提升PVC聚合工序產(chǎn)能的策略探討

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，稱取一定重量的分散劑，加入釜內(nèi)，并充分?jǐn)嚢?，使氯乙烯以小油滴的形式，均勻地分布在水相中。分散均勻后，稱量一定重量的引發(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。回收完畢后，再將漿料輸送至汽提工序，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。