氯乙烯單體(VCM)在常溫和常壓下是一種對眼睛有刺激作用的無色氣體,具有乙醚香味,微溶于水,比空氣重,在空氣中的爆炸極限為3.6%~33%(υ/υ,下同)。齊化集團公司PVC廠采用電石法生產PVC樹脂8萬t/a。在生產過程中,精餾尾氣經冷凝器回收后的不凝氣體中,仍含有12.6%左右的VCM和2.3%左右的C2H2。原來采用的是活性炭吸附法回收VCM,但回收效率低,尾排中VCM含量高,易污染環境,危害員工的身心健康,且安全性低。2003年7月,該廠采用了大連歐科膜技術工程有限公司提供的膜法VCM回收系統,運行至今,效果顯著,從根本上解決了上述難題,同時也取得了可觀的經濟效益和良好的社會效益。
一、 職業危害
??? VCM有毒,對人體有麻醉作用,通常由呼吸道進入體內,吸入量在0.5%以上時,可引起頭暈、頭痛、心神不安、胸悶、嗜睡、不辯方向和步態蹣跚等中毒癥狀。空氣中含量達20%~40%時,可使人產生急性中毒,嚴重時出現抽搐、神志不清或昏迷狀態,瞳孔散大,甚至造成死亡。長期接觸VCM也可造成慢性中毒,使肝細胞增生,導致肝纖維化網狀內皮系統增生,肝血管肉瘤,產生肝癌,同時對骨骼、皮膚、神經、消化和內分泌等系統產生不同程度的損害。VCM在空氣中最高容許濃度為30mg/m3。
??? 為防止生產操作人員急性中毒,VCM和PVC生產設備應密閉操作,嚴防跑、冒、滴、漏。操作人員在清釜和維修設備時,應事先做好置換工作,正確佩戴防護用具。如吸入在礙VCM氣體,應立即將人體移向通風處,吸入新鮮空氣,即可恢復,嚴重者送醫務室吸氧搶救。若皮膚接觸VCM液體,接觸部位可出現麻木、紅斑、浮腫以至壞死,應盡快用大量的清水清洗。
二、 回收措施
1、活性炭吸附法回收VCM存在的缺點
??? (1)低溫吸附、高溫解吸,需要-35℃冷凍鹽水系統及蒸汽,操作溫差大,能量消耗多,運行成本高。
??? (2)頻繁吸附、解吸,需要專人操作,操作復雜,且設備易腐蝕泄漏,經常維修,勞動強度大。
??? (3)回收效率低,尾排VCM含量高,經常在2%左右,易污染環境、危害員工身心健康,浪費資源。
??? (4)在解吸過程中有發生火災或爆炸的危險
??? 2、膜法VCM回收系統的技術簡介
??? 有機蒸氣膜法回收技術是20世紀90年代興起的新型膜分離技術,也是國際上公認的最具經濟效益和社會效益,最具發展前途的生產、節能、環保、安全的高新技術之一,正在逐漸應用于石化行業。
??? 膜法回收系統主要是根據有機蒸氣分離膜的溶解選擇控制,即基于溶解-擴散機量。分子質量大、沸點高的氣體組分(如:VCM、C3H6、C4H10)在膜內的溶解度大,首先溶解在膜的表面,然后沿其在膜內的濃度梯度擴散傳遞,容易透過膜,在膜的滲透側得到富集;而分子質量小、沸點低的氣體組分(如:H2、N2、CH4)在膜內的溶解度小,難以沿其在膜內的濃度梯度擴散傳遞,不容易透過膜,在膜的截留側得到富集,從而達到分離的目的。
??? 膜兩側的壓差是有機蒸氣膜分離過程中的推動力,壓差越大,單位膜面積的氣體處理量就越大。
??? 3、膜法VCM回收系統工藝流程簡述
??? 本工藝流程采用了兩級膜吸收工藝。來自尾氣冷凝器的不凝氣體(主要是VCM、C2H2和惰性氣體)進入一級膜,一級膜的作用是回收一部分VCM和C2H2,然后將一級膜分離的滲透氣返回二級轉化器,目的是使C2H2參與合成VCM,防止C2H2在壓縮、精餾、冷凝系統積累。一級膜分離器的尾氣進二級膜分離器,二級膜的作用是進一步分離VCM,在二級膜滲透側采用真空操作,以提高膜的分離效果,使尾排中VCM的含量<1%,二級膜的參透氣返回氣柜。膜法VCM回收系統工藝流程見圖1。

??? 圖1 膜法VCM回收系統工藝流程簡圖
??? 4、膜法VCM回收系統的優點
??? (1)VCM和C2H2的回收率分別達98%和93%以上,尾排中VCM的排放速率為3.13kg/h(根據GB3095-1996《環境空氣質量標準》:三類區執行三級標準。根據GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》:排氣筒30m,三級最高允許排放速率7.8kg/h),達到了國家環保排放標準,安全性高。
??? (2)可承受尾氣中VCM含量較大的變化,且回收率不受影響,即操作彈性大。
??? (3)易于放大,簡單增加膜組件數即可增加處理能力,最經濟地滿足擴產能力的需要。
(4)投資少、見效快,回收期短,且效益顯著。
(5)采用撬式結構,占地面積小,以8萬t/aPVC規模,占地僅為80000mm×2000mm×2500mm。
(6)自動化程度高,操作簡便,維護保養容易,無需增加新的崗位。
(7)無傳動和轉動部件,不需要增加公用工程消耗,操作費用低。
(8)采用壓縮機提供壓力作為膜法VCM回收系統的推動力,無需額外增加動力源。
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