（天能化工有限公司，石河子市，832000）李濤

聚氯乙烯項(xiàng)目聚合工藝和管道布置要求

（天能化工有限公司，石河子市，832000）李濤

詳細(xì)闡述了聚氯乙烯聚合工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容，具體涉及到工藝流程與每一個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)的控制，在此基礎(chǔ)上，分析了聚合釜這一核心設(shè)備，主要包括其安裝步驟與管道布置等方面內(nèi)容。

聚合釜；工藝設(shè)計(jì)；聚氯乙烯；管道布置

聚氯乙烯（PVC）材料在我們的日常生活中經(jīng)常使用到，其屬于其中一種合成樹脂，在諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用，例如醫(yī)療設(shè)備、電纜、管道等等，到現(xiàn)在為止，我國在所有的合成樹脂之中，PVC產(chǎn)量排在第一位。按照用途，生產(chǎn)氯乙烯的均聚物過程中選擇的聚合方法有所區(qū)別，一般包括以下五種類型：乳液、懸浮、本體、溶液和微懸浮聚合。本文主要研究PVC項(xiàng)目聚合工藝設(shè)計(jì)和管道布置相關(guān)問題。

1 聚合工藝設(shè)計(jì)

從流程方面進(jìn)行分析，PVC的聚合工藝主要包括以下幾步：

1.1 配制助劑

這個(gè)過程中，應(yīng)當(dāng)對以下幾種助劑進(jìn)行配制，具體如下所示：

（1）堿液：從整體上來說，調(diào)配的漿料應(yīng)當(dāng)為中性的，具體來說，能夠通過堿液來將它的酸性降低，以這種方法使聚合物保持穩(wěn)定，防止對管道與別的設(shè)備造成酸性侵害。

（2）引發(fā)劑：這種助劑主要負(fù)責(zé)引發(fā)聚合反應(yīng)，配制過程中應(yīng)當(dāng)在專門的配制槽中。同時(shí)，使用專用加料槽來對加料量進(jìn)行調(diào)控，使用以后還應(yīng)當(dāng)通過專門的洗劑對加料管線、加料槽進(jìn)行清理，把剩下的料從沖洗水流向聚合釜里面，需要注意的一個(gè)問題是，沖洗的水量同樣應(yīng)當(dāng)保持在加水劑量以內(nèi)，以充分確保各次加料、配水的準(zhǔn)確可靠。這種助劑的加料槽里面存在各種夾層與攪拌機(jī)，以確保它們完全混合。

（3）涂壁劑：使用這種助劑的時(shí)候，將其涂在聚合釜內(nèi)壁上，可以避免聚合反應(yīng)中設(shè)備內(nèi)表面結(jié)垢。

（4）鏈轉(zhuǎn)移劑：氯乙烯生產(chǎn)過程中，乙烯的K值隨著聚合反應(yīng)溫度的升高而降低，然而，如果聚合溫度相對較高，那么將會(huì)消耗相對較多的燃料，此時(shí)能夠利用這種助劑來降低低K值聚合反應(yīng)的需要溫度，從而能夠減小燃料的使用。這種助劑能夠成品使用，無需自行調(diào)配，直接經(jīng)由卸料泵將其添加至封閉的貯槽中，后者中配備了氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置，在加料的時(shí)候它可確保氣密性與內(nèi)外的氣壓平衡。

（5）分散劑

生產(chǎn)氯乙烯的時(shí)候，往往要適當(dāng)調(diào)節(jié)其顆粒度，這個(gè)過程中將會(huì)使用這種助劑。添加這種助劑時(shí)，應(yīng)當(dāng)先在加料槽中稱重，然后通過加料泵將其加到聚合釜之中，加料過程中還應(yīng)當(dāng)使用洗劑洗凈加料槽與管道中剩下的分散劑，使它們流到聚合釜里面，對于總的加水量，沖洗過程中使用的水量同樣應(yīng)當(dāng)考慮到其中，切實(shí)保證添加水量與分散劑的準(zhǔn)確。

1.2 汽提廢水

此過程中，主要是廢水在流入收集池以前，通過汽提塔對其進(jìn)行VCM單體的過濾與消除，通常情況下，此處所說廢水是來自于VCM分離回收過程，除此之外，還包括各設(shè)置和管道的冷凝水，再加上每一個(gè)設(shè)備里面用來進(jìn)行密封的水。

1.3 聚合反應(yīng)

這個(gè)過程中使用的壓力容器是聚合釜，它的里面包含著冷卻隔層與攪拌裝置，正如上文所述，聚合反應(yīng)過程中，溫度在很大程度上決定著氯乙烯的品質(zhì)，將引發(fā)劑添加到聚合釜里面，通過這種方式來降低反應(yīng)溫度，從而能夠生產(chǎn)出高品質(zhì)的產(chǎn)品。另一方面，為較好的確保反應(yīng)過程中溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)通過循環(huán)的冷卻水來進(jìn)行降溫。

聚合反應(yīng)生成的聚氯乙烯和VCM比重有所區(qū)別，后者相對較輕，所以發(fā)生反應(yīng)一段時(shí)間以后，聚氯乙烯與VCM兩者將會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)在分層面結(jié)垢，這樣將對熱量的傳遞產(chǎn)生負(fù)面作用，使得聚合反應(yīng)不完全或溫度不均衡而造成產(chǎn)物品質(zhì)下降。因此，應(yīng)當(dāng)持續(xù)運(yùn)行攪拌機(jī)，最大限度到確保熱量的充分交換，使得聚合反應(yīng)始終處于可控狀態(tài)。

能夠利用監(jiān)測聚合釜里熱平衡情況來了解反應(yīng)狀況，然后這種手段不太實(shí)用，通常情況下，生產(chǎn)過程中往往利用測定其中壓力的改變來判斷聚合反應(yīng)狀況。要是確定聚合反應(yīng)非常徹底了，這種情況下，則能夠添加上終止劑，接著聚合反應(yīng)將終止，在此基礎(chǔ)上，才能夠出料。所謂出料，將將產(chǎn)生的PVP漿料擠到出料槽中，后者與聚合釜之間的管道中具備過濾攔網(wǎng)，能夠?yàn)V出漿料中的許多塊料不溶物。出料結(jié)束以后應(yīng)當(dāng)清洗聚合釜，還應(yīng)當(dāng)對涂壁劑進(jìn)行涂抹，再次開展后續(xù)的聚合反應(yīng)。出料槽中的漿料中有許多沒有未完全反應(yīng)的VCM，必須回收它們，然后把它們重新添加至聚合釜中反應(yīng)，通過這種方法里提高VCM的利用率。一定比例的氣態(tài)VCM能夠在漿料回收過程中通過汽提塔進(jìn)行回收，這樣來減小其中的VCM濃度，在提高再利用率的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了VCM排放的降低，從而對環(huán)境的影響減小。值得一提的問題是漿料進(jìn)入汽提塔之前必須首先將其破碎，防止對汽提塔產(chǎn)生破壞。

1.4 清洗冷凝器與聚合釜

設(shè)備長期運(yùn)行以后，設(shè)備、管道里面那么產(chǎn)生許多樹脂的堆積，同時(shí)，一般清洗方法不容易洗凈。這樣需要安裝了高壓清洗系統(tǒng)，最高水壓為40MPa，還應(yīng)當(dāng)洗凈攪拌器等器件。一般情況下，清洗站部署在聚合釜中，因冷凝器具有許多繁雜的結(jié)構(gòu)，所以應(yīng)當(dāng)通過高水壓來沖洗，通常使用45MPa則能夠?qū)⑵湎磧簟?/p>

1.5 冷凝水與蒸汽系統(tǒng)

（1）冷凝水系統(tǒng)：這部分主要負(fù)責(zé)冷凝并收集各個(gè)部位形成的高溫蒸汽。一般情況下，PVP生產(chǎn)設(shè)備中形成的蒸汽具有相對較高的溫度，同時(shí)還存在一定壓力，能夠通過凝液槽來進(jìn)行冷凝處理，在此基礎(chǔ)上，將其送至冷卻系統(tǒng)，提供冷卻水。

（2）蒸汽系統(tǒng)：清洗聚合釜過程中往往涉及到高壓高溫蒸汽，而并非直接應(yīng)用高壓水，清洗之后能夠用于加熱。

2 聚合釜的設(shè)備與管道布置

2.1 70m3聚合釜

我國大部分PVC生產(chǎn)商，特別是對于中小型公司，在實(shí)踐中均通過70m3聚合釜來進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)該種設(shè)備的生產(chǎn)與應(yīng)用比較成熟，所以非常可靠，且所需的成本相對較低，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)階段，單條生產(chǎn)線往往需要6臺這樣的設(shè)備，年生產(chǎn)能力達(dá)到120kt。

一般來說，該種生產(chǎn)線上要布置四部分設(shè)備：配料、聚合、漿料和汽提。其中，對于前者來說，其整體廠房為封閉式結(jié)構(gòu)，往往為封閉的混凝土結(jié)構(gòu)，由于聚乙烯具有易燃易爆的性質(zhì)，因此必須做好通風(fēng)措施。由于在聚合釜的吊裝孔位置需要檢修設(shè)備，因此管道應(yīng)當(dāng)安裝在另外一側(cè)；配料槽兩側(cè)分別是管道與加料口；下料過程中需通過管道的坡度來過濾，同時(shí)全部加料管道的形狀應(yīng)當(dāng)集中布置，以便于快速控制。六個(gè)聚合釜盡可能的接近引發(fā)劑、分散劑的接口，并且還應(yīng)與全部聚合釜保持等距離。

2.2 108m3聚合釜

伴隨聚合工藝的急劇發(fā)展，逐漸推出更好的技術(shù)，而最好的當(dāng)屬日本智索生產(chǎn)的108m3聚合釜，其既有較高的產(chǎn)能，也能保證相對較好的產(chǎn)品質(zhì)量，而且消耗相對較低，所以得到廣泛應(yīng)用。

拿當(dāng)前最普及的108m3聚合釜來說，其年產(chǎn)能達(dá)到40kt，年產(chǎn)300kt的生產(chǎn)線包括八臺設(shè)備。整體來說，其設(shè)備和廠房布置整體與70m3生產(chǎn)線大致相當(dāng)，然而該種設(shè)備容積相對較大，其中包含平車（負(fù)責(zé)漿料的運(yùn)送）與冷凝器。

不僅要滿足70m3聚合釜的管道布設(shè)條件，而且還必須在新加的冷凝器的彎頭部位配置上盤管與法蘭，為維護(hù)與檢修聚合釜與冷凝器提供有利條件；需要注意對于聚合釜來說，其進(jìn)料管道的坡度必須超過5%，具體來說，根據(jù)運(yùn)輸?shù)奈锪项愋蛠聿捎孟鄳?yīng)的閥門型號，應(yīng)當(dāng)盡可能的就近布置每一個(gè)進(jìn)料開關(guān)，以便于對其進(jìn)行控制。

3 小結(jié)

綜上所述，近年來聚氯乙烯在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，醫(yī)療衛(wèi)生、管道等各個(gè)方面，同時(shí)對其產(chǎn)能與質(zhì)量提出了一系列新的更高的要求，此外，國家以及廣大人民群眾對于環(huán)保的要求日益提高，因此，需要不斷優(yōu)化聚合工藝，這就使得高產(chǎn)能的108m3聚合釜生產(chǎn)線日益普及。為充分發(fā)揮新技術(shù)、新工藝的優(yōu)勢，相關(guān)設(shè)計(jì)和操作人員應(yīng)當(dāng)細(xì)致深入的探討生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為聚氯乙烯生產(chǎn)的安全運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。

[1]楊林祥.聚氯乙烯項(xiàng)目聚合工藝設(shè)計(jì)和管道布置[J].煉油與工,2013,02：22-24+60-61.

[2]陳蕾.聚氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢[J].齊魯石油化工,2011,03：269-272.

[3]田文.聚氯乙烯生產(chǎn)工藝[J].中外企業(yè)家, 2016,03：187-188.

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1008-0899（2017）02-0044-03