CN107413064A - 一种用于提高汽提塔处理效率的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种用于提高汽提塔处理效率的系统及方法，该系统包括：用于加热浆料的换热器、用于处理浆料的汽提塔和用于收集产品的浆料槽，所述汽提塔的上部设置与所述汽提塔内塔盘对应的至少三层可控进料口，所述换热器的输出端与汽提塔的输入端通过所述可控进料口相连，所述汽提塔下部的输出端经所述换热器连接至所述浆料槽，以使所述产品的热量用于加热所述浆料；该方法基于进入汽提塔的浆料的进料量，调节所述汽提塔内的蒸汽量，使所述进料量与所述蒸汽量的流量比为0.020～0.026，以提高其处理效率。本发明的一种用于提高汽提塔处理效率的系统及方法，能够有效提高处理能力或处理效率、提高产品质量。

Description

一种用于提高汽提塔处理效率的系统及方法

技术领域

本发明涉及汽提技术，更具体地，涉及一种用于提高汽提塔处理效率的系统及方法。

背景技术

汽提法，是指通过待处理物与水蒸气直接接触，使待处理物中的挥发性有害物质能够扩散到气相中去，从而达到分离有害物质的目的。根据相平衡原理，一定温度下的液体混合物中，每一组分都有一个平衡分压，当与之液相接触的气相中该组分的平衡分压趋于零时，气相平衡分压远远小于液相平衡分压，则组分将由液相转入气相，即为汽提原理。

在PVC浆料提取过程中，含有VCM的PVC浆料(水相溶解的VCM和PVC树脂吸附的VCM，其VCM达2～3％)，在汽提塔内多孔的塔盘自上往下流动时，其与塔底进入的蒸汽直接逆流接触，进行传热和传质。PVC颗粒吸附的VCM和水相中溶解的残留单体被加热气化，随上升的蒸汽汽提带逸出去。随着浆料的不断往下流动，温度逐渐升高且使水相中VCM的含量形成浓度差，在这浓度差的推动下，PVC内部的VCM不断向水相进行扩散，并逐渐被气化，随上升的蒸汽带动经多块塔盘上的传热传质，逐渐达到脱除浆料中的VCM之目的。

目前，在PVC生产过程中，由于涉及的参数较多，例如，温度、压力、各反应区域条件的控制、进料、蒸汽输入等，没有细致、准确的调控方案，对PVC的处理效率和产品质量都产生不利影响。并且，由于调控方案的不理想，导致汽提塔内塔盘容易堵塞，影响生产。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种用于提高汽提塔处理效率的系统及方法，以解决汽提效率低下、产品质量差且波动较大，以及塔盘易堵塞的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于提高汽提塔处理效率的系统，包括：用于加热浆料的换热器、用于处理浆料的汽提塔和用于收集产品的浆料槽，所述汽提塔的上部设置与所述汽提塔内塔盘对应的至少三层可控进料口，所述换热器的输出端与汽提塔的输入端通过所述可控进料口相连，所述汽提塔下部的输出端经所述换热器连接至所述浆料槽，以使所述产品的热量用于加热所述浆料。

进一步地，所述塔盘的孔径为1.0-1.8mm和/或其孔隙率为0.2％-0.7％。

根据本发明的另一个方面，还提供一种用于提高汽提塔处理效率的方法，用于对PVC浆料的处理，其基于进入汽提塔的浆料的进料量，调节所述汽提塔内的蒸汽量，使所述进料量与所述蒸汽量的流量比为0.020～0.026。

进一步地，所述汽提塔设置多个可控进料口，以调控所述进料量。

进一步地，所述汽提塔的塔顶和塔底之间的压差为-15～-20KPa。

进一步地，所述汽提塔的底部的浆料的温度在95～102℃，且所述汽提塔内各级塔盘间的温度梯度为1.5～2℃。

进一步地，所述浆料进入所述汽提塔之前，先经加热处理以提高所述浆料的温度，经加热处理后的浆料的温度与所述汽提塔内塔顶的温度差范围为0℃～3℃。

进一步地，所述浆料与所述汽提塔下部输出的产品换热而被加热。

进一步地，基于所述经加热处理后的浆料的温度以及浆料进料量确定所述换热面积。

进一步地，降低所述汽提塔内降液板的高度，以加快所述浆料与所述蒸汽的换热速率，所述降液板的上端面与所述汽提塔内对应塔盘之间的高度差为120-150mm；降液板的下端面与对应的下一层塔盘的高度差为120-150mm。

本发明的有益效果主要如下：该系统在汽提塔上部对应设置多层可控进料口，以提高浆料输入量，同时，换热器分别与汽提塔的上部和底部均相连通，以使浆料与经汽提塔处理得到的产品换热，充分利用产品热能的同时，还能够提高进入汽提塔中的浆料的温度，提高处理效率，同时还能够降低蒸汽消耗。

该方法使进入汽提塔内的浆料和蒸汽的流量比保持在适当的范围，能够有效的提高浆料和蒸汽的作用效率，有效降低最终产物中VCM的含量，降低浆料在塔盘上的沉积速率，同时，提高对浆料的处理能力或处理效率。此外，还通过调控浆料进入汽提塔时的温度、汽提塔内的温差、压差，以及塔盘的孔径大小或孔隙率，进一步提高其处理效率。

附图说明

图1为根据本发明实施例中一种用于提高汽提塔处理效率的系统的结构示意图；

图2为根据本发明实施例中一种用于提高汽提塔处理效率的系统的汽提塔内部的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在生产聚氯乙烯(简称：PVC)的过程中，需要向溶解于PVC浆料中的氯乙烯(简称：VCM)降低到一定水平。目前，常用的分离手段是采用汽提塔进行汽提。如果汽提塔的处理能力不足，会影响生产系统的平稳性，还会影响最终产品的质量。

参见图1所示，一种用于提高汽提塔处理效率的系统，包括：换热器4、汽提塔6、浆料槽13。在汽提塔6的上部设置有至少三层可控进料口，每一层可控进料口的入口均位于汽提塔6内对应的塔盘14的上方，以便于浆料顺利输入汽提塔6内。

聚合后的浆料进入出料槽1中，出料槽1中的浆料由出料过滤器2先过滤以滤除杂质，然后，经由汽提进料泵3泵送至螺旋板换热器4。螺旋板换热器4分别与可控进料口相连，以将换热升温后的浆料由汽提塔6上部的可控进料口输送入汽提塔6内。同时，蒸汽由汽提塔6的下部的蒸汽进料口进入汽提塔6。

汽提塔6的底部还设置有输出管道，该输出管道上设置有汽提出料泵5，汽提塔6通过汽提出料泵5与换热器4的输入端相连，螺旋板换热器4的输出端与浆料槽13相连。浆料与蒸汽在汽提塔6内相互作用后得到的产品由汽提塔6的下部输出，并经汽提出料泵5输送至螺旋板换热器4换热后，使温度较高的产品与即将进入汽提塔6的浆料换热，以加热浆料。

而蒸汽带出的VCM由汽提塔6的上部进入汽提塔塔顶的冷凝器7，经冷凝后的混合物由气水分离器8分离。分离后得到的气体经真空压缩机10压缩后，经气水分离罐11、泡沫捕集器12、氧分仪处理，含氧量指标合格的VCM气体送至氯乙烯气柜；分离后得到的液态水经汽提水泵9进入压缩机系统内循环。

在一个具体的实施例中，汽提塔6内塔盘14的孔径为1.0-1.8mm和/或其孔隙率为0.2％-0.7％，优选其孔径范围为1.0-1.5mm。可扩大汽提塔内塔盘14的孔径或孔隙率，以扩大浆料与蒸汽的换热通道，从而增加浆料与蒸汽作用效率。

具体地，可以将塔盘14的直径扩大至原有直径的1.5-2倍。例如，将塔盘14直径由0.8mm扩大至1.2mm。塔盘14上的孔径扩大后，浆料与蒸汽的换热通量增大，其作用效率提高，从而能够加快浆料的处理速度，进而增加汽提塔对浆料的处理能力或处理效率。

具体地，通过增加塔盘14的孔隙率以扩大浆料与蒸汽的换热通道，从而增加浆料与蒸汽的作用效率。塔盘14的孔隙率增加后，浆料与蒸汽的换热通量增大，其作用效率提高，从而能够加快浆料的处理速度，进而增加汽提塔对浆料的处理能力或处理效率。

基于上述系统，本发明还提供一种用于提高汽提塔处理效率的方法，用于汽提分离PVC浆料中的VCM，其根据输入到汽提塔中的浆料的进料量，调节进入汽提塔内的蒸汽量，使浆料的进料量与蒸汽量的流量比为0.020～0.026。

具体地，浆料由汽提塔的上部进入汽提塔，蒸汽由汽提塔的下部进入汽提塔，浆料由汽提塔的上部向下运行，蒸汽由汽提塔的下部向上部运行。在浆料与蒸汽作用过程中，既要保证浆料在汽提塔内充足的停留时间，以与蒸汽充分作用，降低浆料中VCM的含量，又不能让浆料下行的速度过慢而沉积在汽提塔内的塔盘14上，造成塔盘14堵塞。同时，也不能使蒸汽的流速过快，而带出大量的浆料，上行至汽提塔塔顶的冷凝器列管中，容易造成冷凝器列管的堵塞等工作异常现象。

因此，使进入汽提塔的浆料的流量与进入汽提塔的蒸汽的流量保持在合适的范围，既能够保证汽提塔内浆料与蒸汽的相互作用时间，以降低PVC中的VCM含量，同时，适当的蒸汽量，使浆料不会在汽提塔内的停留时间过长，而过多的沉积在塔盘14上造成堵塞。

具体地，为使进入汽提塔的蒸汽量保持在合适的范围，并且便于调节和设置控制开关，蒸汽压优选保持在0.70～0.78MPa。

具体地，例如，以20万吨/年处理能力的汽提塔，浆料量在95～115m³/h的条件下，调节进入汽提塔的蒸汽量，使进入汽提塔的蒸汽量保持在4200～4600m³/h。

在此条件下，浆料与蒸汽能够充分的相互作用以降低浆料中VCM的含量达到质量要求。同时，大大降低浆料在汽提塔塔盘14上的沉积速率和沉积量，能够极大的延迟对汽提塔的清理时间间隔。

例如，汽提塔浆料进料量100m³/h，蒸汽在0.75MPa的蒸气压条件输入的蒸汽量4400m³/h，得到的最终产品中VCM的含量能够降到1ug/g以下。

在另一个具体的实施例中，为增加汽提塔的处理能力或效率，在汽提塔的上部增设多个可控进料口，以调控浆料的进料量。可以理解的是，可控进料口可采用阀门或控制开关控制。

具体地，在一定蒸汽输入量的情况下，增加浆料的进料量，同时，保证浆料的进料量与蒸汽量的流量比在适当的范围，不仅能够增加浆料的处理能力，还能够提高蒸汽的利用效率。

具体地，汽提塔上部塔顶与塔盘14或各塔盘14之间设置可控进料口，优选在汽提塔塔顶到第一层塔盘、第一塔盘到第二层塔盘、第二层塔盘到第三层塔盘之间均对应设置可控进料口。

在另一个具体的实施例中，汽提塔的塔顶和塔底之间的压差保持在-15～-20KPa，以利于浆料的下行和蒸汽的上行。具体地，汽提塔中的压力保持在0-1MPa。

塔顶和塔底之间的压差过大，蒸汽上行的速度会加快，同时，浆料下行的速度会减慢，浆料在与蒸汽作用过程中，会将大量的PVC由塔顶带出汽提塔而进入冷凝器列管中而影响生产；塔顶和塔底之间的压差过小，蒸汽上行的速度慢，浆料下行的速度加快，浆料与蒸汽的作用时间缩短，最终产品中的VCM的含量达不到质量要求。同时，由于浆料的下行速度过快，不仅会在塔盘14上沉积而堵塞塔盘14，可能还会影响后续工序的顺利进行。

在另一个具体的实施例中，汽提塔底部浆料的温度保持在95～102℃，并且，汽提塔内各塔盘之间的温度梯度保持在1.5～2℃。

具体地，汽提塔塔底浆料的温度是通过蒸汽流量和进料量的协同微调确定的，塔底浆料的温度是反馈汽提塔温度控制的基础。该温度不能过高，否则会影响树脂的白度指标；太低，则会使氯乙烯残留不能充分脱除，各层塔盘的温度梯度也是保证每层塔盘的热量交换情况。

由于汽提塔底部浆料的温度以及塔盘14间的温度变化梯度对最终产品质量会产生影响。因此，在浆料进入所述汽提塔之前，先对浆料进行加热，避免进入汽提塔的浆料温度与汽提塔内部的处理温度的温差过大而对生产或产品质量造成影响。

在另一个具体的实施例中，浆料进入汽提塔之前，经加热处理以提高进入汽提塔中的浆料的温度，经加热处理后的浆料的温度与汽提塔内塔顶的温度差范围为0℃～3℃。

若浆料进入汽提塔时的温度与汽提塔内的处理温度低太多，就只能用蒸汽热量来补充，则必然会加大蒸汽的消耗量，不仅会影响浆料与蒸汽的作用平衡，还会破坏汽提塔的塔盘层的鼓泡状态的平衡，出现“托料”的现象；此外，还会造成汽提塔塔底的液位不稳定，塔顶和塔底的压差加大，最终影响产品质量和生产进度。

在另一个具体的实施例中，在浆料进入汽提塔之前，采用螺旋板换热器先对浆料进行加热，并根据进入汽提塔的浆料的温度要求和浆料的处理量设置该螺旋板换热器的换热面积，以满足进入汽提塔的浆料的温度要求。

在另一个具体的实施例中，还能够通过降低汽提塔内降液板15的高度，以加快浆料与蒸汽的换热速率。参见图2所示，降液板15的高度降低，有利于浆料的下行保持顺畅，以利于浆料与蒸汽的相互作用。例如，将降液板15的高度由原来的350mm降低到250mm。降低降液板15的高度，能够减少浆料由降液板下至塔盘14的阻力，加快浆料的流动速度，避免在塔盘14局部浆料沉积，使得物料间交换顺畅。

在另一个具体的实施例中，降液板15的上端面与对应塔盘14的高度差为120-150mm；降液板15的下端面与对应的下一层塔盘14的高度差为120-150mm。

具体地，以20万吨/年处理量的汽提塔为例，在采用上述改进措施后，汽提塔在处理PVC浆料的处理能力上有较大的提升，比原来的处理能力的基础上提高10％-15％。并且，最终产品中的VCM的残留指标被严格控制在1ug/g以内，有效的避免了最终产品中VCM指标波动大、易超标的情况。

对汽提塔的停车清洗时间由一月一次，延长到六个月以上才停车清洗一次。从经济指标上对比，停车清理一次，系统一般需停车12h，延误当天的生产量300吨，一年将少生产3600吨，每生产1吨树脂的利润按500元计算，则减少利润为180万元/年。

此外，清理汽提塔时，在清理过程中，将产生废浆料5吨左右，而废浆料的价格只有成品价格的40％左右，造成的经济损失就达到18万元/年。

而采用上述方案调整后，每年停车清理的次数有12次减少到2～3次，停车清理次数大大减少，不仅有效降低了浪费，还进一步提高了生产效率、提升了处理能力。

本发明的一种用于提高汽提塔处理效率的系统，浆料经换热器4换热后，被输送至汽提塔6，在汽提塔6内与蒸汽相互作用后，得到的产品经汽提塔6的下部输送至换热器4内，与浆料换热后，输送至浆料槽13；汽提塔6中由蒸汽带出的有害物质进入冷凝器7并进行后续处理。

本发明的一种用于提高汽提塔处理效率的方法，通过调节浆料进料量与蒸汽量的流量比在合适的范围，能够有效的降低浆料在塔盘14上沉积造成的堵塞，同时，还能够降低最终产品中的VCM的含量。此外，还通过控制浆料的进料温度、扩大塔盘14的孔径和/孔隙率，以及降低降液板15的高度，使浆料与蒸汽的换热效率大大提升，既提高了对浆料的处理能力或处理效率，又提高了最终产品中VCM的去除效果，且改建方案简单易实现。

最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于提高汽提塔处理效率的系统，其特征在于，包括：用于加热浆料的换热器、用于处理浆料的汽提塔和用于收集产品的浆料槽，所述汽提塔的上部设置与所述汽提塔内塔盘对应的至少三层可控进料口，所述换热器的输出端与汽提塔的输入端通过所述可控进料口相连，所述汽提塔下部的输出端经所述换热器连接至所述浆料槽，以使所述产品的热量用于加热所述浆料。

2.如权利要求1所述的一种用于提高汽提塔处理效率的系统，其特征在于：所述塔盘的孔径为1.0-1.8mm和/或其孔隙率为0.2％-0.7％。

3.基于权利要求2所述系统的一种用于提高汽提塔处理效率的方法，用于对PVC浆料的处理，其特征在于：基于进入汽提塔的浆料的进料量，调节所述汽提塔内的蒸汽量，使所述进料量与所述蒸汽量的流量比为0.020～0.026。

4.如权利要求3所述的一种用于提高汽提塔处理效率的方法，其特征在于：所述汽提塔设置多个可控进料口，以调控所述进料量。

5.如权利要求3所述的一种用于提高汽提塔处理效率的方法，其特征在于：所述汽提塔的塔顶和塔底之间的压差为-15～-20KPa。

6.如权利要求3所述的一种用于提高汽提塔处理效率的方法，其特征在于：所述汽提塔的底部的浆料的温度在95～102℃，且所述汽提塔内各级塔盘间的温度梯度为1.5～2℃。

7.如权利要求6所述的一种用于提高汽提塔处理效率的方法，其特征在于：所述浆料进入所述汽提塔之前，先经加热处理以提高所述浆料的温度，经加热处理后的浆料的温度与所述汽提塔内塔顶的温度差范围为0℃～3℃。

8.如权利要求7所述的一种用于提高汽提塔处理效率的方法，其特征在于：所述浆料与所述汽提塔下部输出的产品换热而被加热。

9.如权利要求7或8所述的一种用于提高汽提塔处理效率的方法，其特征在于：基于所述经加热处理后的浆料的温度以及浆料进料量确定所述换热面积。

10.如权利要求3所述的一种用于提高汽提塔处理效率的方法，其特征在于：降低所述汽提塔内降液板的高度，以加快所述浆料与所述蒸汽的换热速率，所述降液板的上端面与所述汽提塔内对应塔盘之间的高度差为120-150mm；降液板的下端面与对应的下一层塔盘的高度差为120-150mm。