張倫斌（蘭太實(shí)業(yè)股份有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善盟 750336）

氯化聚乙烯生產(chǎn)優(yōu)化氯化工藝控制技術(shù)

張倫斌
（蘭太實(shí)業(yè)股份有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善盟 750336）

介紹了氯化聚乙烯生產(chǎn)過程，針對氯化反應(yīng)時間長、設(shè)備利用率低等問題提出了具體改進(jìn)措施，優(yōu)化了工藝控制和可操作性，為CPE產(chǎn)能的充分發(fā)揮提供了成熟的經(jīng)驗(yàn)，對降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益具有一定的指導(dǎo)作用。

氯化聚乙烯；關(guān)鍵環(huán)節(jié)；優(yōu)化方法；效益

氯化聚乙烯是高密度聚乙烯（HDPE）與氯氣經(jīng)自由基氯化反應(yīng)制得的一種高分子材料，其英文名為chlorinated polyethylene，簡稱為CPE。生產(chǎn)方法主要是酸相法和水相法。目前，國內(nèi)氯化聚乙烯（CPE）生產(chǎn)企業(yè)有99%是采用水相懸浮法生產(chǎn)工藝，總反應(yīng)方程式：nCl2＋（CH2CH2CH2）n→n（CH2—CH2—CHCl）＋nHCl。隨著市場管材和型材需求量的日益增大，CPE需求量相應(yīng)攀升。但是生產(chǎn)CPE的企業(yè)，產(chǎn)能不能充分發(fā)揮到最大化，嚴(yán)重影響企業(yè)的效益和成本，甚至供不應(yīng)求直接影響企業(yè)的信譽(yù)度。通過十幾年氯化聚乙烯水相懸浮法生產(chǎn)工藝的實(shí)際探索和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出縮短氯化反應(yīng)時間，優(yōu)化工藝控制，達(dá)到提高設(shè)備利用率的方法，徹底解決了困擾企業(yè)產(chǎn)能發(fā)揮這一難題，為同行業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)大，提高經(jīng)濟(jì)效益，滿足市場需求提供了借鑒。

氯化聚乙烯產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用水相懸浮法簡要工藝流程圖見圖1。

圖1 氯化聚乙烯生產(chǎn)工藝流程

由上圖看出，除氯化反應(yīng)為復(fù)雜的有機(jī)取代反應(yīng)外，其他后工序都是簡單的物理分離過程和酸堿中和處理。產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)鍵取決于氯化反應(yīng)過程。既要保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足市場要求，又要提高設(shè)備利用率，從關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手，總結(jié)出了縮短氯化反應(yīng)時間，優(yōu)化工藝控制的5種方法。

1 回收蒸汽冷凝水做氯化反應(yīng)的溶劑

根據(jù)HG/T2704-2010行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，CPE產(chǎn)品水分含量≤0.4%，這就要求必須有干燥裝置處理。沸騰流化床通過熱風(fēng)與CPE傳質(zhì)傳熱除去水分，而熱源一般是蒸汽，傳熱后產(chǎn)生的冷凝水回收，用熱水泵送入氯化反應(yīng)釜內(nèi)作為反應(yīng)的溶劑，每天節(jié)約原水56 t，年節(jié)約水費(fèi)6.05萬元（按300天，3.6元/t計），同時節(jié)約了蒸汽用量，節(jié)省氯化升溫時間，取得了一定成效。

1.1 節(jié)約蒸汽用量

以12 500 L的反應(yīng)釜為例：用25℃水作為溶劑加入8 500 kg，升溫到70℃，釜重8 900 kg，HDPE比熱容估算為0.55 kcal/kg·℃，投料量1 650 kg，反應(yīng)釜比熱容估算為0.3 kcal/kg·℃，熱效率若以70%計，取蒸發(fā)潛熱為565 kcal/kg，每天用冷凝水56 t，即使用6.5釜冷凝水（其他反應(yīng)釜用蒸汽），節(jié)約的蒸汽量：

升溫過程必須的總熱量 Q=QHDPE＋Q水＋Q設(shè)備= 543 487.5（kcal）

升溫過程節(jié)約蒸汽量：W=543 587.5/（565×0.7）=1 374.18（kg/釜）

1.2 節(jié)省氯化升溫時間

為減少熱量轉(zhuǎn)移，反應(yīng)釜內(nèi)加入冷凝水過程中，保持夾套內(nèi)溫度恒定，投加原料后懸浮液平均溫度為68.4℃，蓋好人孔蓋后溫度已達(dá)到70℃以上。而加入常溫水時，從25℃升溫至70℃，平均每分鐘溫度上升0.76℃，時間約34 min。2015年6月8日—22日統(tǒng)計10批次升溫時間，見表1。

表1 升溫時間統(tǒng)計表

另外，搪瓷溫度與冷凝水溫度之差小，消除了瓷釉應(yīng)力變化，有效保護(hù)了搪瓷，延長了搪瓷設(shè)備的使用周期。

2 降低通氯的起始溫度

反應(yīng)釜內(nèi)通氯氣時溫度最初定為80℃，后經(jīng)反復(fù)摸索調(diào)試，第一次調(diào)整到75℃，CPE產(chǎn)品性能沒有受到影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行第二次調(diào)整，將通氯溫度調(diào)到70℃，根據(jù)反應(yīng)過程出現(xiàn)的問題，通過調(diào)整助劑用量、原料量，改變瞬時通氯量、前趕氣等方法進(jìn)行多次跟蹤反復(fù)試驗(yàn)，主要表現(xiàn)在通氯初期（70 ～ 84℃）反應(yīng)壓力上升較快。針對這一現(xiàn)象，將瞬時通氯量分為2段：第一段（70 ～77℃）瞬時通氯量為第二段（77 ～84℃）的65%（也受固液比影響），解決了因反應(yīng)壓力快速上升而在操作上隨意降低瞬時流量的問題，產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量也沒有受到影響。2次溫度直降10℃，節(jié)約升溫時間約13 min，節(jié)約蒸汽305.4 kg/釜。

3 增大升溫、恒溫階段瞬時流量，縮短通氯時間

依據(jù)客戶對CPE質(zhì)量不同的要求，采取對癥下藥的方式。在保證產(chǎn)品質(zhì)量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)運(yùn)行安全穩(wěn)定的前提下，對不同廠家原料，在工藝控制方面采取3種措施：一是以客戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求，選用廠家原料；二是在升溫階段將通氯量調(diào)整為總通氯量的76.5% ～79.0%，通氯時間由165 min縮短到140 min；三是增大恒溫階段的瞬時通氯量（反應(yīng)壓力≤0.55 MPa），將原來恒溫通氯時間110 min以上調(diào)整為90 min，整個通氯全過程僅用了3.83 h，比原來縮短了45 min。

4 用熱風(fēng)輸送原料，降低固液溫差

利用氯化、中和降溫循環(huán)回水的溫度，通過翅片換熱器將引風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)加熱到32 ～36℃，特別在冬季效果明顯，未加熱的原料投入反應(yīng)釜內(nèi)，釜內(nèi)溫度平均降低11℃，加熱后的原料投入到反應(yīng)釜內(nèi)，其溫度平均降低6℃，消除了固液5℃的溫差，提高了設(shè)備有效利用率。

5 提高出料溫度，縮短清釜時間

氯化反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行降溫操作。為提高生產(chǎn)效率，出料溫度由以前的80℃以下提升到85℃以下。僅僅5℃之差，節(jié)約降溫時間15 min之多。另外給操作人員配備了隔熱工服，用空氣置換，氯氣檢測儀檢測釜內(nèi)氧含量達(dá)標(biāo)后，專人監(jiān)護(hù)，釜內(nèi)檢查搪瓷并清理粘結(jié)料皮。該項(xiàng)工作節(jié)省時間25 min以上。

6 效益分析

6.1 節(jié)省時間產(chǎn)生的效益

對一個生產(chǎn)周期的氯化工序，累計縮短生產(chǎn)時間1.95 h[34+13+45+25=117（min）]。在設(shè)備正常的情況下，原每釜生產(chǎn)周期8 h計算，每天節(jié)約時間5.85 h（1.95 h/釜×3釜/d計）用于生產(chǎn)第4釜產(chǎn)品，一年節(jié)約的時間多生產(chǎn)290釜，全年有效生產(chǎn)時間以300 d計。每釜生產(chǎn)CPE產(chǎn)品2.58 t，增加產(chǎn)量2.58×290=748.2（t），剔除生產(chǎn)成本、管理成本等費(fèi)用，凈利潤在14萬元以上，同時設(shè)備利用率也得到了很大的提高。

6.2 單釜節(jié)約蒸汽產(chǎn)生的效益

在工藝方面，不斷探索尋找節(jié)源增效的方法，想方設(shè)法調(diào)整工藝控制參數(shù)，在穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的同時取得直接經(jīng)濟(jì)效益。

每釜節(jié)約蒸汽：1 374.18+305.4=1 679.58（kg）

全年節(jié)約蒸汽量：1679.58×6.5×300=3275181（kg），約3 275.181 t。

節(jié)約資金約133×3 275.181=435 599.073（元），按回收56 t冷凝水、當(dāng)?shù)卣羝麅r格133元/t計算，單臺反應(yīng)釜一年創(chuàng)造效益約57萬元。

由此可見，對氯化反應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)采取各種有效措施加以優(yōu)化和工藝控制，取得的成效顯而易見，希望對生產(chǎn)CPE的企業(yè)，無論從降本增效、工藝控制，還是產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定方面起到了拋磚引玉的作用。

Optimization of chlorination process control technology

ZHANG Lun-bin
（Lantai Industrial Co.,Ltd.,sodium branch，Alxa 750336，China）

This paper introduces the production process of chlorinated polyethylene chloride，for long reaction time，low utilization rate of equipment problems and puts forward some concrete improvement measures，optimize the process control and operation，provide a mature experience and give full play to CPE capacity，to reduce production costs and increase economic benefits has a guiding role.

chlorinated polyethylene；key link；optimization method；benefit

TQ325.1+2

B

1009－1785(2017)01-0009-02

2016-11-14