聚乙烯醇生產(chǎn)中甲醇含量偏高的原因分析及控制措施

侯英杰，李思俊，趙利啟，易重慶，程米亮，羅道成

（1.湖南省湘維有限公司，湖南懷化 419323；2.湖南科技大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南湘潭 411201）

聚乙烯醇生產(chǎn)中甲醇含量偏高的原因分析及控制措施

侯英杰1，李思俊1，趙利啟1，易重慶1，程米亮1，羅道成2

（1.湖南省湘維有限公司，湖南懷化 419323；2.湖南科技大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南湘潭 411201）

針對電石乙炔法生產(chǎn)工藝中存在聚乙烯醇（PVA）產(chǎn)品甲醇含量偏高的問題，分析和探討了聚乙烯醇產(chǎn)品中甲醇含量偏高的原因，提出了相應(yīng)的降低甲醇含量的控制措施，使聚乙烯醇產(chǎn)品的甲醇含量控制在一個較低的水平。

聚乙烯醇；甲醇含量偏高；原因分析；控制措施

聚乙烯醇是一種用途非常廣泛的水溶性高分子聚合物[1]，具有良好的熱穩(wěn)定性、成膜性、絕緣性和耐沖壓性，產(chǎn)品分為纖維用和非纖維用兩大類[2]。目前國內(nèi)生產(chǎn)聚乙烯醇的方法主要有乙炔法和乙烯法，其中乙炔法又分為電石乙炔法和天然氣乙炔法[3-4]，其生產(chǎn)工藝大部分相同或相近，不同之處是三者在乙炔的發(fā)生和凈化、合成反應(yīng)工藝上存在一定的區(qū)別；這些生產(chǎn)工藝的主要特點是生產(chǎn)流程比較長，工藝較復(fù)雜。在聚乙烯醇生產(chǎn)過程中，甲醇雖然不參與反應(yīng)，但貫穿于整個生產(chǎn)過程。在醋酸乙烯醇解過程中，半成品聚乙烯醇雖然通過粉碎、壓榨、干燥等處理，但聚乙烯醇中還是含有少量的甲醇等有機雜質(zhì)[5]。甲醇對人體有害，且容易引起燃燒爆炸事故。因此，有些用戶要求PVA成品中甲醇含量不能太高[6]。

1 電石乙炔法生產(chǎn)聚乙烯醇工藝簡介

湖南省湘維有限公司（簡稱“湘維”）是一家以有機化工產(chǎn)品為主的國有大型公司，主要產(chǎn)品有聚乙烯醇、醋酸甲酯、醋酸乙烯、乙醛等。公司聚乙烯醇的生產(chǎn)方法為電石乙炔法，其生產(chǎn)工藝包括乙炔氣制備、醋酸乙烯合成、醋酸乙烯精餾精制、醋酸乙烯聚合、聚醋酸乙烯醇解以及醇解廢液回收處理等六個工序。

乙炔氣制備工序：外購電石進入冷破場地，經(jīng)行車抓到破碎臺，由鄂式破碎機進行粗破碎，然后電石經(jīng)溜槽到斗提機進入電石貯倉。由復(fù)合式破碎機破碎，破碎合格的電石與水在干式發(fā)生器內(nèi)反應(yīng)，得到純度≥99%的粗乙炔氣，粗乙炔氣經(jīng)洗滌、冷卻后經(jīng)壓縮機加壓后送往合成工序。

醋酸乙烯合成工序：以乙炔氣和醋酸為主要原料在沸騰床反應(yīng)器中，通過醋酸鋅/活性炭觸媒的催化作用，使乙炔與醋酸蒸汽進行氣相反應(yīng)，生成醋酸乙烯酯。

醋酸乙烯精餾精制工序：合成反應(yīng)器出來的氣體在氣體分離塔內(nèi)將反應(yīng)氣體中的醋酸乙烯及未反應(yīng)的醋酸冷凝，得到反應(yīng)液，并分離出來未反應(yīng)的乙炔氣體循環(huán)使用。將反應(yīng)液送往精餾工段精制，制得合格的精醋酸乙烯酯。

醋酸乙烯聚合工序：以醋酸乙烯酯為單體，以偶氮二異丁腈作引發(fā)劑，以甲醇作溶劑，采用連續(xù)溶液聚合法來生產(chǎn)聚醋酸乙烯酯。

聚醋酸乙烯醇解工序：公司醋酸乙烯酯醇解工藝有高堿法醇解工藝和低堿法醇解工藝兩種。高堿法醇解工藝：將聚合送來的聚醋酸乙烯酯甲醇溶液，以及工段配制好的一定濃度的液堿通過混合器的充分混合后，在螺桿醇解機起反應(yīng)，得到大塊的香蕉狀物，并通過粉碎、壓榨、干燥，得到PVA成品。低堿法醇解工藝：將聚合送來的聚醋酸乙烯酯甲醇溶液經(jīng)樹脂調(diào)溫器調(diào)溫后，與堿甲醇溶液在混合機內(nèi)混合，進入皮帶醇解機醇解。醇解后的物料，經(jīng)第一粉碎機和第二粉碎機粉碎，螺桿擠壓機擠壓除去廢液，再進入干燥機干燥得到PVA成品。

醇解廢液回收處理工序：從醇解廢液中回收甲醇和醋酸，分別作聚合和合成工序原材料，用醇解廢液生產(chǎn)溶劑用乙酸甲酯以及為工業(yè)用乙酸甲酯生產(chǎn)提供原料，同時也回收副產(chǎn)物乙醛送往精餾工序處理。

2 聚乙烯醇中甲醇含量偏高的原因分析

通過對電石乙炔法生產(chǎn)聚乙烯醇的工藝進行分析，發(fā)現(xiàn)甲醇在聚乙烯醇生產(chǎn)過程中經(jīng)過的流程較長、工序較多，成品聚乙烯醇中攜帶甲醇物質(zhì)則不可避免。成品聚乙烯醇中甲醇含量偏高的影響則主要在聚醋酸乙烯醇解工序。

1）醇解反應(yīng)速度過快

醇解反應(yīng)速度直接影響聚乙烯醇中甲醇含量。反應(yīng)速度過快，物料成型的時間過短，聚醋酸乙烯反應(yīng)時母液的析出太慢，物料中含濕量太大，導(dǎo)致成品聚乙烯醇中甲醇含量偏高。

2）擠壓機壓榨率過高

擠壓機壓榨率、擠壓機出口物料含濕量，都對成品聚乙烯醇中甲醇含量影響較大。擠壓機壓榨率過高，出口物料的含濕量過大，成品聚乙烯醇中甲醇含量偏高。

3）干燥機干燥溫度過低或太高

干燥機干燥溫度過低，則物料的干燥程度較小，成品聚乙烯醇中甲醇含量偏高；但干燥溫度過高，則導(dǎo)致聚乙烯醇表面致密化，使聚乙烯醇內(nèi)部的揮發(fā)分液體很難從中逸出，甲醇含量偏高，同時干燥溫度過高極易造成聚乙烯醇產(chǎn)品中出現(xiàn)黃、黑點料。

3 降低甲醇含量的控制措施

1）合理控制醇解反應(yīng)速度

醇解反應(yīng)速度過快，物料中含濕量大，成品聚乙烯醇中甲醇含量偏高。因此，醇解反應(yīng)速度必須適宜。在聚乙烯醇生產(chǎn)過程中，操作人員可通過改變加料樹脂溫度和醇解反應(yīng)溫度來合理控制醇解反應(yīng)速度。

2）降低擠壓機壓榨率

擠壓機壓榨率過高，出口物料的含濕量過大，成品聚乙烯醇中甲醇含量偏高。為了降低成品聚乙烯醇中甲醇的含量，操作人員可通過調(diào)整螺桿擠壓機的調(diào)頻數(shù)來改變壓榨率，降低聚乙烯醇物料的含濕率，從而降低聚乙烯醇中甲醇的含量。

3）選擇合適的干燥溫度

提高干燥機的干燥溫度，使物料的干燥程度增大，也能降低聚乙烯醇中甲醇的含量。在保證聚乙烯醇生產(chǎn)原料、螺桿擠壓機壓榨率相對穩(wěn)定及穩(wěn)定醇解其他控制工藝不變的前提下，分階段逐漸提高干燥機干燥溫度，控制合適的干燥溫度為100℃左右。

4 結(jié)語

電石乙炔法生產(chǎn)聚乙烯醇的生產(chǎn)流程長，工藝比較復(fù)雜。通過對電石乙炔法生產(chǎn)聚乙烯醇的生產(chǎn)工藝進行分析和探討，在聚乙烯醇生產(chǎn)過程中，甲醇雖然不參與反應(yīng)，但貫穿于整個生產(chǎn)過程。成品聚乙烯醇中甲醇含量偏高的影響主要在聚醋酸乙烯醇解工序，對醇解工序中影響聚乙烯醇產(chǎn)品的甲醇含量偏高的原因進行了分析，提出了相應(yīng)的降低甲醇含量的控制措施，使聚乙烯醇產(chǎn)品中的甲醇含量控制在一個較低的水平。

[1]胡丞.聚乙烯醇裝置醋酸甲酯系統(tǒng)工藝優(yōu)化探討[J].現(xiàn)代化工，2011，31（12）：85-87.

[2]崔小明.聚乙烯醇生產(chǎn)技術(shù)進展及市場分析[J].化工科技市場，2010，33（4）：7-12.

[3]李柏春.醋酸乙烯及聚乙烯醇生產(chǎn)工藝的綜合優(yōu)化[J].維綸通訊，2011，31（2）：28-31.

[4]李玉芳，李明.聚乙烯醇的生產(chǎn)及國內(nèi)外市場分析[J].化學(xué)工業(yè)，2010，28（4）：32-35.

[5]李柏春.聚乙烯醇生產(chǎn)流程優(yōu)化[J].維綸通訊，2008，28（4）：19-22.

[6]朱小君.降低聚乙烯醇生產(chǎn)的甲醇消耗[J].天然氣化工，2012，37（2）：61-64.

Causes Analysis and Control Measures of Methanol Content on the High Side in Polyvinyl Alcohol Production

Hou Ying-jie，Li Si-jun，Zhao Li-qi，Yi Chong-qing，Cheng Mi-liang，Luo Dao-cheng

Aimed at solving the problem of methanol content on the high side of polyvinyl alcohol（PVA）product in calcium carbide-acetylene method production process，causes of methanol content on the high side in polyvinyl alcohol product were analyzed and discussed.The appropriate control measures of reducing methanol content were proposed.The methanol content of polyvinyl alcohol product was successfully controlled in a low level.

polyvinyl alcohol；methanol content on the high side；cause analysis；control measures

TQ325.9

B

1003–6490（2016）04–0173–02

2016–04–10

侯英杰（1983—），男，河南許昌人，工程師，主要從事化工生產(chǎn)和管理工作。