王 勛

（北京華福工程有限公司，北京 100013）

生產(chǎn)與技術(shù)改造

氯乙烯懸浮聚合熱進(jìn)料工藝的實(shí)現(xiàn)

王 勛

（北京華福工程有限公司，北京 100013）

一般的PVC生產(chǎn)工藝，均采用冷水加料，再通過夾套和內(nèi)冷擋板通入蒸氣或熱水升溫，而后開始聚合反應(yīng)，在目前我國DCS控制技術(shù)成熟的情況下，我們也可以采用熱無離子水和冷的VCM同時(shí)加入釜內(nèi)，當(dāng)加料結(jié)束時(shí)釜內(nèi)溫度即為反應(yīng)溫度，采用這種熱水加料工藝可以縮短單釜間歇反應(yīng)周期，提高單釜生產(chǎn)效率。

氯乙烯；懸浮聚合；聚合釜；熱進(jìn)料工藝

Abstract:Normal PVC production process is adding materials in cold water,inletting stream or hot water through jacket and cooled baffle,then polymerization.DCS control technology wasmature at present;we added hot deionized water and VCM together.The temperature in reaction kettle was reaction temperature.The rhythmic reaction period of one kettle was shorted by the technique.The production efficiency was advanced.

Key words:chlorethylene;suspension polymerization;polymerizer;hot feed technique

在1976年美國古德里奇公司懸浮聚合計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，特別是應(yīng)用軟件及其相適應(yīng)的工藝開發(fā)成功以后，PVC的生產(chǎn)控制技術(shù)對提高產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)效率及生產(chǎn)的安全性方面均顯示了其技術(shù)的優(yōu)越性，其中的熱進(jìn)料工藝就是其中的技術(shù)之一，在我國引進(jìn)古德里奇公司的技術(shù)中并未包含熱進(jìn)料工藝，因此，在我國PVC生產(chǎn)行業(yè)中所采用的技術(shù)大都為冷水加料工藝，關(guān)于進(jìn)料的工藝，日本信越公司則采用的是折中的方式，即將無離子水提高到一定溫度加入釜內(nèi)，以提高釜內(nèi)物料溫度縮短升溫時(shí)間；要實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)，并不困難，如果是已經(jīng)采用了計(jì)算機(jī)控制的DCS技術(shù)，只需要在現(xiàn)有裝置的基礎(chǔ)上做略微的工藝技術(shù)改造便可以實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過工藝改造后的單釜年產(chǎn)能力可以提高10%以上。

1 氯乙烯懸浮聚合操作過程

聚合生產(chǎn)是批量（間歇）工藝，本文所述為采用計(jì)算機(jī)控制整個(gè)聚合過程的操作，其工藝流程見圖1。

目前，在我國PVC生產(chǎn)行業(yè)中，其主要生產(chǎn)操作流程為：

圖1 氯乙烯聚合的工藝流程圖Fig.1 Process chart for polymerization of chlorethylene

加去離子水，在攪拌情況下加入分散劑，增塑劑和其他助劑，加引發(fā)劑，加VCM單體，升溫至預(yù)定反應(yīng)溫度。開始反應(yīng)，嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度在t±0.2℃至反應(yīng)結(jié)束，回收未反應(yīng)的VCM，出料清洗，噴涂；準(zhǔn)備下一批進(jìn)料。

一次間歇聚合操作大約需11h，具體時(shí)間分配列于表1。

表1氯乙烯懸浮聚合周期Tab.1 Suspension polymerization period of chloroethylene

通過表1可以知道，在加料到升溫結(jié)束這一環(huán)節(jié)占到整個(gè)周期的近20%左右時(shí)間，而加料順序是加料工藝技術(shù)的一個(gè)重要方面，先加什么后加什么，各種物料加入的間隔時(shí)間等都很考究，就單體和水的加料順序就有3種，即先加水后加單體，先加單體后加水；水和單體同時(shí)加入。此3種加料方法，就其利弊和對防粘釜效果的影響闡述如下。

1.1 先加水后加單體

這是PVC生產(chǎn)廠家最常用的一種加料方式。按這種加料順序，水做為聚合體系的連續(xù)相，首先加入釜內(nèi)，并將釜壁浸潤，這對提高防粘釜效果是有利的。從單體分散過程來看，不會出現(xiàn)相改變，也是合理的，但加料時(shí)間相對單體和水同時(shí)加入，延長了加料時(shí)間，降低了釜的生產(chǎn)強(qiáng)度是其弊端。

1.2 先加單體后加水

這種加料工藝對于先加水后加單體而言，即所謂的“倒加料”工藝。此種加料方式除為了解決引發(fā)劑溶解的技術(shù)之外，缺點(diǎn)甚多，是不可取的。

空間趨近化指ODC在物理空間上逐漸侵入IDC的識解過程，具體分為六種語法詞匯項(xiàng)目：名詞詞組被識解為IDC元素，名詞詞組被識解為ODC元素，移位動詞詞組和指向動詞詞組被識解為ODC向IDC移動的標(biāo)記，行動動詞詞組被識解為ODC對IDC施加影響的標(biāo)記，名詞詞組指示ODC對IDC影響的預(yù)期，以及名詞詞組指示ODC對IDC影響的結(jié)果（Cap 2013：105-109）。

先加入單體，釜壁被單體浸潤，形成一層單體液膜，如果再加上蒸汽升溫，是造成膜狀粘釜的一個(gè)重要原因。單體作為分散相先加入釜內(nèi)，而水做為連續(xù)相加入釜內(nèi)，會出現(xiàn)一個(gè)單體從連續(xù)相向分散相轉(zhuǎn)變的過程，從聚合的分散機(jī)理觀點(diǎn)看，是極不合理的。為延長單體相改變的時(shí)間，往往在聚合升溫之前增加冷攪拌工藝，使聚合周期加長，降低釜的利用率。此種加料方法，除影響防粘釜效果外，還會影響產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，降低釜的生產(chǎn)強(qiáng)度。

1.3 單體和水同時(shí)加入

該種加料工藝采用水和單體同時(shí)加入，即水加入片刻后開始加入單體。而且水做為連續(xù)相從釜底加入，單體做為分散相從釜頂加入，從聚合分散的機(jī)理看，這種加料方法是非常合理的。它既防止了單體浸潤釜壁，有利于提高防粘釜效果，又使單體在加料過程中均勻地分散在水中，同時(shí)縮短加料時(shí)間，提高聚合釜的生產(chǎn)強(qiáng)度。

2 氯乙烯懸浮聚合熱進(jìn)料工藝的實(shí)現(xiàn)

本文僅以國產(chǎn)33m3（II）型不銹鋼聚合釜為例，來說明工藝上如何實(shí)現(xiàn)熱進(jìn)料工藝，我們知道水和VCM的進(jìn)料配比一般為18∶10，即18m3無離子水，10m3VCM，熱進(jìn)料工藝的思路是先部分加入常溫條件下的無離子水，聚合反應(yīng)所需助劑隨著這部分水進(jìn)入釜內(nèi)，然后再將VCM和熱無離子水同時(shí)加入，在進(jìn)料過程接近尾聲，溫升接近反應(yīng)溫度時(shí)用調(diào)節(jié)閥控制冷、熱無離子水量，而實(shí)現(xiàn)進(jìn)料結(jié)束即為反應(yīng)所需溫度的這樣一個(gè)過程。

2.1 VCM、冷無離子水與熱無離子水加料比例

根據(jù)熱平衡計(jì)算不難得出3者的加料具體比例為：

VCM∶冷無離子水∶熱無離子水=10∶6∶12三者的熱平衡數(shù)據(jù)如下：

10m3VCM由室溫加熱至反應(yīng)溫度所需熱量為：5×105kJ；

6m3冷無離子水由室溫加熱至反應(yīng)溫度所需熱量為：1.0×106kJ；

12m3熱無離子水降至反應(yīng)溫度所釋放的熱能為： 1.5×106kJ；

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

33m3（II）型不銹鋼聚合釜的主要技術(shù)參數(shù)如下：

電機(jī)功率：75kW；

攪拌轉(zhuǎn)速：115r·min-1；

設(shè)備總?cè)莘e:32.8m3；

夾套傳熱面積：49m2；

內(nèi)冷管傳熱面積：28.4m2；

聚合釜傳熱系數(shù) 400W·（m2·K）-1以上。

圖2為單體和水同時(shí)加入的熱進(jìn)料工藝。

2.3 進(jìn)料流程

首先啟動進(jìn)冷無離子水程序，冷水程序啟動2min后啟動助劑加入程序，助劑隨著冷無離子水聚合釜底部加入，當(dāng)冷無離子水加入量到5m3左右，攪拌啟動，加入量到5.5m3時(shí)冷水管線程控閥關(guān)閉，改由調(diào)節(jié)閥根據(jù)設(shè)定反應(yīng)溫度實(shí)現(xiàn)控制，同時(shí)VCM加入程序和熱無離子水加入程序啟動，VCM由釜頂加入，熱無離子水由釜底加入，當(dāng)釜內(nèi)溫度到達(dá)設(shè)計(jì)溫度（t－0.5）℃時(shí)，程序控制閥關(guān)閉，改由調(diào)節(jié)閥根據(jù)設(shè)定反應(yīng)溫度實(shí)現(xiàn)控制；根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)定，當(dāng)VCM加入量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其加入程序停止，當(dāng)無離子水的加入總量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，整個(gè)加料程序停止，其中引發(fā)劑的加入程序在進(jìn)料程序開始的第20min啟動，通過這樣的控制過程，即可實(shí)現(xiàn)加料程序的結(jié)束即為反應(yīng)程序的開始。

3 結(jié)論

雖然現(xiàn)階段很多PVC生產(chǎn)廠家都在擴(kuò)產(chǎn)，擴(kuò)能，擴(kuò)建；但我們也可以通過對現(xiàn)有工藝的改進(jìn)，來提高現(xiàn)有裝置的生產(chǎn)能力，從而達(dá)到擴(kuò)能的目的，上面所述熱進(jìn)料工藝就是從縮短輔助操作時(shí)間著手，縮短間歇操作周期，從而提高勞動生產(chǎn)率，如果原系統(tǒng)沒有加入DCS控制技術(shù)，也可以采用大約45℃熱無離子水，按原來相同工藝進(jìn)料，這樣也可以縮短整個(gè)間歇操作周期，達(dá)到提高單釜年產(chǎn)能力的目的。

Study on hot feed technology of chlorethy lone suspesion polymerization

WANG Xun

(Beijing Huafu Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100013,China)

TQ325.3

B

1002-1124（2011）03-0053-03

2011-01-14

王 勛（1982-），女，助工，2005年畢業(yè)于黑龍江大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事設(shè)計(jì)工作。