水分对转化器的影响

转化是电石法生产氯乙烯（VCM）的核心工序。而转化混合气含水超标将严重影响转化的稳定运行，因为混合脱水效果不好将影响转化的生产能力和氯化汞触媒的使用寿命，所以，要使之长期稳定运行，必须严格控制好混合气的水份。有很多企业对混合脱水没有引起太大的重视，都以不惜消耗更多的氯化汞触媒催化剂来实现产能的最大化，以增加公司利润。但是，永祥公司非常重视这一环节，严格控制混合气水份的含量。通过和其它厂家相比，永祥公司氯化汞触媒的消耗相对较低，基本达到同行业的领先水平。
    电石法聚氯乙烯生产技术是一个传统的生产工艺，从氯化氢气体的合成、乙炔的制备、再到氯乙烯合成的混合、脱水、预热转化、水洗、碱洗等，其基本工艺和设计近年来几乎没有太多的改进，设计时差不多都是按照一个固定的设计模块设计。所以混合脱水效果，也没有发展到有在线检测设备现场自查和自控监测的地步。都是通过人工取样分析，而分析又有一定的误差，加之取样分析也是有时间性的，不可能做到现场监控。使水份超标的混合气体在进入转化器之前，系统中无法及时准确地反映出来，只有通过转化后才能从反应效果中通过一些现象反映出来。但是一旦发现时，可能已经严重影响了触媒的使用寿命和生产设备等。
    混合气体水份的来源有各种各样，如：氯化氢气体带进水份；乙炔气体带进水份；两者同时水份超标带进水份等。但通过分析，超标原因无论是那种，都是因为脱水达不到工艺要求，具体有以下几方面的原因：如冷冻盐水温度达不到规定要求、石墨冷却器换热面积不够或部分列管堵塞、排酸不通畅使冷却器下封头集酸、酸雾捕集器捕集效果不好（脱水纤维质量差或使用时间太长）、冷却器泄漏没及时发现、乙炔脱水系统达不到要求等。
    混合气体中含水量超标，将直接影响整个生产的正常进行，严重时会导致整个生产系统瘫痪。混合气体是由乙炔气体和氯化氢气体按照1：1.05～1.10的比例混合组成，其含水量（重量百分比）要求为小于0.06%。如水份超标将会出现下列理化反应，影响生产。
    1、水份将会吸收混合气体中的氯化氢气体，生成盐酸。一方面将破坏原有的气体成分比例，由于盐酸可以与水任意比混合，从而大大降低了混合气体中HCl的含量，使乙炔和氯化氢的比例不再是1:1.05～1.10，导致乙炔含量超标，乙炔是一种还原剂，从而使氯化汞触媒中的HgCl2含量大大降低，使触媒失去催化性能，影响体系的正常反应。另一方面，生成的盐酸具有强腐蚀性，会对设备和输送管道造成严重的腐蚀，使之泄漏，加上生成的FeCl3（黄色或红色的粉状或块状物）会随气流进入转化器，堵塞活性炭和氯化汞触媒的间隙，影响气流通过；附着在氯化汞触媒表面，使触媒中的HgCl2不能与反应气体有效接触，影响反应效果。
    2、由于盐酸腐蚀产生的FeCl3中的Fe3+能破坏氯化汞触媒体系中Hg2+的平衡体系，从而造成氯化汞触媒失去催化性能（称为催化剂铁中毒）。
    3、水份超标会溶解大量的HCl气体，生成的盐酸（酸雾）随气流进入转化器，酸雾在转化器中富集后形成酸粒，能溶解触媒中的HgCl2，使氯化汞触媒中的HgCl2含量降低，同时，其他可溶性杂质也随之溶解，在转化器内随气流流动，活性炭的强吸附性又将其吸附，这样如此反复，导致触媒活性炭的空隙堵塞，使氯化汞触媒失去催化性能。
    4、混合气体中如果水份含量超标，还会在高温的转化器中被汽化和乙炔接触，在有HgCl2存在的条件下，在酸性环境中，有少量的S2-或SO42-存在时，生成乙烯醇，乙烯醇很不稳定，就转化为乙醛。这样不但降低了收率，而且增加了精馏的负荷和氯乙烯单体的质量等。
    5、椐相关资料介绍：“将乙炔通过盐酸溶液中，在62℃时，就有低碳链的乙炔聚合物生成，聚合度的大小随条件的变化而变化，当聚合度达到一定值时，有明显的‘炭化’现象。”如果PVC生产工艺中的混合气体含水量超标，生成盐酸溶液（或酸雾），通过预热器的混合气体温度为90℃左右，这无疑给乙炔气体在输送过程中产生聚合创造了条件。这样不仅大幅度改变了混合气体中的比例，还带进大量的盐酸、水份和其他杂质进入转化器，严重影响转化器中氯化汞触媒的催化转化功能。
   通过上面的介绍，那么怎样判断混合气含水超标呢？混合气体水份超标引起的表观现象会在转化器上从以下几个方面表现出来：
    1、由于酸雾随气流进入转化器，严重腐蚀设备，使转化器列管泄漏频繁。
    2、无论是诱导期还是正常反应期，转化器的温度可能会不稳定，甚至会不好控制，出现偏高或偏低现象。
    3、系统转化率低，尾气中乙炔含量超标。增加混合气体流量和提高转化温度时，尾气中的乙炔含量也相应增加。为保证系统安全平稳运行，只能低负荷保持系统运行。
    4、氯化汞触媒使用时间短，达不到10000小时以上，严重时可能不到3000小时氯化汞触媒就失去催化转化性能，导致不停更换氯化汞触媒，增加氯化汞触媒消耗。
    5、打开前台转化器时，混合气体进口管内和转化器上封头上可能有大量的铁锈物或黑色如碳的固体灰状物产生。
    6、前台转化器中使用过的氯化汞触媒会出现起红斑或黄斑的现象，严重时氯化汞触媒表面会附着大量的黄色或红色的粉状物。而且在抽换触媒时出现结块现象。
    7、超标相当严重时，在转化器没有泄漏的情况下，转化器底部的旋塞阀处都可能会有盐酸流出。
    通过上面的介绍，同时也提醒我们的操作人员在日常工作中必须认真仔细，严格控制混合脱水时的工艺参数，确保混合气体含水达标（含水小于0.06%）。对异常情况及时进行分析，杜绝上述情况的发生。以创建安全、稳定、高效的化工生产企业。
[ 本帖最后由 edc1233 于 2008-9-29 09:35 编辑 ]