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        提升PVC聚合工序產(chǎn)能的策略探討

        2020-01-13 16:37:13劉崢王增強(qiáng)
        化工管理 2020年9期
        關(guān)鍵詞:阻聚劑釜內(nèi)列管

        劉崢 王增強(qiáng)

        (唐山三友氯堿有限責(zé)任公司,河北 唐山 063305)

        目前,PVC懸浮法聚合存在產(chǎn)能低下的問(wèn)題,究其原因,一是對(duì)工藝精度、生產(chǎn)原料及輔助原料都有較高標(biāo)準(zhǔn);二是聚合釜的換熱效率偏低;三是聚合釜換熱媒介,季節(jié)性的溫度波動(dòng),造成換熱不足,聚合反應(yīng)時(shí)間偏長(zhǎng)。綜上,致使PVC 聚合工序能力不能充分發(fā)揮,造成產(chǎn)能偏低。從事PVC 生產(chǎn)的技術(shù)人員,一直對(duì)提升產(chǎn)能做著各方面的研究,并得到了一系列的成果。有鑒于此,本文對(duì)提升PVC 聚合工序產(chǎn)能的策略進(jìn)行闡述,落實(shí)策略理論、提出策略思路。

        1 PVC聚合工序流程簡(jiǎn)介

        PVC 聚合工序大體可以分為四個(gè)步驟,分別為涂壁操作、入料操作、聚合反應(yīng)操作、出料回收操作。下文將對(duì)各步驟具體內(nèi)容進(jìn)行分析。

        1.1 涂壁操作

        首先,將使用中壓蒸汽將涂壁液霧化,在釜壁冷凝時(shí),使涂壁液附著在釜壁上。

        1.2 入料操作

        首先將向釜內(nèi)加入緩沖劑,再向釜內(nèi)加入純水和液態(tài)氯乙烯,并確保水與氯乙烯的加入比例(即水油比)。在加料過(guò)程中,要嚴(yán)格控制水油比和釜溫,否則會(huì)影響到后續(xù)步驟。

        水、氯乙烯加料完畢后,稱(chēng)取一定重量的分散劑,加入釜內(nèi),并充分?jǐn)嚢瑁孤纫蚁┮孕∮偷蔚男问?,均勻地分布在水相中。分散均勻后,稱(chēng)量一定重量的引發(fā)劑,加入釜內(nèi),引發(fā)氯乙烯發(fā)生聚合反應(yīng)。

        1.3 聚合反應(yīng)操作

        引發(fā)劑加入后,釜溫逐漸達(dá)到設(shè)定值時(shí),程序啟動(dòng)循環(huán)冷卻水來(lái)去除反應(yīng)熱,并通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)水用量控制反應(yīng)溫度。在反應(yīng)過(guò)程中,必須保持反應(yīng)溫度在設(shè)定溫度±0.5℃之間。當(dāng)反應(yīng)壓力降達(dá)到預(yù)定值時(shí),即認(rèn)為達(dá)到了反應(yīng)終點(diǎn),向釜內(nèi)加入一定量的終止劑,終止聚合反應(yīng)。

        1.4 出料回收操作

        反應(yīng)終止后,開(kāi)始進(jìn)行出料操作,并在出料過(guò)程中,對(duì)漿料中未參與反應(yīng)的氯乙烯先進(jìn)行回收處理?;厥胀戤吅螅賹{料輸送至汽提工序,通過(guò)汽提塔進(jìn)行脫吸處理,此舉可去除漿料內(nèi)殘留的氯乙烯。

        2 影響PVC產(chǎn)能的原因

        2.1 VCM回收效率低

        受VCM回收速率緩慢影響,在一定程度上導(dǎo)致聚合釜投用率低。這一問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致聚合釜出料過(guò)程異常,使得PVC聚合工序有相當(dāng)一部分產(chǎn)能無(wú)法被釋放,由此形成產(chǎn)能低的現(xiàn)象。

        此外,在PVC 聚合工序回收過(guò)程中,因?yàn)镻VC 漿料內(nèi)可能存在小粒徑顆粒,當(dāng)這些顆粒進(jìn)入回收管線后,導(dǎo)致管線不暢通或堵塞,容易出現(xiàn)壓力過(guò)大的問(wèn)題。而過(guò)大的壓力很容易帶來(lái)安全隱患,導(dǎo)致回收速率放緩或停止,削弱產(chǎn)能。

        2.2 阻聚劑過(guò)量加入

        反應(yīng)體系內(nèi)的引發(fā)劑成分亦會(huì)有少量殘留,隨回收氣體進(jìn)入回收系統(tǒng)和回收儲(chǔ)槽內(nèi),并在其中引發(fā)氯乙烯進(jìn)行反應(yīng),而在管道、儲(chǔ)槽內(nèi)形成聚合物料塊,堵塞儀表、閥門(mén)的異常。

        為防止這種情況,需要在回收時(shí)向回收管道內(nèi)加入適量的阻聚劑。但如果阻聚劑加入過(guò)量,就同樣會(huì)進(jìn)入儲(chǔ)槽,隨入料操作進(jìn)入釜內(nèi),造成反應(yīng)速度降低,對(duì)產(chǎn)能造成影響。

        2.3 冷凝器換熱效果差

        釜頂冷凝器換熱效果差,會(huì)導(dǎo)致聚合反應(yīng)時(shí)間偏長(zhǎng),這一現(xiàn)象的成因主要是兩大方面,一是在冷凝器的列管內(nèi)形成物料堵塞,使得一部分列管無(wú)法參與換熱;二是,在冷凝器頂部會(huì)聚集一部分惰性氣體,會(huì)占用一部分列管面積,影響冷凝器的換熱,最終導(dǎo)致反應(yīng)熱移出的能力降低,產(chǎn)能收到限制。

        2.4 聚合輔助時(shí)間較長(zhǎng)

        入料操作會(huì)占用相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間,以70m3釜為例,自入料啟動(dòng)至引發(fā)劑加入完畢,一共需要約45分鐘左右。

        3 提升PVC聚合工序產(chǎn)能的整改對(duì)策

        3.1 提高回收效率

        (1)PVC顆粒堵塞管道

        為了防止PVC 顆粒堵塞回收管道,在回收系統(tǒng)的首端,安裝泡沫捕集器,對(duì)回收氣體內(nèi)的PVC顆粒進(jìn)行分離。

        (2)提高回收速度

        在有效實(shí)現(xiàn)PVC顆粒分類(lèi)后,通過(guò)增加回收壓縮機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)的方法,提高回收速度,從而縮短回收時(shí)間。

        (3)回收管線壓力異常整改對(duì)策

        第一,定期排放管線內(nèi)積水或異物,避免回收管線堵塞。第二,為了根治回收管線壓力異常問(wèn)題,可以在回收管路與氣柜之間安裝分離器,有效分離管道內(nèi)的積水。

        3.2 改變阻聚劑加入方式

        為除去回收氯乙烯中殘存的引發(fā)劑,需要在回收管道內(nèi)加入阻聚劑。然而阻聚劑一般為液體,與氣相氯乙烯混合不充分,就依然會(huì)導(dǎo)致上述結(jié)果,因此,阻聚劑的加入量一般相對(duì)偏多,從而導(dǎo)致多余的阻聚劑進(jìn)入反應(yīng)體系。所以,在阻聚劑的加入口處安裝噴頭,將阻聚劑霧化,提高其與氣相氯乙烯的混合效果,降低阻聚劑的用量,防止其進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng),影響聚合產(chǎn)能。

        3.3 冷凝器換熱效果差整改對(duì)策

        3.3.1冷凝器列管堵塞

        氣相氯乙烯進(jìn)入冷凝器后,被冷凝成液態(tài),相變產(chǎn)生的壓降,成為釜內(nèi)氯乙烯向冷凝器內(nèi)流動(dòng)的動(dòng)力。然而,冷凝器過(guò)度使用,氣相氯乙烯在列管上的冷凝速度加快,造成相變壓降過(guò)大,造成液相中的氯乙烯逸出速度過(guò)快,導(dǎo)致液相表面的泡沫增多,泡沫進(jìn)入冷凝器列管后堵塞列管。因此,雖然釜頂冷凝器可以有效的加大聚合反應(yīng)熱的移出效率,但要合理降低冷凝器的投用比例,穩(wěn)定冷凝器的運(yùn)行。

        即便如此,也無(wú)法徹底避免泡沫夾帶。并且,如果這種引發(fā)狀態(tài)的液滴在列管上停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),就會(huì)形成粘附,最終形成一層聚合物料膜,影響換熱。同時(shí),夾套形成的水垢也會(huì)造成冷凝器換熱效率降低。因此,在冷凝器頂部安裝噴頭,在反應(yīng)過(guò)程中,向冷凝器內(nèi)噴水,通過(guò)水流的流動(dòng),帶動(dòng)料粒和液滴回到釜內(nèi);二是,需要定期對(duì)冷凝器進(jìn)行高壓清洗,將堵塞的列管疏通、將列管壁粘附的聚合物料膜沖洗干凈,提高冷凝器的換熱效果;三是,需要通過(guò)過(guò)濾、添加藥劑的方式提高循環(huán)水水質(zhì),防止雜物進(jìn)入冷凝器夾套、防止循環(huán)水在冷凝器夾套內(nèi)形成藻類(lèi)物質(zhì),影響換熱效果。四是,通過(guò)對(duì)冷凝器夾套定期的酸洗,提高冷凝器換熱效果。

        3.3.2惰性氣體

        在冷凝器頂部的惰性氣體聚集量達(dá)到一定程度后,即會(huì)影響冷凝器列管與氣相單體的換熱。這樣,便需要在反應(yīng)過(guò)程中,將這部分惰性氣體排除、來(lái)保障冷凝器換熱效果。

        3.4 減少入料輔助時(shí)間

        在入料操作中,最為關(guān)鍵的一是物料的加入量,二則是加入的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

        入料操作中的各個(gè)階段中,緩沖劑的作用是維持反應(yīng)體系的PH值為中性,防止分散劑水解失效。因此,緩沖劑必須在分散劑入前加入,并且要確保其在水相中混合均勻,所以緩沖劑加入的節(jié)點(diǎn)無(wú)法改變。

        然而,在分散階段,加入的分散劑分為主分散劑和輔助分散劑,主分散劑的主要作用是在氯乙烯小油滴外部形成一層內(nèi)部親油外部輸水的保護(hù)膜,防止小油滴之間由于碰撞而融并、粘附,造成PVC 料粒的不均勻;輔助分散劑的作用則是使小油滴均勻地分散在連續(xù)相水中。因此,主分散劑需要在輔助分散劑前加入,但不一定必須在水、氯乙烯之后加入,理論上,可以與水、氯乙烯同時(shí)加入,以此節(jié)省主分散劑加入的時(shí)間。仍以70m3釜為例,入料時(shí)間可由原來(lái)的45 分鐘,縮短至38 分鐘左右。

        4 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,本文對(duì)PVC 聚合工序進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述,后分析了該工序產(chǎn)能低下原因,了解了各原因造成工序產(chǎn)能低的激勵(lì)。針對(duì)各項(xiàng)原因,文中提出了對(duì)應(yīng)的整改對(duì)策,介紹了各項(xiàng)對(duì)策的應(yīng)用方法與作用,通過(guò)這些對(duì)策可以盡可能地提高PVC聚合工序產(chǎn)能,說(shuō)明這些對(duì)策具有一定應(yīng)用價(jià)值,有一定的推廣價(jià)值。

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