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(tuán)公司PVC廠采用電石法生產(chǎn)PVC樹脂8萬t/a。在生產(chǎn)過程中,精餾尾氣經(jīng)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(huán)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(shù)工程有限公司提供的膜法VCM回收系統(tǒng),運(yùn)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(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。
一、 職業(yè)危害
??? VCM有毒,對人體有麻醉作用,通常由呼吸道進(jìn)入體內(nèi),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(tài)蹣跚等中毒癥狀??諝庵泻窟_(dá)20%~40%時,可使人產(chǎn)生急性中毒,嚴(yán)重時出現(xiàn)抽搐、神志不清或昏迷狀態(tài),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(xì)胞增生,導(dǎo)致肝纖維化網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)增生,肝血管肉瘤,產(chǎn)生肝癌,同時對骨骼、皮膚、神經(jīng)、消化和內(nèi)分泌等系統(tǒng)產(chǎn)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(chǎn)操作人員急性中毒,VCM和PVC生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)密閉操作,嚴(yán)防跑、冒、滴、漏。操作人員在清釜和維修設(shè)備時,應(yīng)事先做好置換工作,正確佩戴防護(hù)用具。如吸入在礙VCM氣體,應(yīng)立即將人體移向通風(fēng)處,吸入新鮮空氣,即可恢復(fù),嚴(yán)重者送醫(yī)務(wù)室吸氧搶救。若皮膚接觸VCM液體,接觸部位可出現(xiàn)麻木、紅斑、浮腫以至壞死,應(yīng)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(diǎn)
??? (1)低溫吸附、高溫解吸,需要-35℃冷凍鹽水系統(tǒng)及蒸汽,操作溫差大,能量消耗多,運(yùn)行成本高。
??? (2)頻繁吸附、解吸,需要專人操作,操作復(fù)雜,且設(shè)備易腐蝕泄漏,經(jīng)常維修,勞動強(qiáng)度大。
??? (3)回收效率低,尾排VCM含量高,經(jīng)常在2%左右,易污染環(huán)境、危害員工身心健康,浪費(fèi)資源。
??? (4)在解吸過程中有發(fā)生火災(zāi)或爆炸的危險
??? 2、膜法VCM回收系統(tǒng)的技術(shù)簡介
??? 有機(jī)蒸氣膜法回收技術(shù)是20世紀(jì)90年代興起的新型膜分離技術(shù),也是國際上公認(rèn)的最具經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,最具發(fā)展前途的生產(chǎn)、節(jié)能、環(huán)保、安全的高新技術(shù)之一,正在逐漸應(yīng)用于石化行業(yè)。
??? 膜法回收系統(tǒng)主要是根據(jù)有機(jī)蒸氣分離膜的溶解選擇控制,即基于溶解-擴(kuò)散機(jī)量。分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的氣體組分(如:VCM、C3H6、C4H10)在膜內(nèi)的溶解度大,首先溶解在膜的表面,然后沿其在膜內(nèi)的濃度梯度擴(kuò)散傳遞,容易透過膜,在膜的滲透側(cè)得到富集;而分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低的氣體組分(如:H2、N2、CH4)在膜內(nèi)的溶解度小,難以沿其在膜內(nèi)的濃度梯度擴(kuò)散傳遞,不容易透過膜,在膜的截留側(cè)得到富集,從而達(dá)到分離的目的。
??? 膜兩側(cè)的壓差是有機(jī)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(tǒng)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(jìn)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(zhuǎn)化器,目的是使C2H2參與合成VCM,防止C2H2在壓縮、精餾、冷凝系統(tǒng)積累。一級膜分離器的尾氣進(jìn)二級膜分離器,二級膜的作用是進(jìn)一步分離VCM,在二級膜滲透側(cè)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(tǒng)工藝流程見圖1。
??? 圖1 膜法VCM回收系統(tǒng)工藝流程簡圖
??? 4、膜法VCM回收系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
??? (1)VCM和C2H2的回收率分別達(dá)98%和93%以上,尾排中VCM的排放速率為3.13kg/h(根據(jù)GB3095-1996《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》:三類區(qū)執(zhí)行三級標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》:排氣筒30m,三級最高允許排放速率7.8kg/h),達(dá)到了國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn),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(shù)即可增加處理能力,最經(jīng)濟(jì)地滿足擴(kuò)產(chǎn)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(jié)構(gòu),占地面積小,以8萬t/aPVC規(guī)模,占地僅為80000mm×2000mm×2500mm。
(6)自動化程度高,操作簡便,維護(hù)保養(yǎng)容易,無需增加新的崗位。
(7)無傳動和轉(zhuǎn)動部件,不需要增加公用工程消耗,操作費(fèi)用低。
(8)采用壓縮機(jī)提供壓力作為膜法VCM回收系統(tǒng)的推動力,無需額外增加動力源。