技术，设置一条新的8万t/a直接氯化生产线，和已有单元实施并联操作。
1.对EDC精制单元改造的影响
由于直接氯化单元物料与VCM装置的其他单元物料联系十分紧密，为计算直接氯化对EDC精制单元负荷等方面的影响，需要对VCM装置的整体流程进行物料衡算，负荷变化以23.4万t/a VCM作为基准，两个方案物料平衡计算结果以及EDC精制单元各塔负荷变化衡算结果主要包括如下两个方面：（1）第一个方案采用EVC高温氯化技术，反应温度均>110℃，可采用反应热精馏自产及原来生产的EDC，经过测定分析，精制之后的EDC纯度可以达到99.9%以上，这些样品可以直接送至EDC裂解单元进行裂解，从而大大减少了EDC精制单元总进料负荷，其中约为30.5万t/a的VCM的脱低沸物塔、脱高沸物塔进料负荷比23.4万t/a的VCM的时候均减少1.3个百分点，由于该工程在实际的改造过程中脱低沸物塔盘均由浮阀塔盘为梯形导向浮阀塔盘，能力可满足此次扩能的基本需求，无需进行再次改造。脱水塔以及EDC回收塔的负荷增加值约为30%，DA301塔的梯形导向浮阀塔盘以及EDC回收塔的填料以及垂直筛板不能满足基本需求，塔体不移动，需要更滑高效、通量大以及抗堵塞能力强的塔内件，改造量较小，且投资可以大量节省。（2）第二个方案依然采用中温氯化技术，其所生产的粗EDC必须经过EDC精制单元精制，使得脱低飞沸物塔、EDC回收塔以及脱高沸物塔等的进料的负荷明显增大，其中DA301以及EDC回收塔的负荷增加约为30%，塔体不会发生移动，需要对塔内件进行更换；而脱低沸物塔负荷显著增加约为28%，需要对塔、换热器、泵以及调节阀的改造或更新；脱高沸物塔的负荷增加约为55.8%，塔系需要进行全面地更换，改造难度变大，因此投资也较高。
2.改造方案的节能分析
通过中温液压相氯化反应时，反应热依赖于循环和生成的EDC气化带走，循环除热冷源为冷却水，尽管该流程具有设备简单、操作性强的优势，但是因冷却水实际带走的热量未得到有效的回收和利用，所以，导致直接氯化单元出现严重的热损失。当直接氯化反应器内的EDC吸收反应热气化时，通过冷凝器变为液体，再流进EDC精制单元中进行精制，在能量利用中，采用这一过程不当，随着EVC的反应和精馏实现一体化后，使得该过程得到了很好的优化，所以，通过EVC高温氯化技术能够降低蒸汽、冷却水能耗。
3.经济效益分析
经济效益分析主要通过如下几个方面进行分析：（1）第一个方案主要内容为：采用EDC高温氯化技术，新建一条8万t/a的高温氯化生产线，与原单元并联操作。第二方案主要采用原三井东亚中温氯化技术，新建一条8万t/a直接氯化生产线，与原单元并联操作。（2）第一个方案节能效果及优缺点为：EDC纯度较高，废水以及尾气较少，明显比第二个方案节能1626MJ/（r·EDC），然而建设透析及专科费用均较高。第二个方案建设透析较低，易于操作与管理，但是改造量较大，废水以及尾气多，无明显节能效果。（3）第一个方案总投资费用为3300万元，第二个方案为2800万元；第一个方案建设投资为2720万元，第二个为2050万元。
结论
综上所述可知， 对高温氯化、中温氯化、低温氯化进行了一番论述，根据氯乙烯装置改造的实况，指出了其给EDC精制单元改造带来的影响，同时对实际节能效果、效益予以优化分析，经过分析后发现，高温氯化技术远远优于低温氯化技术、中温氯化技术，该项技术能够保障EDC精制单元的有效改造，所以，高温氯化在氯乙烯装置直接氯化单元改造中使用较为理想。
参考文献：
[1]王红霞.氯乙烯技术现状及进展[J].石油化工.
[2]王喜芹.氯乙烯装置动态模拟[D].北京化工大学.
作者简介：张金元，出生年月：1982年1月，学历：硕士研究生，职称：工程师，工作单位：北京华福工程有限公司天津分公司， 目前从事的工作：化工工艺及管道设计。
关键词：氯乙烯 技术改造 流程优化
氯乙烯是用途十分广泛的石油化工产品，其装置工艺流程有直接氯化、氧氯化、EDC裂解、EDC精馏等。只有EDC裂解工序使用两个系列，剩下的所有工序都以一个系列为主，本文将直接氯化作为了核心研究对象。自上个世纪三十年代聚氯乙烯（PVC）实现工业化以来，特别优良性能以及价廉等方面的特点已经逐渐发展成为仅次于聚乙烯的第二大热塑性通用树脂。
在PVC的生产过程中，氯乙烯（VCM）的合成显得尤为重要，从最早的电石法至二氯乙烷法，从联合法至上个世纪六十年代的氧氯化法，其工艺不仅摆脱了耗电量大、污染严重的电石法路线，更为重要的就是平衡氧氯化法对氯碱工业的平衡发挥着十分重要的作用，此方法已经在国内氯碱行业得到了十分广泛地应用。本文主要对直接氯化单元进行了分析，并提出了优化直接氯化单元技术改造方案的过程。
一、直接氯化单元
氯乙烯主要有天然气乙炔法、联合法、氧氯化法以及平衡氧氯化法这几种生产工艺，其中，电石法、联合法的能量消耗大、需要投入较大成本，并且还会发生汞污染现象；平衡氧氯化法实际生产时氯化氢是平衡的，不用从外部进入，能量消耗小、能够获取较高的经济收益、环保，得到了广泛的应用。
乙烯与氯气在三氯化铁催化剂的作用下发生反应生成二氯乙烷，按照反应条件与EDC的各种出料方式共有高温氯化、中温氯化、低温氯化三类。
1.高温氯化
乙烯与氯气通过低压和九十度左右来完成直接氯化反应。高温氯化生产最显著的特征是：EDC气相塔顶出料不带走催化剂，因此，不用进行任何的补加，不用对脱铁进行水洗，不会排放废水；产品EDC具有较高的纯度，无需精制就能够进行裂解，具有较高的热效率。它也存在缺陷，即凡是接触到液体的设备都要使用合金钢和不锈钢材料，投资大。
2.中温氯化
主要对三井东亚中温氯化技术进行了论述，该项技术采用立式圆筒反应器，材料为不锈钢，反应器温度在九十度，反应压力达到了0.015MPa，乙烯、Cl2通過液相反应生成EDC，气化的EDC带走反应热，气相EDC在冷凝之后，有的会持续使用，有的则被当做产品排出。
3.低温氯化
乙烯与氯气在五十度左右发生反应，EDC液相出料，反应生成热通过繁琐的外循环冷却器导出，用清水全面清理EDC中的催化剂、碱洗与干燥，流程十分复杂。低温氯气最大的特征是：需要大量的催化剂，补充次数多，不过新型的氯化反应器有效消除了催化剂补充这一缺陷。反应热的利用率低，能量消耗高。存在尾气损失现象，如果尾气中有氧气需要通过氮气来全面稀释，加剧了氮气的能耗。其优势之处是：设备结构简单、通过碳钢进行制造，节约了设备投资。现阶段，传统的低温氯化技术已被摒弃。
二、优化直接氯化单元技术改造方案
主要对两种方案进行了分析：一种方案是通过EVC高温氯化技术，设置一条新的8万t/a高温氯化生产线，主要和已有单元实施并联操作。另一种方案是通过三井东亚中温氯化技术，设置一条新的8万t/a直接氯化生产线，和已有单元实施并联操作。
1.对EDC精制单元改造的影响
由于直接氯化单元物料与VCM装置的其他单元物料联系十分紧密，为计算直接氯化对EDC精制单元负荷等方面的影响，需要对VCM装置的整体流程进行物料衡算，负荷变化以23.4万t/a VCM作为基准，两个方案物料平衡计算结果以及EDC精制单元各塔负荷变化衡算结果主要包括如下两个方面：（1）第一个方案采用EVC高温氯化技术，反应温度均>110℃，可采用反应热精馏自产及原来生产的EDC，经过测定分析，精制之后的EDC纯度可以达到99.9%以上，这些样品可以直接送至EDC裂解单元进行裂解，从而大大减少了EDC精制单元总进料负荷，其中约为30.5万t/a的VCM的脱低沸物塔、脱高沸物塔进料负荷比23.4万t/a的VCM的时候均减少1.3个百分点，由于该工程在实际的改造过程中脱低沸物塔盘均由浮阀塔盘为梯形导向浮阀塔盘，能力可满足此次扩能的基本需求，无需进行再次改造。脱水塔以及EDC回收塔的负荷增加值约为30%，DA301塔的梯形导向浮阀塔盘以及EDC回收塔的填料以及垂直筛板不能满足基本需求，塔体不移动，需要更滑高效、通量大以及抗堵塞能力强的塔内件，改造量较小，且投资可以大量节省。（2）第二个方案依然采用中温氯化技术，其所生产的粗EDC必须经过EDC精制单元精制，使得脱低飞沸物塔、EDC回收塔以及脱高沸物塔等的进料的负荷明显增大，其中DA301以及EDC回收塔的负荷增加约为30%，塔体不会发生移动，需要对塔内件进行更换；而脱低沸物塔负荷显著增加约为28%，需要对塔、换热器、泵以及调节阀的改造或更新；脱高沸物塔的负荷增加约为55.8%，塔系需要进行全面地更换，改造难度变大，因此投资也较高。
2.改造方案的节能分析
通过中温液压相氯化反应时，反应热依赖于循环和生成的EDC气化带走，循环除热冷源为冷却水，尽管该流程具有设备简单、操作性强的优势，但是因冷却水实际带走的热量未得到有效的回收和利用，所以，导致直接氯化单元出现严重的热损失。当直接氯化反应器内的EDC吸收反应热气化时，通过冷凝器变为液体，再流进EDC精制单元中进行精制，在能量利用中，采用这一过程不当，随着EVC的反应和精馏实现一体化后，使得该过程得到了很好的优化，所以，通过EVC高温氯化技术能够降低蒸汽、冷却水能耗。
3.经济效益分析
经济效益分析主要通过如下几个方面进行分析：（1）第一个方案主要内容为：采用EDC高温氯化技术，新建一条8万t/a的高温氯化生产线，与原单元并联操作。第二方案主要采用原三井东亚中温氯化技术，新建一条8万t/a直接氯化生产线，与原单元并联操作。（2）第一个方案节能效果及优缺点为：EDC纯度较高，废水以及尾气较少，明显比第二个方案节能1626MJ/（r·EDC），然而建设透析及专科费用均较高。第二个方案建设透析较低，易于操作与管理，但是改造量较大，废水以及尾气多，无明显节能效果。（3）第一个方案总投资费用为3300万元，第二个方案为2800万元；第一个方案建设投资为2720万元，第二个为2050万元。
结论
综上所述可知， 对高温氯化、中温氯化、低温氯化进行了一番论述，根据氯乙烯装置改造的实况，指出了其给EDC精制单元改造带来的影响，同时对实际节能效果、效益予以优化分析，经过分析后发现，高温氯化技术远远优于低温氯化技术、中温氯化技术，该项技术能够保障EDC精制单元的有效改造，所以，高温氯化在氯乙烯装置直接氯化单元改造中使用较为理想。
参考文献：
[1]王红霞.氯乙烯技术现状及进展[J].石油化工.
[2]王喜芹.氯乙烯装置动态模拟[D].北京化工大学.
作者简介：张金元，出生年月：1982年1月，学历：硕士研究生，职称：工程师，工作单位：北京华福工程有限公司天津分公司， 目前从事的工作：化工工艺及管道设计。