氯化聚乙烯生產優化氯化工藝控制技術

張倫斌（蘭太實業股份有限公司，內蒙古 阿拉善盟 750336）

氯化聚乙烯生產優化氯化工藝控制技術

張倫斌
（蘭太實業股份有限公司，內蒙古 阿拉善盟 750336）

介紹了氯化聚乙烯生產過程，針對氯化反應時間長、設備利用率低等問題提出了具體改進措施，優化了工藝控制和可操作性，為CPE產能的充分發揮提供了成熟的經驗，對降低生產成本，提高經濟效益具有一定的指導作用。

氯化聚乙烯；關鍵環節；優化方法；效益

氯化聚乙烯是高密度聚乙烯（HDPE）與氯氣經自由基氯化反應制得的一種高分子材料，其英文名為chlorinated polyethylene，簡稱為CPE。生產方法主要是酸相法和水相法。目前，國內氯化聚乙烯（CPE）生產企業有99%是采用水相懸浮法生產工藝，總反應方程式：nCl2＋（CH2CH2CH2）n→n（CH2—CH2—CHCl）＋nHCl。隨著市場管材和型材需求量的日益增大，CPE需求量相應攀升。但是生產CPE的企業，產能不能充分發揮到最大化，嚴重影響企業的效益和成本，甚至供不應求直接影響企業的信譽度。通過十幾年氯化聚乙烯水相懸浮法生產工藝的實際探索和生產經驗，總結出縮短氯化反應時間，優化工藝控制，達到提高設備利用率的方法，徹底解決了困擾企業產能發揮這一難題，為同行業產能擴大，提高經濟效益，滿足市場需求提供了借鑒。

氯化聚乙烯產品生產的關鍵環節采用水相懸浮法簡要工藝流程圖見圖1。

圖1 氯化聚乙烯生產工藝流程

由上圖看出，除氯化反應為復雜的有機取代反應外，其他后工序都是簡單的物理分離過程和酸堿中和處理。產品內在質量的優劣關鍵取決于氯化反應過程。既要保證產品質量，滿足市場要求，又要提高設備利用率，從關鍵環節入手，總結出了縮短氯化反應時間，優化工藝控制的5種方法。

1 回收蒸汽冷凝水做氯化反應的溶劑

根據HG/T2704-2010行業標準，CPE產品水分含量≤0.4%，這就要求必須有干燥裝置處理。沸騰流化床通過熱風與CPE傳質傳熱除去水分，而熱源一般是蒸汽，傳熱后產生的冷凝水回收，用熱水泵送入氯化反應釜內作為反應的溶劑，每天節約原水56 t，年節約水費6.05萬元（按300天，3.6元/t計），同時節約了蒸汽用量，節省氯化升溫時間，取得了一定成效。

1.1 節約蒸汽用量

以12 500 L的反應釜為例：用25℃水作為溶劑加入8 500 kg，升溫到70℃，釜重8 900 kg，HDPE比熱容估算為0.55 kcal/kg·℃，投料量1 650 kg，反應釜比熱容估算為0.3 kcal/kg·℃，熱效率若以70%計，取蒸發潛熱為565 kcal/kg，每天用冷凝水56 t，即使用6.5釜冷凝水（其他反應釜用蒸汽），節約的蒸汽量：

升溫過程必須的總熱量 Q=QHDPE＋Q水＋Q設備= 543 487.5（kcal）

升溫過程節約蒸汽量：W=543 587.5/（565×0.7）=1 374.18（kg/釜）

1.2 節省氯化升溫時間

為減少熱量轉移，反應釜內加入冷凝水過程中，保持夾套內溫度恒定，投加原料后懸浮液平均溫度為68.4℃，蓋好人孔蓋后溫度已達到70℃以上。而加入常溫水時，從25℃升溫至70℃，平均每分鐘溫度上升0.76℃，時間約34 min。2015年6月8日—22日統計10批次升溫時間，見表1。

表1 升溫時間統計表

另外，搪瓷溫度與冷凝水溫度之差小，消除了瓷釉應力變化，有效保護了搪瓷，延長了搪瓷設備的使用周期。

2 降低通氯的起始溫度

反應釜內通氯氣時溫度最初定為80℃，后經反復摸索調試，第一次調整到75℃，CPE產品性能沒有受到影響。在此基礎上進行第二次調整，將通氯溫度調到70℃，根據反應過程出現的問題，通過調整助劑用量、原料量，改變瞬時通氯量、前趕氣等方法進行多次跟蹤反復試驗，主要表現在通氯初期（70 ～ 84℃）反應壓力上升較快。針對這一現象，將瞬時通氯量分為2段：第一段（70 ～77℃）瞬時通氯量為第二段（77 ～84℃）的65%（也受固液比影響），解決了因反應壓力快速上升而在操作上隨意降低瞬時流量的問題，產品內在質量也沒有受到影響。2次溫度直降10℃，節約升溫時間約13 min，節約蒸汽305.4 kg/釜。

3 增大升溫、恒溫階段瞬時流量，縮短通氯時間

依據客戶對CPE質量不同的要求，采取對癥下藥的方式。在保證產品質量符合行業標準、生產運行安全穩定的前提下，對不同廠家原料，在工藝控制方面采取3種措施：一是以客戶對產品質量的要求，選用廠家原料；二是在升溫階段將通氯量調整為總通氯量的76.5% ～79.0%，通氯時間由165 min縮短到140 min；三是增大恒溫階段的瞬時通氯量（反應壓力≤0.55 MPa），將原來恒溫通氯時間110 min以上調整為90 min，整個通氯全過程僅用了3.83 h，比原來縮短了45 min。

4 用熱風輸送原料，降低固液溫差

利用氯化、中和降溫循環回水的溫度，通過翅片換熱器將引風機進口風加熱到32 ～36℃，特別在冬季效果明顯，未加熱的原料投入反應釜內，釜內溫度平均降低11℃，加熱后的原料投入到反應釜內，其溫度平均降低6℃，消除了固液5℃的溫差，提高了設備有效利用率。

5 提高出料溫度，縮短清釜時間

氯化反應結束后進行降溫操作。為提高生產效率，出料溫度由以前的80℃以下提升到85℃以下。僅僅5℃之差，節約降溫時間15 min之多。另外給操作人員配備了隔熱工服，用空氣置換，氯氣檢測儀檢測釜內氧含量達標后，專人監護，釜內檢查搪瓷并清理粘結料皮。該項工作節省時間25 min以上。

6 效益分析

6.1 節省時間產生的效益

對一個生產周期的氯化工序，累計縮短生產時間1.95 h[34+13+45+25=117（min）]。在設備正常的情況下，原每釜生產周期8 h計算，每天節約時間5.85 h（1.95 h/釜×3釜/d計）用于生產第4釜產品，一年節約的時間多生產290釜，全年有效生產時間以300 d計。每釜生產CPE產品2.58 t，增加產量2.58×290=748.2（t），剔除生產成本、管理成本等費用，凈利潤在14萬元以上，同時設備利用率也得到了很大的提高。

6.2 單釜節約蒸汽產生的效益

在工藝方面，不斷探索尋找節源增效的方法，想方設法調整工藝控制參數，在穩定產品質量的同時取得直接經濟效益。

每釜節約蒸汽：1 374.18+305.4=1 679.58（kg）

全年節約蒸汽量：1679.58×6.5×300=3275181（kg），約3 275.181 t。

節約資金約133×3 275.181=435 599.073（元），按回收56 t冷凝水、當地蒸汽價格133元/t計算，單臺反應釜一年創造效益約57萬元。

由此可見，對氯化反應的關鍵環節采取各種有效措施加以優化和工藝控制，取得的成效顯而易見，希望對生產CPE的企業，無論從降本增效、工藝控制，還是產品質量的穩定方面起到了拋磚引玉的作用。

Optimization of chlorination process control technology

ZHANG Lun-bin
（Lantai Industrial Co.,Ltd.,sodium branch，Alxa 750336，China）

This paper introduces the production process of chlorinated polyethylene chloride，for long reaction time，low utilization rate of equipment problems and puts forward some concrete improvement measures，optimize the process control and operation，provide a mature experience and give full play to CPE capacity，to reduce production costs and increase economic benefits has a guiding role.

chlorinated polyethylene；key link；optimization method；benefit

TQ325.1+2

B

1009－1785(2017)01-0009-02

2016-11-14