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％（υ/υ，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、不辩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。如吸入在碍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-扩散机量。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％，二级膜的参透气返回气柜。膜法VCM回收系统工艺流程见图1。
图1 膜法VCM回收系统工艺流程简图
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GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》：排气筒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/aPVC规模，占地仅为80000mm×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优于设计指标。膜法回收前后平均数据对比结果见表1。
表1 膜法回收前后平均数据对比
根据上述统计的平均结果来计算：
1、 VCM与C2H2的回收率
VCM回收率＝〔1-（140×0.8）÷（520×12.6）〕×100％＝98.3％
C2H2回收率＝〔1-（140×0.59）÷（520×2.30）〕×100％＝93.1％
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。
氯乙烯单位（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＝182.81kg/h
尾排中VCM的质量速率（排放速率）：140×0.80％÷22.4×62.5＝3.13kg/h
回收VCM的质量：182.81-3.13＝179.68kg/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＝13.88kg/h
尾排中C2H2的质量速率：140×0.59％÷22.4×26＝0.96kg/h
回收C2H2的质量速率：13.88-0.96＝12.92kg/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、运行平衡、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。
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