电石法聚氯乙烯生产计划的优化路径探析.pdf
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1、第3 7 卷第6 期2023年11月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.6Nov.2023电石法聚氯乙烯生产计划的优化路径探析张雅云(太原科技大学,山西太原0 3 0 0 2 4)摘要:目的:为切实提升聚氯乙烯生产质量与效率,保证生产安全,降低生产能耗,满足我国化工市场聚氯乙烯产品的供给需求,最大限度提升化工企业经济效益,加强化工产业链的组织协作,促进我国化工领域的健康可持续发展。方法:本文采用文献综述法及案例分析法,对电石法聚氯乙烯生产计划的优化路径进行探析,对聚氯乙烯的生产制作工业流程进行阐述,并以电石法为主要视角对聚氯乙烯生产计划调度集成优化路径进
2、行探析。结果:通过对调度集成优化路径及实际案例进行分析,得出对聚氯乙烯生产计划调度集成优化可有效降低企业能耗,提升企业经济效益。结论:有关管理人员需充分做好组织协作,对生产计划调度集成路径进行全面优化,最大限度促进化工企业发展,推动化工领域全面进步。关键词:电石法;聚氯乙烯;生产计划;优化路径doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.06.031中图分类号:TQ325.3文献标志码:A文章编号:10 0 8-12 6 7(2 0 2 3)0 6-0 10 4-0 4员可对其进行温度及压力的调节,从而生产不同1电石法聚氯乙烯生产流程分析类型的聚氯乙烯石化产品。没有发生反
3、应的氯乙电石法生产聚氯乙烯共有两个系统,即公用烯单体在分离处理后,将回到氯乙烯单体存储仓工程系统及物料处理系统(见图1)。其中,公用工中,并与已经制备完成的氯乙烯单体化工产品一程系统中的供电系统是当前工作人员所关注的起等待运输-3 。重点,电能供应一般源于热电联产机组及国家电电解槽网。而物料处理系统中,聚氯乙烯生产由两个生盐水产流程构成,分别为位于上游的氯乙烯单体生产及位于下游的氯乙烯聚合生产。在盐水电解的过程中,阴极生成一定数量的氢气,阳极生成一定数量的氯气,当氯气及氢气干燥到一定程度时,会按照一定数值比例在燃烧炉中进行反应燃烧,生成氯化氢气体。石灰石及焦炭会在电石炉中受到电弧高温催化,从而
4、生成电石。电石在冷却后被粉碎,在乙炔容器中与水进行化学反应,生成乙炔气体。氯化氢气体及乙炔气体会在混合容器中进行混合,并在转化容器中生产粗质氯乙烯单体。粗质氯乙烯单体在净化、压缩及提纯处理后,生成相对新鲜的氯乙烯单体并被存到存储仓中,为后续的聚合工艺做准备。在聚合釜内,技术人物料处理系统回收氯气氟化紅氢气燃烧炉焦炭转化器电石乙炔石灰石存储仓电石炉乙快发生器电量供应个煤炭CHP机组图1电石法聚氯乙烯工业生产流程结构图2电电石法聚氯乙烯生产计划优化路径分析2.1问题分析聚氯乙烯生产工艺流程分为公用工程系统收稿日期:2 0 2 3-0 4-2 1作者简介:张雅云(19 9 6-),女,硕土,助教,研
5、究方向为电石法聚氯乙烯生产全流程计划调度集成优化研究。PVCVCM存储仓聚合釜、国家电网公用工程系统存储仓X第3 7 卷第6 期及物料处理两个系统。将电石的生产流程当做一个连续的过程,其上游氯乙烯单体的生产过程主要涵盖电解过程、生产过程等;而下游聚氯乙烯的聚合流程则是一个间歇过程。电能消耗成本是当前聚氯乙烯生产计划中最为重要的内容,特别是电解槽及电石炉的生产环节,为最大限度降低电耗成本,在不同种类的实际需求下,工作人员需对电石法聚氯乙烯生产计划调度集成优化,最大限度提升企业的经济效益。管理人员需对热电联产机组的自供电量及国家电网的外购电量进行决策优化,而当前热电联产机组所消耗的能源主要为煤炭。
6、热电联产机组的实际煤耗所展现出来的非线性特性,使技术人员可借助数据驱动来对热电联产机组的非线性模型进行构建。在调度集成优化过程中,如何将生产成本及实际能耗进行全面降低,是调度集成优化的首要任务。通常情况下,电石及氯气生产流程中所消耗的能源一般占工厂总体能耗的7 5%,主要为电能消耗。根据技术人员的调查分析显示,电石炉能耗与其自身的生产速率曲线呈非线性特性。在聚氯乙烯生产流程中,存在多台具有处理能力的电石炉并行工作的情况,这些电石炉的电耗各不相同。电解槽的电耗特性与电石炉的电耗特性较为相似,都具有极高的非线性特征。在条件允许的情况下,技术人员需对设备进行启停,以此有效降低电能消耗,但多次启停机组
7、,会使并行电网的电压下降。以上述图1为例,对物料处理系统及公用供电系统进行充分考量,并进行优化建模后作出以下假设:1)针对能耗部分,仅考量电能消耗。与其他能源消耗相比,电能是机组设备的主要使用能量,且具有极大的上升空间。2)对煤炭的成分变化不作考量 4。3)不同的电石炉所产生的电石需要具有同样的质量、相同的发气量。技术人员需保证以上假设全部符合实际,给张雅云:电石法聚氯乙烯生产计划的优化路径探析105定条件为:1)生产计划优化的区域及时间。2)使用设备包括电解槽、电石炉及热电联产机组等。3)使用存储仓,并对其实际存储量进行限制,对原料及库存等要素的市场价格进行明确。技术人员需确定的条件为:1)
8、明确生产计划周期中聚合釜所生产的聚氯乙烯牌号及实际产量。2)明确电石炉、电解槽及热电机组的实际生产效率和操作状态。3)详实安排使用原料及电能供应。2.2电石法聚氯乙烯生产计划调度集成优化模型1)制约条件:技术人员需构建完善的聚氯乙烯存储及交货模型,不同种类的聚氯乙烯产品的库存平衡及库存约束公式如式(1)和式(2)所示。Mli,u=Mliu-i+EPTi,u.-Si.u Vie MP,we W(1)MIpinMli.MIpxVieMP,weW(2)式中:Mli,为聚氯乙烯的实际库存,Mliu-1为前一时刻的聚氯乙烯库存量,PTi,u,为聚合釜的实际生产量,Si为实际交货量,MIpin为聚氯乙烯i
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