PVC聚合裝置工藝運(yùn)行總結(jié)

陳勇江，張玉永，劉 凱

（新疆圣雄氯堿有限公司，新疆 吐魯番838000）

1 PVC生產(chǎn)裝置簡(jiǎn)介

新疆圣雄氯堿有限公司（以下簡(jiǎn)稱“圣雄氯堿”）50萬t/a PVC分為兩期，一期25萬t/a PVC生產(chǎn)裝置于2012年建成投產(chǎn)，二期25萬t/a PVC生產(chǎn)裝置于2016年建成投產(chǎn)。目前裝置運(yùn)行正常，該裝置采用137 m3大型聚合釜，該聚合釜在運(yùn)行過程中較為穩(wěn)定、樹脂顆粒形態(tài)均勻，各項(xiàng)指標(biāo)均在優(yōu)級(jí)品范圍內(nèi)。

圣雄氯堿PVC聚合裝置生產(chǎn)工藝流程分別為助劑單元、聚合單元、汽提回收單元和干燥包裝單元；137 m3聚合釜內(nèi)冷、熱無離子水與單體（新鮮單體與回收單體按比例加入）按照指定水油比同時(shí)入料，同時(shí)分散劑按照配方指定量加入，當(dāng)單體、無離子水入料完成后加入引發(fā)劑開始反應(yīng)，反應(yīng)過程中由于單體不斷轉(zhuǎn)化為PVC樹脂，導(dǎo)致聚合釜內(nèi)物料體積收縮，粘度逐漸增加，傳熱系數(shù)不斷減少，為防止此現(xiàn)象出現(xiàn)，在聚合釜反應(yīng)過程中由聚合釜頂部加入冷無離子水（聚合釜二次注水），彌補(bǔ)聚合釜內(nèi)物料收縮體積情況，隨著聚合反應(yīng)進(jìn)行，聚合釜內(nèi)壓力不斷下降，當(dāng)聚合釜壓力降到指定值時(shí)，標(biāo)志著聚合反應(yīng)結(jié)束，系統(tǒng)自動(dòng)加入終止劑終止反應(yīng)，隨后由出料泵將漿料輸送至漿料槽內(nèi)（漿料槽內(nèi)加入消泡劑）由漿料泵輸送至汽提塔內(nèi)進(jìn)行汽提回收、離心脫水、干燥、包裝，未反應(yīng)的VCM單體由壓縮機(jī)壓縮后經(jīng)冷凝器冷凝后進(jìn)入回收單體儲(chǔ)槽再次利用。

2 137 m3聚合釜工藝優(yōu)點(diǎn)[1]

2.1 助劑自動(dòng)化入釜、精細(xì)化管理

聚合反應(yīng)所用分散劑、引發(fā)劑、涂壁劑、消泡劑、終止劑均配置成一定濃度的溶液按照規(guī)定時(shí)間、流量、累積量自動(dòng)入釜。另外，圣雄公司通過精細(xì)化控制，在保證PVC樹脂質(zhì)量良好的情況下，不斷摸索，不斷優(yōu)化調(diào)整聚合釜助劑用量，將聚合助劑用量控制在最優(yōu)范圍內(nèi)，達(dá)到節(jié)約成本的目標(biāo)。

2.2 137 m3聚合釜攪拌系統(tǒng)對(duì)樹脂顆粒形態(tài)的重要性

137 m3聚合釜采用底置式攪拌裝置，并在攪拌減速機(jī)與攪拌電機(jī)之間增加液力變矩器，通過調(diào)整液力變矩器降低電機(jī)與攪拌之間的扭矩，最大限度降低以往聚合釜在運(yùn)行過程中攪拌晃動(dòng)問題。137 m3聚合采用三層兩葉平攪拌，該攪拌轉(zhuǎn)速通過液力變矩器的開度調(diào)整，DCS程序內(nèi)設(shè)定液力變矩器開度，攪拌轉(zhuǎn)速通過液力變矩器開度調(diào)整在一個(gè)定值，氯乙烯單體在復(fù)合分散劑、聚合釜攪拌剪切力的雙重作用下分散為均勻的小液滴，在復(fù)合引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)，生產(chǎn)出的PVC樹脂顆粒形態(tài)較為均勻。聚合釜溫度由DCS程序控制，通過串級(jí)調(diào)節(jié)，保證聚合溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，防止聚合過程中PVC樹脂的轉(zhuǎn)型，易于加工成型。

2.3 涂壁工藝

圣雄氯堿137 m3聚合釜在釜頂兩側(cè)180°安裝2臺(tái)噴淋閥用于涂壁與沖洗，涂壁劑與蒸汽通過高壓噴射均勻地在釜內(nèi)霧化粘貼在釜內(nèi)壁，達(dá)到涂壁效果；設(shè)置程序使二次涂壁從釜底部通入蒸汽將噴淋閥噴涂后落入釜底的涂壁劑再次沸騰、霧化，充分達(dá)到涂壁效果，延長(zhǎng)聚合的利用率。

2.4 冷熱無離子水混合入料

137 m3聚合釜采用冷熱混合無離子水入料技術(shù)，在冷熱無離子水泵出口通過串級(jí)調(diào)節(jié)無離子水入料溫度，保證聚合釜內(nèi)物料溫度在一定范圍內(nèi)，避免了冷、熱水單獨(dú)入料時(shí)銜接不恰當(dāng)導(dǎo)致PVC產(chǎn)粗料或魚眼超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，并且在無離子水、單體管線上加裝雙重質(zhì)量流量計(jì)，按照指定流量加入聚合釜，保證入釜料計(jì)量準(zhǔn)確、均勻，有利于聚合釜的穩(wěn)定運(yùn)行，冷熱脫鹽水混合均勻進(jìn)入聚合釜在攪拌的作用下與單體充分接觸后，由DSC程序投串級(jí)調(diào)節(jié)，按照SG-5型PVC樹脂聚合溫度進(jìn)行聚合。整個(gè)反應(yīng)聚合釜溫度、壓力均由DCS程序控制并自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證了裝置的穩(wěn)定性，避免人為因素的影響造成聚合反應(yīng)不穩(wěn)定。

3 汽提工藝優(yōu)化改造

圣雄氯堿汽提裝置原設(shè)計(jì)配套2臺(tái)篩板塔，在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)篩板塔篩孔大，蒸汽消耗大，自動(dòng)化程度低；為進(jìn)一步優(yōu)化工藝實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，該公司引進(jìn)先進(jìn)的溢流堰板塔技術(shù)，溢流堰板的應(yīng)用提升了裝置的自動(dòng)化水平。原篩板塔開車初期沖洗汽提塔時(shí)需要人員手動(dòng)進(jìn)行，而溢流堰板采用自動(dòng)沖洗操作，方便員工操作。并且每層塔盤設(shè)計(jì)由塔盤自動(dòng)沖洗，保證蒸汽順利通過塔孔與漿料充分進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，塔頂控制為微負(fù)壓，進(jìn)一步提高PVC樹脂的脫析。此技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高裝置的自動(dòng)化水平，且進(jìn)一步降低汽提回收蒸汽單耗與PVC樹脂殘留，溢流堰板塔PVC樹脂殘留對(duì)比見圖1。

圖1 溢流堰板塔引進(jìn)前后PVC樹脂殘留對(duì)比

3.1 溢流堰板塔運(yùn)行過程注意事項(xiàng)

溢流堰板塔每半年要檢查一次塔盤運(yùn)行情況，因?yàn)椋S著裝置運(yùn)行塔孔存在微小的堵塞情況，如果不及時(shí)清洗，導(dǎo)致蒸汽穿透力下降影響PVC樹脂殘留，還會(huì)增加蒸汽耗；溢流堰板塔塔底溫度不易控制太低或太高，溫度太低導(dǎo)致PVC樹脂顆粒脫析困難，溫度太高會(huì)導(dǎo)致PVC樹脂高溫分解變色，經(jīng)過多次試驗(yàn)最終將塔底溫度控制在95～110℃。

4 旋流干燥工藝[2]

圣雄氯堿PVC樹脂干燥采用傳統(tǒng)的旋流干燥工藝，此工藝流程簡(jiǎn)單，PVC樹脂漿料由離心機(jī)進(jìn)料泵輸送至離心機(jī)后，經(jīng)過離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)脫水后將PVC濕樹脂由螺旋輸送器均勻輸送至直流干燥塔內(nèi)與熱空氣充分接觸進(jìn)行干燥，經(jīng)過干燥塔干燥后樹脂含水一般在3%～5%，此時(shí)樹脂經(jīng)過旋風(fēng)分離器后進(jìn)入旋流干燥床進(jìn)行二次干燥，達(dá)到樹脂水分要求后由羅茨風(fēng)機(jī)輸送至包裝工序進(jìn)行包裝，此工藝最大優(yōu)點(diǎn)在于樹脂在干燥床及干燥塔內(nèi)停留時(shí)間短，水分蒸發(fā)快，有利于保證樹脂的水分。

5 母液水工藝改造

圣雄氯堿干燥裝置離心機(jī)經(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)后利用離心力作用將PVC漿料中的母液水脫出，脫出的母液水經(jīng)過三級(jí)沉降后一部分收集至母液水槽用于聚合釜及各工序管道設(shè)備的沖洗，達(dá)到重復(fù)利用的效果，另外一部分母液水原設(shè)計(jì)直接送入生化處理，后期在裝置運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)母液水溫度較高，有充分的利用空間，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察后將聚合釜入料熱脫鹽水由直接蒸汽加熱改為先用母液水換熱后再用蒸汽加熱至指定溫度，在充分利用母液水余熱的同時(shí)節(jié)省蒸汽用量，改造后，截止目前裝置運(yùn)行正常。