氯乙烯聚合產生粗料的預防措施

趙 峰

（內蒙古聯豐稀土化工研究院，內蒙古 烏海016034）

目前，70 m3以上的大型聚合釜已在PVC 行業普遍采用，其優點是：（1）PVC 樹脂產品質量均一性提高；（2）裝置的占地面積減少；（3）企業建設投資費用降低；（4）裝置生產管理費用和維修費用降低。同時，隨著DCS 技術的不斷完善，聚合生產過程的安全性、穩定性也得到了保證。

從實際控制看，采用大型釜出現事故后造成的危害也大，盡管DCS 提高了過程控制的同一性，但同樣出現異常時極有可能是連續性、大批量的。現有的聚合過程普遍設有粗料預警系統，一般認為產生粗料的可能性不大，事實上，從行業生產情況并結合內蒙古烏海化工有限公司 （以下簡稱烏海化工）過去幾年的生產實踐，在PVC 聚合過程遇到了不同形式的粗料和聚合反應爆聚現象，這不但給企業帶來了巨大損失，而且也給正常生產造成了極大的影響。

1 聚合基本工藝

1.1 生產工藝

配料工序按相關技術要求將物料配置完畢后，由儀控工按給定的配方向聚合釜入料、反應，最終待壓降達到工藝要求時加入終止劑出料，未反應的氯乙烯經回收裝置去回收單體貯槽。

1.2 入料及控制方式

（1）所有的物料先行配置成溶液，再分析其濃度后輸入入料程序設定欄。

（2）對各種不同的物料分別配有相應的入料泵及流量計，單體及純水均采用雙流量計。有的企業還裝有稱重槽用來對流量計校核。

（3）在程序設定中對加料泵、流量計、主要物料閥門均有提示設置，以利于控制人員直觀地掌握現有進度。

（4）等溫入料完畢送達體系即達正常反應溫度，系統切換至反應狀態，循環冷卻水開啟。

（5）反應過程依參數設定溫控可調至自動狀態，特殊情況時可切換至手動進行處置。

（6）反應出現壓降并達設定值時加入終止劑，出料時系統有出料泵，一并開啟回收系統。

（7）出料過程有沖洗設置以確保出料徹底、干凈。

（8）系統設有涂布裝置依設定噴淋涂布，但涂布液的沖洗排放需經放盡閥觀察。

2 產生粗料的幾種現象

聚合的過程控制設定己基本達到了全方位監控，但實際生產中仍舊存在粗料或異常現象的發生。

2.1 流量計不準

單體或無離子水流量計不準對聚合入料的危害是相當大的，多數出現粗料的原因也發生在這個環節，流量計不準有可能造成水油比失調，嚴重偏離生產配方等，對此應予以高度重視。

（1）原因分析

對流量計首先要確保其按技術參數要求進行安裝，實際生產中出現問題的主要原因有。

a.因安裝不合理造成加料過程中振動大，從而導致誤差大，且易損壞而造成偏差增大進而發生事故；

b.系統產生的自聚物進入其中并卡死，會使顯示值偏離實際值。

（2）預防措施

a.對安裝的流量計要進行有效的固定，決不允許使用過程中產生振動現象，日常要加強對流量計的維護工作；

b.對流量計要定期進行校驗。由于主要物料加料一般為雙流量計，當2 個流量計同時出現偏差時要及時分析，同時，可將軟水或單體貯槽的液位通過計算自動生成，將生成值與流量計加料值相比較，以判斷是否出現問題再作處置。最終查清原因對其校正或修復。

2.2 無離子水質異常

實際生產中，無離子水往往不為人們所重視，出現問題后由于是事后分析，對水質的影響往往無法確認，事實上水質異常是產生粗料的一個重要原因。

（1）原因分析

一般情況下，造成無離子水波動的因素有2 個。一個是正常生產渠道的無離子水，在制作過程中若以樹脂交換法，則會在對樹脂酸洗、堿洗或系統沖洗時由于操作不當造成水質異常，要么呈酸性，要么呈堿性；另一個來源是干燥加熱片的蒸汽冷凝水，由于其品質較高，目前PVC 企業基本上將其用于聚合投料生產，而且正常情況下其不會對聚合反應造成異常。但烏海化工自產蒸汽中加有Na3（PO4），同時還向蒸汽中刻意加入氨水使其呈堿性以達到保護管道和設備的目的。當這部分冷凝水用于生產中就會造成最終加入聚合釜中的無離子水嚴重偏堿性，其對分散劑的性能會造成破壞進而可能產生粗料。更為嚴重的是一旦用其來配制分散劑將有可能造成重大質量事故發生。

（2）預防措施

烏海化工過去相當長一段時間使用蒸汽冷凝水，時常發生質量事故，后經分析對其停用后徹底消除了這類事故。

對生產中的無離子水要嚴格進行檢測并作好記錄，特別是對交換樹脂的處理過程中嚴加監控，通常對其酸堿度、電導率應專人測定。對非正常途徑來的無離子水要認真分析，且不宜用于聚合系統，并應對其制定相關的操作制度，以防因人員變化而造成混用。

2.3 分散劑異常

（1）原因分析

分散劑出現異常主要表現在以下幾個方面。

a.因分析濃度偏差較大而出現大批量的產品質量異常。由于配方設定后其用量的絕對值是自動生成的，濃度的極小差異會最終導致加入量的較大差異；

b.配料工將不同的分散劑混配。通常情況下由于許多企業只有一個配制槽，對不同的分散劑配制好后放入相應的貯槽中，但曾出現過配制人員因配好的分散劑液位受限而將剩余的混放，從而造成質量異常乃至粗料的產生；

c.分散劑質量異常。主要表現在因其貯存不當而出現結塊現象。

（2）預防措施

a.對配制好的分散劑在分析濃度時宜作兩三個平行樣進行比較。同時，技術人員要根據配料情況進行推算以確定所配分散劑的基本濃度，從而為最終分析提供參考；

b.加強對配料工的管理和培訓，特別是不同物料的性質對配料人員要針對性地予以強化。曾有配料工從事過聚合儀控，錯誤地認為幾個分散劑最終還是要加入到聚合釜內，所以每當發生貯存受限時就將其放入另一貯槽，后經培訓才消除了這一行為；

c.配制過程中要嚴格進行過篩，發生結塊或質量異常立即停用；

d.由于季節性差異對分散劑的用量應及時調整，地區溫差會導致配制的分散劑實際使用效果存在差異。

2.4 閥門內漏

盡管聚合過程按初始模塊、控制模塊、人工干預模塊、故障/誤差處理模塊和結束模塊的程序有較為詳盡的設定[1]，但閥門內漏現象在實際生產過程中則普遍存在，而且比較難以判定，從而使設置的模塊產生虛假實施，由此造成的粗料現象。常易出現內漏的閥門主要有熱水入料閥、釜底出料閥等。

（1）原因分析

熱水入料閥由于其溫度一般在80 ℃以上（70 m3聚合釜設定溫度83 ℃左右），內部采用聚四氟密封，這種材料通常情況下耐腐蝕性、密封性均較好，但其最大的缺點是耐熱性差，其線膨脹系數在20～60 ℃下就達1.03×10-4/℃，隨著溫度的升高，其耐熱性變差。為了開關方便且易于控制，入料閥通常為球形閥，主要依靠內部的一對密封圈，頻繁的開啟加料受熱，使其壽命大受影響，一般只能使用三個月左右，若發生內漏現象極有可能使熱水內漏至其他釜內，從而使聚合加料異常而產生粗料。

（2）預防措施

熱水入料閥內漏在行業內普遍存在，有單位曾與科研單位合作開發熱水入料專用密封材料，但沒有實質性的進展。實際生產中通常為事后檢查，往往已對生產造成了損失。同時單體入料閥、聚合釜出料閥也易出現內漏情況，對此可采用超聲波檢測儀或閥門內漏檢測儀。

這2 種檢測儀都是將內漏產生的信號經過儀器處理，轉變為可以聽見的聲音信號，從而發現閥門的內漏并加以處理。當然一旦對某個釜的閥門使用中明顯認為存在異常，最有效的辦法是停用并檢查。

2.5 生產中的人為因素

人為因素是產生粗料的一大頑疾，這其中既有控制人員的因素，也有管理人員的因素。

（1）原因分析

a.生產人員引起的誤操作。由于人員素質參差不齊，技術水平、工作經驗差異較大，因此生產過程中的誤操作時有發生。這其中有2 方面的原因，一個是現場巡檢工引起的，因將關鍵閥門未操作到位，從而給主控帶來誤導。實際生產中就曾出現巡檢工未將放盡閥關閉到位，在入料時發現后只是重新關閉繼續投料而最終出現粗料；另一個是主控對控制過程中出現的曲線異常沒有認真分析而繼續反應最終造成粗料產生。

b.管理人員引起的。 從實際生產情況看，現有70 m3以上的聚合釜粗料大多出現在反應的30～70min，這也是聚合成粒的危險期。在聚合反應過程中，正常情況下反應的攪拌電流曲線的微小變化可能是粗料己經產生，此時必須要作出快速的判斷并采取措施才能將損失減到最小，否則最終會造成更大的損失。

（2）預防措施

對此應加強培訓，制定嚴格的管理制度，堅持經常性地規范從業人員的行為；

a.定期根據不同的工種進行針對性的技術培訓，提高從業人員的專業知識水平；

b.對從業人員的操作實行規范化管理，尤其是現場作業做好生產記事，針對生產過程中的異常現象采取逐級反饋制度，即使出現誤操作，及時補救，盡量將損失降到最低；

c.在聚合的敏感反應階段，一旦電流曲線異常而無法確定原因時宜采取回收以盡可能地降低控制風險。

3 結語

聚合粗料預警系統的投用較過去極大地提升了一步，但仍應對生產過程的每一個環節不斷細化，對出現的異常加強分析并采取有效的措施，才能減少或消除生產事故帶來的損失。

［1］申屠久洪，賴景宇.懸浮法70 m3釜聚氯乙烯生產DCS控制系統設計及全自動批量控制.中國氯堿，2004（11）：39-42.