第４１卷第３期 聚氯乙烯 Ｖｏ１．４１，ＮＯ．３ ２０１３年３月 Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｍａｔ．，２０１３ １０８ ｍ３聚合釜ＰＶＣ生产技术的改进 王世良 （德州实华化工有限公司，山东德州２５３００７） ［关键词］ＰＶＣ；聚合釜；自聚；粗料 ［摘要］介绍了１０８ ｍ 聚合釜的ＰＶＣ生产工艺特点及工艺流程，详细介绍了装置运行过程中出现的粘釜、 釜顶冷凝器自聚、爆聚粗料、出料不彻底等问题及相应解决措施。 ［中图分类号］ＴＱ３２５．３ ［文献标志码］Ｂ ［文章编号］１００９—７９３７（２０１３）０３—００１７—０３ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ＰＶＣ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ １０８ ｍ３ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｒ ＷＡＮＧ Ｓｈｉｌｉａｎｇ （Ｄｅｚｈｏｕ Ｓｈｉｈｕａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄｅｚｈｏｕ ２５３００７，Ｃｈｉｎａ） Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＶＣ；ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｒ；ｓｅｌ ｆ－ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ｃｏａｒｓｅ ｐｒｏｄｕｃｔ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ｏ ｆ ＰＶＣ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ １ ０８ ｍ。ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｃｒ ｗｃｒｃ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｋｅｔｔｌｅ ｓｃａｌｉｎｇ，ｓｅｌ ｆ－ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｋｅｔｔｌｅ ｔｏｐ ｃｏｎｄｃｎｓｃｒ ａｎｄ ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｈｏｔ ｆｕｌｌｙ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ，ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆａｃｉｌｉｔｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｏｌｖｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａｓ ｗｅｌ１． 德州实华化工有限公司为中国化工集团下属中 夹套，可完全满足整个反应的换热要求。 国吴华化工集团总公司的全资子公司，该公司于２０１１ （２）采用冷水和热水交叉入料方式，加冷水的同 年１２月建成３Ｏ万ｔ／ａ ＰＶＣ树脂项目，并于２０１２年１ 时加入分散剂，然后再加入引发剂，接着加单体，最 月试车成功。该项目引进日本智索公司的１ ０８ ｍ。 后加人设定量的高温热水；也可在加入设定量单体 聚合釜工艺技术，该技术成熟稳定，可生产多种型号 的同时加入热水，使单体和热水的入料同时完成。 ＰＶＣ树脂及特种ＰＶＣ树脂，被中国化工集团下属 （３）采用三元聚乙烯醇分散体系。以ＫＨ一１７ 各ＰＶＣ生产企业广泛引进。 为主分散剂，Ｌ一１１、ＬＭ１０ＨＤ为辅分散剂，根据季 ｌ 技术特点 节和不同树脂型号调整用量。 （１）采用８台带有釜顶冷凝器的聚合釜，配套外 （４）采用二元引发体系。根据ＰＶＣ树脂型号采用 夹套伴管，夹套换热面积为９１．５ ｍ ，釜顶冷凝器换热 ＴＸ一１２５、ＴＸ一９９、ＴＸ一２３中的两种，反应控制平稳。 面积为２００ ｍ ，大部分反应热由釜顶冷凝器移出。该 （５）大部分工艺管线分布在聚合釜顶部，冷凝器 釜采用釜底低搅和高搅切换（２８０ ｋＷ／７０ ｋＷ）运行， 上有平台，布局合理，且单体人料管线上配有助剂加 不仅有效节约电能，还可以减轻人料时泡沫的产生， 人罐，以备不时之需。 并降低搅拌剪切力，保护搅拌器。该搅拌为二层三叶 （６）安全系数高。１０８ ｍ’聚合釜备有紧急事故 平桨搅拌，直径为１ ７００ ｍｍ。该工艺循环水系统开 终止剂加入罐，且保压１．３ ＭＰａ以上，以确保反应 车前经酸洗预膜处理，且日常加药调水质，有效地保 异常时能及时加入；釜底搅拌除配有高低速电动机 证了循环水水质及设备的安全防腐，确保了釜的换热 外还配有气动马达和工艺空气储罐。遇紧急情况， 效果，再加上该釜强大的换热系统——釜顶冷凝器、 可加入紧急事故终止剂，然后启动气动马达。 釜外壁半圆管式夹套、６组内冷管、釜上下封头整体 （７）汽提工艺先进。采用微负压折流板型汽提 ＊［收稿日期］２０１２—１２—０２ ［作者简介］王世良（１９７５一），男，工程师，毕业于哈尔滨工程大学高分子化工专业，１９９９年至今在德州实华化工有限 公司从事ＰＶＣ生产的技术和管理工作。 １７ 羹囊 纂 ＰＶＣ树脂中残留ＶＣＭ含量在１／￣ｇ／ｇ以下。 聚氯己烯 包装线包装成产品。 ２０１３年 塔，产量高，即使聚合转化率在９Ｏ％以一ｈ，仍能保证 （８）采用沸腾式干燥床，ＰＶＣ树脂脱水效果好 且杂质少。 ３ 出现的问题及解决措施 （１）粘釜及釜顶冷凝器自聚问题。 德州实华化工有限公司ＰＶＣ装置开车以来，聚 合釜的粘釜情况较为严重，釜顶冷凝器多次自聚，严 重影响了生产的连续性，且增加了成本。经反复试 ２工艺流程简介 （１）涂釜操作。密闭入料涂釜时，根据设定的程 序和时间，首先进行液封排水，然后启动真空循环 验，发现粘釜及釜顶冷凝器自聚情况主要受以下因 素影响［１］：①聚合釜装载系数；②反应阶段注水速率 及终止反应待槽期间的注水量和待槽时间；③反应 泵，同时开高搅，涂釜蒸汽经排液后与涂釜液混合， 通过喷嘴均匀喷人釜中。通过真空泵釜底、釜顶切 换打循环，可使涂釜均匀无死角。开盖人料涂釜时 同样开高搅，但不开涂釜真空泵。整个过程中需注 意搅拌功率，并观察排水时是否见水。 （２）加水操作。开盖入料时需先抽真空到釜内 压力达一０．０８ ｍＰａ后再加水，先开低搅，根据设定料位 低搅和高搅自动切换，同时开启釜底、釜顶注水。去离 子水从釜底人料，同时加入分散剂，当达到配方设定值 时，通过氮气管线进行氮气鼓泡，置换釜内空气，达设 定量时关闭。密闭人料时同样先启动搅拌并注水， 加去离子水到设定量，同时加人设定量的分散剂。 （３）引发剂人料。准确计量的２种引发剂经加 入泵直接由人料管线进入聚合釜。ＤＣＳ按设定程 序对计量罐进行多次冲洗，最后一次冲洗后，当计量 罐质量下降到规定值时，加入完成。 （４）单体入料。单体加人量达到设定值时，釜顶 开始充人设定量的氮气，同时开启引发剂管线注水、涂 釜管线注水和釜顶冷凝器注水。单体加人量达设定值 时，加料完成。 （５）热水入料。通过冷水加入管线加入设定量的 热水，加入完成后，把管线内的热水置换回热水槽。加完 后，釜内温度一般可达聚合要求温度，如相差较大，可采 用夹套升温。 （６）正常反应。冷水系统自动调节釜温，当反应 达设定时间，釜顶开始间歇排氮气，直到釜顶冷凝器 换热达设定值。各管线注水量按设定量正常加入。 （７）出料。当釜内压力低于设定值时，可根据物 料型号决定是否自升温，如需自升温，完毕后可自压 出料，不能出料则加入终止剂。出料前视型号加入 消泡剂。出料时搅拌切到低搅，由出料管线加人中 和剂和添加剂。当釜压降到设定值时，自动开启出 料泵，釜内按程序进行一次回收，且对釜顶冷凝器和 分散板进行多次冲洗。出料完成后，冲洗出料管线。 （８）出料槽切线入料，汽化单体及汽提脱吸单体 回收到气柜缓存，然后经压缩机回收冷凝到回收单 体储槽。出料槽浆料经汽提、干燥工序，输送到自动 １８ 速率；④进料期间充氮气量及反应期间排氮开始时 间及速率；⑤釜顶冷凝器的换热设定量；⑥涂釜剂的 种类、用量及雾化效果。 针对以上原因采取了相应的措施［２Ｉ３］：①调整了 釜内物料的装载系数，合理利用釜内空间，使釜体和 冷凝器之间有足够的空间，防止泡沫把引发剂带入釜 顶冷凝器引发自聚。②调整了反应期间及待槽期间 的注水速率。根据不同反应阶段物料体积的变化调 整注水设定量，待槽期间减小注水量，以防止料位过 高，泡沫进入釜顶冷凝器，引发自聚。③根据季节调 整复合引发剂的配比，使反应平稳，合理控制反应周 期。④调整入料期间的充氮气量，排氮气时根据釜内 压力及泡沫液位计的变化控制釜顶冷凝器的换热量， 防止釜内泡沫过高或排氮量过大，造成釜顶冷凝器自 聚。⑤加强涂釜程序的管理，定期手动喷涂釜顶冷凝 器，调试喷头的畅通情况。根据环境温度的变化调整 涂釜蒸汽的排液量，提高涂釜剂的雾化效果。⑥调整 体系的ｐＨ值及加料工艺，使各助剂在体系中均匀分 布，根据油溶性引发剂的特点更换高效涂釜剂，调整 涂釜液的用量。⑦釜顶管线增加热水伴管，防止液相 自聚。彻底清理釜顶管线内的自聚物，然后手动喷 涂涂釜剂。⑧加强清釜管理力度，用清釜机器人清 釜后，对自聚严重的部位手动清理，并手动喷涂涂釜 液。⑨出料时，加强母液水对釜壁及釜顶冷凝器的 冲洗力度。⑩定期或有异常时开盖检查。 （２）爆聚粗料问题。 开车后，连续出现了１０多釜爆聚料，甚至在釜内 结成大块，清理十分困难，严重影响了生产。由于浆 料呈碱性，颗粒粒径较大且不规则，因此初步判断是 聚乙烯醇复合分散体系遭到破坏。但造成颗粒结块 的原因很复杂，一般与操作条件和工艺配方有关。经 综合分析采取了以下措施：①加强各助剂的计量管 理，务必确认计量准确、入料彻底。②加强人料助剂 的质量管理，并采取有效的保护措施。③加强单体的 质量管理，严格控制单体中水及其他杂质含量，确保 第３期 王世良：１０８ ＩＩ１。聚合釜ＰＶＣ生产技术的改进 纂 蠹 ＶＣＭ质量分数≥９９．９９％。单体人料前单体槽必须 聚合与产生粗料时的搅拌功率曲线变化进行比较Ｌ１］， 排水，尤其在采用回收单体时，因回收时加入的气相 得到了产生粗料时搅拌功率的变化规律。该方法可 阻聚剂含碱，入料前必须彻底排水，防止含碱过多破 用于指导生产，如发现曲线异常，再结合釜底取样分 坏分散体系，造成粗料。④加强去离子水的质量控 析情况，可及时判断是否产生粗料，直观明了，行之 制，电导率控制在０．９ Ｑ以下。⑤反应期间密切关 有效，可把损失降到最小。 注搅拌、釜温２条曲线的分又及泡沫液位计等各项参 （３）出料不彻底问题。 数的变化。尤其在反应初期，釜顶冷凝器的换热量不 １０８ ｍ。聚合釜出料为自压出料，当釜内压力降 能过大，否则容易造成釜上部反应剧烈，形成局部爆 到设定值就会自动冲洗，开始一次回收。反应完毕 聚块料。如有异常可在釜底取样，决定是否终止反应 经自升温后单体转化率达９０％以上，如果待槽时间 提前出料。如需紧急终止必须加入足量终止剂，一般 过长，会使出料时压力不足，导致出料不彻底，造成 是正常情况的５～６倍，防止回收单体或待槽时物料 下一釜满釜或者产品“鱼眼”数超标。经过综合分析 在釜内反应结块。⑥加强自控程序的维护，对执行结 采取以下措施：①涂釜前，液封排水时加强现场监 果及时确认，防止程序出现执行错误或电气仪表故 管，通过试镜观察出料是否彻底。②查看出料管线 障。修改了一些不切实际的应用程序，如加完单体后 压差液位计是否有压差。③根据自聚物量的多少定 由原来的先停单体泵后关下料阀改为先关下料阀后 期清理出料过滤器，保证出料畅通。④及时检查粘 停单体泵，以防止程序反馈滞后或单体泵故障造成单 釜情况，防止自聚物脱落堵塞出料口，使压差液位计 体人料过多。⑦如各助剂入料出现问题，在无把握的 显示错误。⑤进下一釜料时，加完冷水后观察釜底 情况下尽量终止反应，回收单体，把损失降到最低。 管线液位计压差，确定釜内料位是否正常。⑥出完 如需补加助剂，应对加入釜的物料进行全面分析，要 料后观察出料槽液位增长情况。⑦如果出料时釜内 准确计量并一次补加成功，避免重复加入，破坏反应 压力过低，可手动关闭一次回收。⑧合理安排进料， 体系稳定，造成树脂质量事故。⑧加强粗料预测。参 如果待槽不可避免，需自升温的树脂型号可不自升 考了国内外一些先进的技术手段并结合本单位的实 温直接加人终止剂。 际情况，制定了搅拌功率曲线监测法 ］，即根据聚合 ４ 改造效果 反应机制及各入料阶段聚合釜搅拌曲线的变化规律， 经过不断的技术改进，德州实华化工有限公司 建立一种能在聚合反应初期（转化率为１０％～１５％） ＰＶＣ树脂生产稳定，质量明显提高，产品全部为优 监测到釜内已产生粗粒的方法，也就是从加料到聚合 等品。表１为德州实华化工有限公司ＳＧ７、ＳＧ８型 反应开始后１～２ ｈ的搅拌功率曲线变化异常来判断 ＰＶＣ树脂的性能检测结果。由表１可见：产品各项 产生粗料的方法。该方法从胶体稳定性及粗料产生 性能都在优等品范围之内，且树脂的“鱼眼”数及杂 的机制人手，引入聚合釜内液滴黏度和物料密度所造 质粒子数较少，残留ＶＣＭ含量较低，优势明显。 成的负载与聚合釜搅拌功率曲线变化的关系，对正常 表１ ＰＶＣ树脂性能检测结果 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＰＶＣ ｒｅｓｉｎ ｑｕａｌｉｔｉｅｓ ５ 结语 品优等品率达１００％。 任何一种新工艺都有一个消化吸收的过程，需 ［参考文献］ 通过生产实践，结合实际解决凸显的问题，使其发挥 ［１］郭洪生．１０５ ｍ 聚合釜ＰＶＣ生产能力的提高［Ｊ］．聚氯 更大的经济效益。智索工艺１０８ ｍ。聚合釜单釜产 乙烯，２０１１，３９（２）：１０—１２． ［２］邴涓林，黄志明．聚氯乙烯工艺技术［Ｍ］．北京：化学工 量可达到４．０万～４．５万ｔ／ａ。目前德州实华化工 业出版社，２００９：２０６—２０７，３６９—３７０． 有限公司已掌握了该工艺的要领并结合实际进行了 ［３］曹哲，王春生．７０ ｍ］釜悬浮法ＰＶＣ生产中出现的问题及解 改进，８台聚合釜的月生产能力可达３万ｔ左右，产 决方法［『］．聚氯乙烯，２００９，３７（１１）：４６． ［编辑：郝晶］ 】９