电石法聚氯乙烯生产计划的优化路径探析.pdf

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。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，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)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的最小库存量，MIrx为聚氯乙烯的最大库存量。聚氯乙烯的实际交货量不能高于需求量，因此，技术人员需对聚氯乙烯的缺货情况进行充分考量,并引人目标函数中的缺货惩处因子。根据当前化工市场需求及产品库存限制，优先明确聚合釜中聚氯乙烯产品的实际生产量。聚合过程会对产品进行批量处理，通常情况下，工作人员会以7 d为计划优化的实际周期。在对聚氯乙烯进行生产的过程中，技术人员需对氯乙烯单体的实际消耗量进行计算。2)生产过程模型：氯气与氢气共同反应生成氯化氢气体,电石与水共同反应生成乙炔。电石法聚氯乙烯生产计划进行调度集成优化的时间相对较长，氯气与氯化氢之间的实际消耗量是正比，电石消耗量与乙炔产量之间的消耗量也是正比。在实际的工作中,乙炔气体进行存储的气柜容量相对较小，所以可对乙炔气体的存储忽略不计。106氯气是聚氯乙烯的初始生产流程，其实际产量与电解槽的工作状态、生产效率及生产时间较为密切。因此,技术人员需对氯气的生产效率进行科学合理的控制。由上文可知，电石的生产流程是连续的，其与电石炉的运行效率及生产周期之间有直接联系，因此，技术人员同样需对电石炉的生产速率进行全面控制。电石炉及电解槽在生产中所消耗的电能是企业整体电能消耗的主要来源，为切实满足电能的实际使用需求，电能的供应量不得低于电量的实际消耗量。因此,热电机组的实际发电功率需最大限度满足实际运行功率的最大及最小限制。原料的库存平衡及有效约束同样是生产计划调产品1A2100B3500C3200D2700E2700通过生产计划调度集成优化建模对表1进行模型统计,其计算周期为4h,计算数据见表2。模型型式时间离散变量数量集成模型6694部分模型6753成本总成本能耗外购电煤耗库存原料切换基于离散时间描述的电石法聚氯乙烯生产计划的优化路径模式,对案例中的公用供电系统及物料处理系统进行数据优化处理，并对企业高天津化工度集成优化的重要内容，技术人员需借助非线性函数模型，对热电联产机组的煤耗与发电功率之间的非线性关系进行计算。除此之外，多次机组设备启停会导致一定的能源流失，因此在调度集成优化的过程中，需对本环节给予高度关注与重视。3案例综述本文以某地聚氯乙烯企业的电石法生产项目为例，对生产计划优化路径的可行性进行分析。案例中涵盖2 0 个并行电石炉及聚合釜，且每组都携带6 个小型电解槽及4组电解槽。由技术人员进行条件给定，聚氯乙烯12 周的需求量见表1。表1聚氯乙烯供给量数据表/231500550028003000270015002000600034001500公式数量166392400.079406633.53456700.075949933.5229380.086712386.444100.02023年11 月452700150015004900620037004500150026005000表2 模型统计数据表变量数量2304425423044313表3 部分模型与集成模型对比数据表集成模型数值/元170889508.883641810.07053810.076588000.0362898.886847000.037800.0能耗设备的自身非线性特征及启停操作进行全面反应。由表3 可知，在生产计划调度集成优化的帮助下，企业总成本及能耗成本分别得到有效645001500150015006200分析,其部分模型与集中模型数据对比见表3。CPU运行时间/s间隙/%1440010144001部分模型差异值绝对差值/元相对差值/%4497009.02.614235176.55.13597110.051.0638066.50.81133518.836.81134613.50.216300.016.7个725001500390058001500通过对生产计划的优化路径模型进行比较825003800270015003700940001500150065002000103000240040001500290011270025002200440034001215003300350059501500第3 7 卷第6 期2023年11月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.6Nov.20231,4-环己烷二甲醇(CHDM)的生产工艺与技术改造董钊，王琪（天津大沽化工股份有限公司，天津3 0 0 455）摘要：1,4-环已烷二甲醇作为高端聚酯生产的核心原料，其生产技术长期以来一直掌握在美国和日本等少数国家。本文着重介绍了美国和日本等公司1,4-环己烷二甲醇生产的主流工艺。同时也对国内生产工艺的研究进展及技术改造进行了介绍。随着国内生产研发的深入，1,4-环已烷二甲醇的下游应用研究也取得了实质性的进展，本文对此也进行了详细介绍。关键词：1,4-环己烷二甲醇；对苯二甲酸；对苯二甲酸二甲酯；加氢反应；催化剂doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.06.032中图分类号：TQ021文献标志码：A文章编号：10 0 8-12 6 7(2 0 2 3)0 6-0 10 7-0 5收稿日期：2 0 2 3-0 9-0 5作者简介：董钊（19 9 0-）,男，本科，工程师，研发中心主任助理，从事点在140.6 2 以上，熔融后或保持17 5后，色0前言度 2 5APHA（铂钴指数）,带醛基的酯含量 3 0 1,4-环已烷二甲醇(CHDM)为白色蜡状固液10,酸值 0.0 3 mgKOH/g。此外，也有一些公司要混合物，分子式为C.Hi6O2,溶于酮，与水和低级醇求 DMT的铁含量 0.510 、灰分 10 10 。类也可混溶，在乙醚和脂肪烃中几乎不溶。常用DMT的生产方法主要有两种，一种是由对苯于生产聚酯纤维和釉料、高性能膜片、不饱和聚二甲酸(PTA)与甲醇通过酯化反应制得,此方法酯树脂、树脂型涂料等。的生产工艺成熟，原材料简单易得，但主要缺点1CHDM的生产原料和用途是收率较低；另一种是由对二甲苯经分步氧化、酯化制得。DMT的用途比较单一，几乎全部用来1.1生产原料生产CHDM的主要原料是对苯二甲酸二甲酯(DMT),该化合物在我国没有统一的产品规格，阿莫科石油公司对DMT合格品的要求为：凝固科技研发、产学研、科技成果管理工作。降低，最大限度提升了聚氯乙烯生产企业的经济效益，促进了我国化工领域的全面发展，综上所述，对电石法聚氯乙烯的生产计划进行优化，不仅可以全面提升聚氯乙烯的生产质量，降低生产成本,提高企业的经济效益，还可以帮助企业降低能耗，实现企业经济效益与社会效益的有机统一，全面推动我国化工领域的长足发展与进步。参考文献：1赵浩淼,王明亮.正加料与倒加料工艺对可氯化专用聚氯乙烯树脂的影响 J.中国氯碱,2 0 2 3(3):2 3-2 6.2杨顺宝.聚氯乙烯糊树脂生产过程中包装袋破袋率控制 中国氯碱,2 0 2 3(2):59-6 3.3齐玉林,高旭东,荣兴,等.醇析法制备 消光聚氯乙烯树脂溶胶黏数测试试样 的研究 J.聚氯乙烯,2 0 2 2,50(12):2 3-2 5,3 2.4胡少伟,杨金辉.大口径高性能聚氯乙烯管道研发与工程安全保障技术 .工程力学,2 0 2 3,40(1):1-3 1.