劉中海，尹建平，張國(guó)玉，汪海位，吳智兵

（新疆天業(yè)（集團(tuán)）天偉化工有限公司，新疆 石河子 832000）

在微懸浮法聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹(shù)脂過(guò)程中，傳統(tǒng)消泡工藝通常是在回收過(guò)程中加入聚醚、有機(jī)硅或二者的復(fù)合物消泡劑加以消泡，通過(guò)加入消泡劑的化學(xué)方法來(lái)消除泡沫，不但成本較高，還直接影響膠乳的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的性能。

1 機(jī)械消泡技術(shù)

泡沫是氣體分散在液體中的熱力學(xué)不穩(wěn)定的分散體系。泡沫的破泡是由于從泡沫中析出液體（脫水收縮）、氣泡中的氣體擴(kuò)散，以及由此產(chǎn)生的氣泡膜厚度的變薄，最后直至氣泡破裂。泡沫的脫水收縮是造成泡沫破泡的主要原因，在重力作用下可以促使泡沫的液膜不斷變薄。泡沫是由不同尺寸的氣泡組成的多相分散體系。氣泡中的氣體擴(kuò)散是由于各氣泡內(nèi)的壓力不同，小尺寸氣泡內(nèi)的壓力要比大尺寸氣泡內(nèi)的壓力大，因而發(fā)生壓力高的氣泡中的氣體向壓力低的氣泡中擴(kuò)散，導(dǎo)致大氣泡體積不斷擴(kuò)大和小氣泡體積不斷縮小以至消泡。氣泡破裂是脫水收縮和氣體擴(kuò)散的最終過(guò)程，由于脫水收縮和氣體擴(kuò)散，氣泡間的液膜變薄至極限厚度，氣泡由球形變成多角形，此時(shí)，泡沫便開(kāi)始自動(dòng)破滅，糊樹(shù)脂回收過(guò)程產(chǎn)生的泡沫夾帶固相，更有利于重力沉降。因此，通過(guò)機(jī)械作用力加快液體的重力沉降和氣體擴(kuò)散使泡沫加速破滅成為可能。

機(jī)械消泡研究主要在國(guó)外進(jìn)行，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了仿制，沒(méi)有形成完整的理論體系。機(jī)械消泡主要包括4種形式，即離心式、噴射式、擋板式和綜合式。

新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司下屬天偉化工有限公司20萬(wàn)t/a特種PVC裝置于2014年4月一次開(kāi)車(chē)成功，其中10萬(wàn)t/a微懸浮法糊樹(shù)脂裝置在新疆是首家，填補(bǔ)了新疆地區(qū)糊樹(shù)脂市場(chǎng)的空白，首次在電石法糊樹(shù)脂聚合中研發(fā)機(jī)械消泡工藝，在回收系統(tǒng)使用消泡機(jī)、消泡塔，無(wú)需消泡劑同樣可以解決回收系統(tǒng)中的泡沫問(wèn)題。降低了運(yùn)行成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，有效促進(jìn)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)目標(biāo)。

2 工藝流程簡(jiǎn)述

來(lái)自聚合工序的乳膠經(jīng)聚合出料后進(jìn)入卸料槽，乳膠在卸料槽內(nèi)經(jīng)攪拌機(jī)攪拌產(chǎn)生大量泡沫，泡沫上浮進(jìn)入消泡機(jī)，經(jīng)消泡后，VC氣體夾帶少量泡沫進(jìn)入脫泡塔，在脫泡塔內(nèi)進(jìn)行再次消泡，破泡后，氣相單體經(jīng)真空泵回收進(jìn)入氣柜，乳液流入塔底，經(jīng)脫泡塔出塔泵進(jìn)入卸料槽，消泡完畢后，乳膠經(jīng)卸料槽底部進(jìn)入干燥工序。脫泡工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 脫泡工藝流程

聚合反應(yīng)結(jié)束后，啟動(dòng)出料回收系統(tǒng)，將PVC漿料自動(dòng)排入卸料槽中。卸料槽頂部安裝機(jī)械消泡機(jī)，消泡機(jī)是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把物料中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開(kāi)。物料在機(jī)器里面進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)時(shí)受到離心力的作用，沿矢量方向產(chǎn)生的比重分離運(yùn)動(dòng)與材料自重所產(chǎn)生的向上推動(dòng)作用將泡分離出來(lái)。用來(lái)消除卸料槽內(nèi)的泡沫，進(jìn)行氣液分離后，回收VC與聚合系統(tǒng)的回收VC一并進(jìn)入消泡塔，利用消泡塔內(nèi)部為刺結(jié)構(gòu)塔盤(pán)，氣相中的泡沫夾帶物料通過(guò)塔盤(pán)時(shí)被塔盤(pán)上的刺劃破，氣相繼續(xù)上升，固、液相依靠自身的重力下沉，達(dá)到消除回收氣相中夾帶物料的目的。消泡塔收集的未反應(yīng)的氯乙烯，送入回收氣柜。塔底收集的PVC漿料乳膠泵打回卸料槽。

3 脫泡裝置的應(yīng)用

脫泡工藝的主要設(shè)備包括卸料槽、攪拌裝置、消泡機(jī)、脫泡塔、真空泵、脫泡塔出塔泵等，該工藝由天偉化工有限公司自主研發(fā)，脫泡塔在聚氯乙烯糊樹(shù)脂生產(chǎn)中具有一定的使用價(jià)值。天偉化工有限公司采用的脫泡塔為一封閉的圓形塔體，塔體底部設(shè)有出料口，塔體內(nèi)部設(shè)有多層塔板，最下層塔板與出料口之間設(shè)有進(jìn)料口，回收的VC氣體由此進(jìn)料；塔體頂部設(shè)有出氣口，脫除的VC氣體經(jīng)真空泵后去回收氣柜；塔體中部與最上層塔板上部設(shè)有進(jìn)水口，用于沖洗塔板。

在糊樹(shù)脂生產(chǎn)中脫除泡沫中含有VC氣體的主要構(gòu)件是塔板，其脫泡塔塔板上部設(shè)有緩沖罩，緩沖罩為半球形，緩沖罩下部設(shè)有支腿，支腿下部設(shè)有鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)為向下的圓錐形，鐵絲網(wǎng)下部設(shè)有尖刺，尖刺對(duì)泡沫造成破壞，圓錐形鐵絲網(wǎng)增加了每層塔板的消泡面積，提升了消泡效率，緩沖罩與支腿對(duì)消泡后產(chǎn)生的乳液起到緩沖引流的作用，利于乳液進(jìn)入塔底，這種脫泡塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，消泡性能好。脫泡塔結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

4 效益計(jì)算

消泡裝置的應(yīng)用，消除了回收氣物料泡沫，降低了夾帶的糊樹(shù)脂物料的損失，避免了使用化學(xué)消泡劑對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生的影響，同時(shí)減少了化學(xué)消泡劑的成本費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用，操作簡(jiǎn)單，可自動(dòng)化控制，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)率。

圖2 脫泡塔結(jié)構(gòu)圖

天偉化工有限公司糊樹(shù)脂裝置共有8臺(tái)卸料槽、8臺(tái)脫泡塔，分為4條獨(dú)立的生產(chǎn)裝置，其中2臺(tái)卸料槽并聯(lián)使用，2臺(tái)脫泡塔串聯(lián)使用，在生產(chǎn)過(guò)程中使用機(jī)械消泡工藝對(duì)糊樹(shù)脂卸料槽內(nèi)的泡沫進(jìn)行消除，每噸樹(shù)脂可節(jié)省消泡劑7 kg左右，每公斤消泡劑價(jià)格為20元左右，每噸糊樹(shù)脂可節(jié)省140元左右。

機(jī)械消泡最大的效益主要不是在于節(jié)省消泡劑，而是在不使用消泡劑的情況下，保證了聚氯乙烯糊樹(shù)脂產(chǎn)品的質(zhì)量，該公司生產(chǎn)的聚氯乙烯糊樹(shù)脂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)糊黏度低于3 000 mPa·s，每年可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)聚氯乙烯糊樹(shù)脂100 000 t，生產(chǎn)的高質(zhì)量糊樹(shù)脂價(jià)格可比通用糊樹(shù)脂高500～800元/t。通過(guò)機(jī)械消泡工藝可進(jìn)一步提升聚氯乙烯糊樹(shù)脂產(chǎn)品的質(zhì)量。

［1］邴涓林，黃志明.聚氯乙烯工藝技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.