[01342939]聚乙烯醇清洁生产关键技术集成与工程实践

本项目研究的内容是聚乙烯醇工业生产过程改造和创新，属化学工程领域。聚乙烯醇(PVA)是一种重要的合成材料，其性能介于橡胶和塑料之间，是目前已发现的少数工业合成高聚物中具水溶性者之一。聚乙烯醇应用十分广泛，可用于纤维、建材、印染、医学原料、造纸等领域。聚乙烯醇生产过程包括原料气制造和精制、醋酸乙烯合成、醋酸乙烯精制、醋酸乙烯聚合、聚醋酸乙烯醇解、溶剂回收六个工段，涉及上百台大型设备，工艺过程复杂，能耗高，过程排放大量废水，造成较大的环境压力。尤其是醋酸乙烯精制、聚合、溶剂回收三个工段依靠精馏过程分离产品，过程涉及共沸精馏过程、溶剂萃取过程，技术程度高、难度大成为制约企业发展的瓶颈。本项目以“减量化、再使用、再循环”的清洁生产的原则，以系统优化的方法，探讨制约企业发展的难题，开发新技术、新工艺，改造现有工艺和设备，挖掘潜能，达到了节能降耗、提高生产能力的目的，进而实现了清洁生产和可持续性发展。本项目实施过程开发和应用的关键技术有：1. 开发了新型导向筛板技术，聚乙烯醇生产过程涉及20多座塔器设备，提高塔盘分离效率是实现节能降耗的关键。导向筛板具有结构简单、液面落差小、造价低的优点，广泛用于精馏、吸收、萃取等传质分离过程。本项目通过设置液体导流和鼓泡促进区不均匀开孔等措施，提高了分离效率。并成功地应用于聚乙烯醇生产过程精馏1、2、6塔，回收1、2、8塔，聚合1、3塔的改造，分离效率普遍提高，回流比降低，能耗降低，产能提高。2. 提出了设备异位置换更新的优化方法，通过设备功能的改变，实现了产能提高，节省了资金和生产用地；3. 醋酸甲酯水解反应是聚乙烯醇生产的重要步骤，由于是可逆反应，以往工业上水解率只达到24%，造成回收工段大量物料循环，能耗很高。本项目利用分段组合方式构建催化反应精馏装置，解决了催化剂放置和过程耦合匹配的难题，开发了催化反应精馏水解醋酸甲酯新工艺，醋酸甲酯水解率达到70%，优化了回收工段工艺过程，能耗大幅降低，工艺水实现循环利用。4. 提出了多元分流，无害循环的物料分配原则，克服了杂质对聚合反应的影响，开发了聚合反应过程与精馏过程耦合新工艺，实现了节能减排。本项目通过对聚乙烯醇清洁生产关键技术的集成，有效的挖掘现有设备潜力，实现了少投入多产出、节能降耗，经济和环境效益显著，并有较好的推广应用前景。本项目合作单位石家庄化工化纤有限公司通过实施本项目，生产过程蒸汽消耗从36吨下降为27吨/吨产品，工艺水实现了循环利用，做到了少投入多产出，实现清洁生产。在土地资源不增加的基础上聚乙烯醇产量从6000吨/年扩大到20000吨/年；醋酸乙烯从12000吨扩大到60000吨；产值从5860万元，跃升为3亿元；利税从1239万元，达到4500万元。