石 龍

（中國石油化工股份有限公司齊魯分公司氯堿廠，山東 淄博 255410）

齊魯石化氯堿廠37萬t/a聚氯乙烯裝置是2004年引進(jìn)美國西方化學(xué)公司的懸浮法PVC生產(chǎn)技術(shù)，裝置設(shè)計能力為50 t/h，2條生產(chǎn)線。采用6臺135 m3聚合釜，2臺大型穿流式篩板塔，4臺離心機(jī)，2臺尼魯流化床干燥器，目前，生產(chǎn)4種牌號QS系列PVC樹脂。

裝置在生產(chǎn)中，產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)了許多問題，經(jīng)過攻關(guān)和技術(shù)改造，實現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提高。

1 影響聚氯乙烯樹脂質(zhì)量的因素分析

1.1 VCM殘留高的原因

37萬t/a PVC裝置聚合轉(zhuǎn)化率為80%，為了達(dá)到設(shè)計產(chǎn)量，增加了引發(fā)劑用量，縮短了聚合時間，這樣，PVC漿料中氯乙烯含量偏大，而汽提塔處理PVC漿料的能力是根據(jù)原始數(shù)據(jù)設(shè)計的，因此，汽提塔無法在設(shè)計工況下運行，導(dǎo)致新裝置殘留脫除較為困難。

根據(jù)汽提原理，處于玻璃化溫度（75～78℃）以上的PVC樹脂分子的振動動能加快，有利于PVC顆粒孔隙中的VCM脫吸，玻璃化溫度是進(jìn)塔漿料的最低溫度。影響汽提塔塔頂溫度主要有4個方面，一是受汽提塔壓差的限制，蒸汽進(jìn)料量較??；二是螺旋板換熱器的換熱面積較小，換熱能力較低，達(dá)不到要求；三是如果進(jìn)料槽的漿料溫度比較高，就比較容易使汽提塔塔頂溫度控制在75℃以上；四是汽提塔塔頂噴淋注入水為常溫，降低了汽提塔進(jìn)料溫度[1]。

實踐證明，如果進(jìn)塔漿料溫度低，則很難通過加大蒸汽用量來提高塔頂溫度，塔頂溫度達(dá)不到指標(biāo)，汽提塔操作會很困難，導(dǎo)致汽提塔溫度控制彈性縮小，塔頂溫度稍有波動就會造成VCM殘留超標(biāo)，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

1.2 雜質(zhì)粒子產(chǎn)生的原因

由于聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性較差，如果溫度超過85℃，聚氯乙烯就會變紅，進(jìn)而變黑，形成紅、黑點。由于高分子一般具有時溫等效現(xiàn)象，即使溫度不高，如果受熱時間過長，也會變色變質(zhì)[2]。

PVC樹脂受熱變質(zhì)現(xiàn)象難以徹底消除，因為它貫穿了整個生產(chǎn)工藝中。系統(tǒng)生產(chǎn)過程包括漿料經(jīng)過的每個裝置設(shè)備，包括漿料放料槽、汽提塔、閃蒸罐、螺旋板換熱器、干燥床，每個設(shè)備都存在難以清理的死角，長期過熱會產(chǎn)生紅、黑雜質(zhì)。

2 提高PVC樹脂質(zhì)量的措施

2.1 對螺旋板換熱器進(jìn)行改造，穩(wěn)定操作，降低VCM殘留

該裝置漿料汽提塔采用進(jìn)出塔物料之間通過螺旋板換熱器進(jìn)行熱量交換，回收利用了能量；提高了進(jìn)塔漿料的溫度，節(jié)約了汽提塔所需蒸汽；冷卻塔底產(chǎn)品，縮短產(chǎn)品的受熱過程，降低出現(xiàn)雜質(zhì)的可能，有利于VCM的脫除。但由于前期用臥式螺旋板換熱器，換熱面積小，拆卸困難，不利于清理，造成管內(nèi)物料粘附嚴(yán)重，見圖1。長期以來導(dǎo)致?lián)Q熱效果差，致使汽提塔進(jìn)塔漿料溫度低，造成了汽提塔塔頂溫度指標(biāo)偏離，汽提塔產(chǎn)生波動，操作困難，VCM脫除困難。

原螺旋板換熱面積為68 m2，由于物料粘附嚴(yán)重，造成換熱效果不斷下降。經(jīng)過設(shè)計計算，采用了316 L可拆螺旋板換熱器。表1為316 L可拆螺旋板換熱器設(shè)計參數(shù)。

表1 316 L可拆螺旋板換熱器設(shè)計參數(shù)

螺旋板換熱器更新后，操作參數(shù)明顯變化，主要參數(shù)變化如表2所示。

表2 螺旋板更新后汽提塔典型操作參數(shù)

從2表可以看出，螺旋板換熱器更新后，操作參數(shù)明顯變化，塔頂溫度由73℃上升至77℃，汽提塔壓差由20 kPa降至15 kPa有利于汽提塔的操作平穩(wěn)，易于脫除產(chǎn)品中VCM殘留。2010年，因為VCM殘留不達(dá)標(biāo)造成的PVC非優(yōu)級品有10次，造成產(chǎn)品VCM殘留超標(biāo)主要原因是汽提塔塔頂溫度指標(biāo)偏離。進(jìn)塔漿料溫度低，導(dǎo)致汽提塔溫度控制彈性縮小，塔頂溫度稍有波動就會造成VCM殘留超標(biāo)。2011年更新螺旋板換熱器后，汽提塔操作明顯好轉(zhuǎn)，杜絕了因汽提原因造成的產(chǎn)品中殘留VCM超標(biāo)情況。

2.2 優(yōu)化汽提運行參數(shù)，減少雜質(zhì)波動

為了保證汽提系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，制定了汽提負(fù)荷調(diào)整原則。對汽提負(fù)荷的調(diào)整要重視順序，即提負(fù)荷時，先提漿料進(jìn)料量，再提蒸汽；降負(fù)荷時，先降蒸汽，再降漿料進(jìn)料量。每5 min或超過5 min調(diào)整1次漿料進(jìn)料量，幅度為≤1 t/h；調(diào)整1次蒸汽加入量每3 min或超過3 min，幅度為≤50 kg/h。

當(dāng)汽提塔清洗干凈時，一般在1個月內(nèi)，即使汽提塔出現(xiàn)波動，也很少出現(xiàn)雜質(zhì)波動。要使汽提塔清洗干凈，一是清洗時間不少于6 h；二是沖洗水流量不低于40 t/h；三是汽提塔必須保持一定溫度及壓差。

在實際生產(chǎn)中，判斷雜質(zhì)的來源非常關(guān)鍵，采取分段取樣法，根據(jù)雜質(zhì)顏色輔助判斷，雜質(zhì)的變色情況攜帶了很大的信息量，并非只是黑黃點，尚可有灰色、淺黃色、黃色、紅色、褐色、黑色。干燥引起的變色樹脂較為暗淡；汽提造成的相對鮮亮些；灰色一般來自放料槽及進(jìn)料槽，是長期低溫變色的產(chǎn)物；黑色大多來自汽提塔，原因是干燥產(chǎn)生的黑色雜質(zhì)屬于粘合較緊的堆床產(chǎn)物，難于在正常條件下出現(xiàn)。

當(dāng)汽提發(fā)生較大波動或發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)超標(biāo)時，采取的措施是：暫停向進(jìn)料槽倒料，直至進(jìn)料槽的液位降至10%，再向進(jìn)料槽倒1釜料；如果雜質(zhì)下降不明顯，重復(fù)上述這項操作，如果雜質(zhì)下降較多，則恢復(fù)正常倒料；同時調(diào)整汽提干燥負(fù)荷，使?jié){料不再回流至進(jìn)料槽，保持這種操作狀態(tài)，直至漿料中沒有明顯變色顆粒。

2.3 干燥器旋風(fēng)分離器回床改造，減少雜質(zhì)波動

PVC漿料經(jīng)離心機(jī)離心干燥脫水后，含水約25%的離心濾餅進(jìn)入流化床干燥器，充分干燥后，使PVC樹脂含水量達(dá)到0.4%以下，從干燥器出料后經(jīng)振動篩過濾，風(fēng)送至包裝料倉。干燥器部分物料在引風(fēng)過程中進(jìn)入一級旋風(fēng)分離器，其中，又有一小部分進(jìn)入二級旋風(fēng)分離器，而二級旋風(fēng)分離器分離后的物料不經(jīng)過干燥器出料旋轉(zhuǎn)閥的控制，而是直接進(jìn)入振動篩，因此，二級旋風(fēng)分離器分離后的物料如果發(fā)生量的變化或干濕發(fā)生變化，會使輸送風(fēng)機(jī)的壓力發(fā)生很大的變化，可能造成輸送旋轉(zhuǎn)閥連鎖，導(dǎo)致生產(chǎn)負(fù)荷發(fā)生波動，產(chǎn)生雜質(zhì)。

在二級旋風(fēng)分離器增加1條回床管線，將二級旋風(fēng)分離器分離后的物料回到干燥器二段，二級旋風(fēng)分離器分離后的物料無論發(fā)生量的變化或干濕發(fā)生變化，都在干燥器二段得到重新調(diào)整和控制，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，減少雜質(zhì)波動。

3 小結(jié)

經(jīng)過不斷技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化改造，解決了37萬t/a聚氯乙烯裝置的生產(chǎn)難題，裝置生產(chǎn)實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運行，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，使產(chǎn)品的優(yōu)級品率進(jìn)一步提高，以高質(zhì)量產(chǎn)品贏得市場。

［1］邵 平.如何正確操作漿料汽提塔.聚氯乙烯，2002，（5）：52－54.

［2］陳 軍.聚氯乙烯成品中雜質(zhì)粒子產(chǎn)生的原因及其對策.聚氯乙烯，2002，（2）：61.