氯乙烯单体(VCM)在常温和常压下是一种对眼睛有刺激作用的无色气体，具有乙醚香味，微溶于水，比空气重，在空气中的爆炸极限为3．6%～33%(v／v，下同)。齐化集团公司PVC厂采用电石法生产PVC树脂8万t／a，在生产过程中，精馏尾气经冷凝器回收后的不凝气体中，仍含有12．6％左右的VCM和2．3％左右的C2H2。原来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，易污染环境，危害员工的身心健康，且安全性低。2003年7月，该厂采用了大连欧科膜技术工程有限公司提供的膜法VCM回收系统，运行至今，效果显著，从根本上解决了上述难题，同时也取得了可观的经济效益和良好的社会效益。

一、职业危害

VCM有毒，对人体有麻醉作用，通常由呼吸道进入体内，吸入量在0．5％以上时，可引起头晕、头痛、心神不安、胸闷、嗜睡、不辨方向和步态蹒跚等中毒症状。空气中含量达20%～40%时，可使人产生急性中毒，严重时出现抽搐、神志不清或昏迷状态，瞳孔散大，甚至造成死亡。长期接触VCM也可造成慢性中毒，使肝细胞增生，导致肝纤维化网状内皮系统增生，肝血管肉瘤，产生肝癌，同时对骨骼、皮肤、神经、消化和内分泌等系统产生不同程度的损害。VCM在空气中最高容许浓度为30mg／m3。

为防止生产操作人员急性中毒，VCM和PVC生产设备应密闭操作，严防跑、冒、滴、漏。操作人员在清釜和维修设备时，应事先做好置换工作，正确佩戴防护用具。如吸入大量VCM气体，应立即将人体移向通风处，吸入新鲜空气，即可恢复，严重者送医务室吸氧抢救。若皮肤接触VCM液体，接触部位可出现麻木、红斑、浮肿以至坏死，应尽快用大量的清水清洗。

二、回收措施

1．活性炭吸附法回收VCM存在的缺点

(1)低温吸附、高温解吸，需要－35℃冷冻盐水系统及蒸汽，操作温差大，能量消耗多，运行成本高。

(2)频繁吸附、解吸，需要专人操作，操作复杂，且设备易腐蚀泄漏，经常维修，劳动强度大。

(3)回收效率低，尾排VCM含量高，经常在2%左右，易污染环境、危害员工身心健康，浪费资源。

(4)在解吸过程中有发生火灾或爆炸的危险。

2．膜法VCM回收系统的技术简介

有机蒸气膜法回收技术是20世纪90年代兴起的新型膜分离技术，也是国际上公认的最具经济效益和社会效益，最具发展前途的生产、节能、环保、安全的高新技术之一，正在逐渐应用于石化行业。

膜法回收系统主要是根据有机蒸气分离膜的溶解选择控制，即基于溶解-扩散机理。分子质量大、沸点高的气体组分(如：VCM、C3H6、C4H10)在膜内的溶解度大，首先溶解在膜的表面，然后沿其在膜内的浓度梯度扩散传递，容易透过膜，在膜的渗透侧得到富集；而分子质量小、沸点低的气体组分(如：H2、N2、CH4)在膜内的溶解度小，难以沿其在膜内的浓度梯度扩散传递，不容易透过膜，在膜的截留侧得到富集，从而达到分离的目的。

膜两侧的压差是有机蒸气膜分离过程中的推动力，压差越大，单位膜面积的气体处理量就越大。

3．膜法VCM回收系统工艺流程简述

本工艺流程采用了两级膜吸收工艺。来自尾气冷凝器的不凝气体(主要是VCM、C2H2和惰性气体)进入一级膜，一级膜的作用是回收一部分VCM和C2H2，然后将一级膜分离的渗透气返回二级转化器，目的是使C2H2参与合成VCM，防止C2H2在压缩、精馏、冷凝系统积累。一级膜分离器的尾气进二级膜分离器，二级膜的作用是进一步分离VCM，在二级膜渗透侧采用真空操作，以提高膜的分离效果，使尾排中VCM的含量＜1%，二级膜的渗透气返回气柜。膜法VCM回收系统工艺流程见图1。

4．膜法VCM回收系统的优点

(1)VCM和C2H2的回收率分别达98%和93%以上，尾排中VCM的排放速率为3．13kg／h(根据GB3095—1996《环境空气质量标准》：三类区执行三级标准。根据GBl6297—1996《大气污染物综合排放标准》：排气简30m，三级最高允许排放速率7．8kg／h)，达到了国家环保排放标准，安全性高。

(2)可承受尾气中VCM含量较大的变化，且回收率不受影响，即操作弹性大。

(3)易于放大，简单增加膜组件数即可增加处理能力，最经济地满足扩产能力的需要。

(4)投资少、见效快，回收期短，且效益显著。

(5)采用撬式结构，占地面积小，以8万t/a PVC规模，占地仅为8000mm×2000mm×2500mm。

(6)自动化程度高，操作简便，维护保养容易，无需增加新的岗位。

(7)无传动和转动部件，不需要增加公用工程消耗，操作费用低。

(8)采用压缩机提供压力作为膜法VCM回收系统的推动力，无需额外增加动力源。

三、经济效益分析

该厂于2003年7月采用膜法VCM回收系统，自运行以来，先后对膜法回收前后的数据进行了对比，各项平均指标均达到或优于设计指标。膜法回收前后平均数据对比结果见表1。

通过以上计算可以看出，VCM的回收率达到了预期目标，C2H2的回收率也达到了预期效果。

2．回收VCM所创效益

假设粗馏尾气为理想气体，且处于标准状态。

氯乙烯单体(VCM)的摩尔质量为62．5g／mol。

精馏尾气中VCM的质量速率：520×12．6％÷22．4×62．5=182．8㎏／h

尾排中VCM的质量速率(排放速率)：140×0．80％÷22．4×62．5=3．13㎏／h

回收VCM的质量：182．81－3．13=179．68㎏／h

VCM的成本按4500元／t计，节约资金4500 ×179．68÷1000=808．56元／h

3．回收C2H2所创效益

假设粗馏尾气为理想气体，且处于标准状态。

C2H2的摩尔质量为26g／mol。

精馏尾气中C2H2的质量速率：520×2．30％÷22．4×26=13．88㎏／h

尾排中C2H2的质量速率：140 × 0．59％÷22．4 × 26=0．96㎏／h

回收C2H2的质量速率：13．88－0．96=12．92㎏／h

C2H2的成本按7740元／t计，节约资金7740×12．92÷1000=100．00元/h

4．年创效益

PVC生产装置每年开车时间按8000h计，则年节约资金：

(808．56+100．00) ×8000=726．85万元

四、结论

膜法VCM回收技术是一种清洁无污染、安全可靠的回收技术，系统采用DCS控制，操作简便、运行平稳、维护简单，充分体现了膜法气体分离技术的优越性，既解决了VCM回收系统所涉及的职业危害、环保和安全难题，又节省了大量宝贵的能源和资源，降低了生产成本，在创造了可观的经济效益的同时，也取得了良好的社会效益，可谓一举多得。