聚氯乙烯項目聚合工藝和管道布置要求

（天能化工有限公司，石河子市，832000）李濤

聚氯乙烯項目聚合工藝和管道布置要求

（天能化工有限公司，石河子市，832000）李濤

詳細闡述了聚氯乙烯聚合工藝設計的內容，具體涉及到工藝流程與每一個相關環節的控制，在此基礎上，分析了聚合釜這一核心設備，主要包括其安裝步驟與管道布置等方面內容。

聚合釜；工藝設計；聚氯乙烯；管道布置

聚氯乙烯（PVC）材料在我們的日常生活中經常使用到，其屬于其中一種合成樹脂，在諸多領域得到應用，例如醫療設備、電纜、管道等等，到現在為止，我國在所有的合成樹脂之中，PVC產量排在第一位。按照用途，生產氯乙烯的均聚物過程中選擇的聚合方法有所區別，一般包括以下五種類型：乳液、懸浮、本體、溶液和微懸浮聚合。本文主要研究PVC項目聚合工藝設計和管道布置相關問題。

1 聚合工藝設計

從流程方面進行分析，PVC的聚合工藝主要包括以下幾步：

1.1 配制助劑

這個過程中，應當對以下幾種助劑進行配制，具體如下所示：

（1）堿液：從整體上來說，調配的漿料應當為中性的，具體來說，能夠通過堿液來將它的酸性降低，以這種方法使聚合物保持穩定，防止對管道與別的設備造成酸性侵害。

（2）引發劑：這種助劑主要負責引發聚合反應，配制過程中應當在專門的配制槽中。同時，使用專用加料槽來對加料量進行調控，使用以后還應當通過專門的洗劑對加料管線、加料槽進行清理，把剩下的料從沖洗水流向聚合釜里面，需要注意的一個問題是，沖洗的水量同樣應當保持在加水劑量以內，以充分確保各次加料、配水的準確可靠。這種助劑的加料槽里面存在各種夾層與攪拌機，以確保它們完全混合。

（3）涂壁劑：使用這種助劑的時候，將其涂在聚合釜內壁上，可以避免聚合反應中設備內表面結垢。

（4）鏈轉移劑：氯乙烯生產過程中，乙烯的K值隨著聚合反應溫度的升高而降低，然而，如果聚合溫度相對較高，那么將會消耗相對較多的燃料，此時能夠利用這種助劑來降低低K值聚合反應的需要溫度，從而能夠減小燃料的使用。這種助劑能夠成品使用，無需自行調配，直接經由卸料泵將其添加至封閉的貯槽中，后者中配備了氮氣保護裝置，在加料的時候它可確保氣密性與內外的氣壓平衡。

（5）分散劑

生產氯乙烯的時候，往往要適當調節其顆粒度，這個過程中將會使用這種助劑。添加這種助劑時，應當先在加料槽中稱重，然后通過加料泵將其加到聚合釜之中，加料過程中還應當使用洗劑洗凈加料槽與管道中剩下的分散劑，使它們流到聚合釜里面，對于總的加水量，沖洗過程中使用的水量同樣應當考慮到其中，切實保證添加水量與分散劑的準確。

1.2 汽提廢水

此過程中，主要是廢水在流入收集池以前，通過汽提塔對其進行VCM單體的過濾與消除，通常情況下，此處所說廢水是來自于VCM分離回收過程，除此之外，還包括各設置和管道的冷凝水，再加上每一個設備里面用來進行密封的水。

1.3 聚合反應

這個過程中使用的壓力容器是聚合釜，它的里面包含著冷卻隔層與攪拌裝置，正如上文所述，聚合反應過程中，溫度在很大程度上決定著氯乙烯的品質，將引發劑添加到聚合釜里面，通過這種方式來降低反應溫度，從而能夠生產出高品質的產品。另一方面，為較好的確保反應過程中溫度處于穩定狀態，應當通過循環的冷卻水來進行降溫。

聚合反應生成的聚氯乙烯和VCM比重有所區別，后者相對較輕，所以發生反應一段時間以后，聚氯乙烯與VCM兩者將會出現分層現象，同時還會在分層面結垢，這樣將對熱量的傳遞產生負面作用，使得聚合反應不完全或溫度不均衡而造成產物品質下降。因此，應當持續運行攪拌機，最大限度到確保熱量的充分交換，使得聚合反應始終處于可控狀態。

能夠利用監測聚合釜里熱平衡情況來了解反應狀況，然后這種手段不太實用，通常情況下，生產過程中往往利用測定其中壓力的改變來判斷聚合反應狀況。要是確定聚合反應非常徹底了，這種情況下，則能夠添加上終止劑，接著聚合反應將終止，在此基礎上，才能夠出料。所謂出料，將將產生的PVP漿料擠到出料槽中，后者與聚合釜之間的管道中具備過濾攔網，能夠濾出漿料中的許多塊料不溶物。出料結束以后應當清洗聚合釜，還應當對涂壁劑進行涂抹，再次開展后續的聚合反應。出料槽中的漿料中有許多沒有未完全反應的VCM，必須回收它們，然后把它們重新添加至聚合釜中反應，通過這種方法里提高VCM的利用率。一定比例的氣態VCM能夠在漿料回收過程中通過汽提塔進行回收，這樣來減小其中的VCM濃度，在提高再利用率的基礎上實現了VCM排放的降低，從而對環境的影響減小。值得一提的問題是漿料進入汽提塔之前必須首先將其破碎，防止對汽提塔產生破壞。

1.4 清洗冷凝器與聚合釜

設備長期運行以后，設備、管道里面那么產生許多樹脂的堆積，同時，一般清洗方法不容易洗凈。這樣需要安裝了高壓清洗系統，最高水壓為40MPa，還應當洗凈攪拌器等器件。一般情況下，清洗站部署在聚合釜中，因冷凝器具有許多繁雜的結構，所以應當通過高水壓來沖洗，通常使用45MPa則能夠將其洗凈。

1.5 冷凝水與蒸汽系統

（1）冷凝水系統：這部分主要負責冷凝并收集各個部位形成的高溫蒸汽。一般情況下，PVP生產設備中形成的蒸汽具有相對較高的溫度，同時還存在一定壓力，能夠通過凝液槽來進行冷凝處理，在此基礎上，將其送至冷卻系統，提供冷卻水。

（2）蒸汽系統：清洗聚合釜過程中往往涉及到高壓高溫蒸汽，而并非直接應用高壓水，清洗之后能夠用于加熱。

2 聚合釜的設備與管道布置

2.1 70m3聚合釜

我國大部分PVC生產商，特別是對于中小型公司，在實踐中均通過70m3聚合釜來進行反應，同時該種設備的生產與應用比較成熟，所以非常可靠，且所需的成本相對較低，具有良好的經濟效益。現階段，單條生產線往往需要6臺這樣的設備，年生產能力達到120kt。

一般來說，該種生產線上要布置四部分設備：配料、聚合、漿料和汽提。其中，對于前者來說，其整體廠房為封閉式結構，往往為封閉的混凝土結構，由于聚乙烯具有易燃易爆的性質，因此必須做好通風措施。由于在聚合釜的吊裝孔位置需要檢修設備，因此管道應當安裝在另外一側；配料槽兩側分別是管道與加料口；下料過程中需通過管道的坡度來過濾，同時全部加料管道的形狀應當集中布置，以便于快速控制。六個聚合釜盡可能的接近引發劑、分散劑的接口，并且還應與全部聚合釜保持等距離。

2.2 108m3聚合釜

伴隨聚合工藝的急劇發展，逐漸推出更好的技術，而最好的當屬日本智索生產的108m3聚合釜，其既有較高的產能，也能保證相對較好的產品質量，而且消耗相對較低，所以得到廣泛應用。

拿當前最普及的108m3聚合釜來說，其年產能達到40kt，年產300kt的生產線包括八臺設備。整體來說，其設備和廠房布置整體與70m3生產線大致相當，然而該種設備容積相對較大，其中包含平車（負責漿料的運送）與冷凝器。

不僅要滿足70m3聚合釜的管道布設條件，而且還必須在新加的冷凝器的彎頭部位配置上盤管與法蘭，為維護與檢修聚合釜與冷凝器提供有利條件；需要注意對于聚合釜來說，其進料管道的坡度必須超過5%，具體來說，根據運輸的物料類型來采用相應的閥門型號，應當盡可能的就近布置每一個進料開關，以便于對其進行控制。

3 小結

綜上所述，近年來聚氯乙烯在各個領域得到廣泛應用，醫療衛生、管道等各個方面，同時對其產能與質量提出了一系列新的更高的要求，此外，國家以及廣大人民群眾對于環保的要求日益提高，因此，需要不斷優化聚合工藝，這就使得高產能的108m3聚合釜生產線日益普及。為充分發揮新技術、新工藝的優勢，相關設計和操作人員應當細致深入的探討生產經驗，為聚氯乙烯生產的安全運行提供堅實的保障。

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TQ325.3

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1008-0899（2017）02-0044-03