树脂厂聚合装置

聚合课件树脂厂聚合装置学习内容聚氯乙烯悬浮聚合原理聚氯乙烯树脂生产原料聚合工艺及设备汽提工艺及设备干燥工艺及设备生产过程中异常情况及处理节能降耗工作界区易燃易爆介质及安全措施一、聚氯乙烯悬浮聚合原理氯乙烯悬浮聚合采用过氧化物或偶氮化合物作引发剂，将液态氯乙烯单体在搅拌的作用下分散成小液滴、悬浮与水介质中进行聚合。溶于单体中的引发剂，在聚合温度（45~65℃）下分解成自由基，引发单体聚合，而水中溶有分散剂，以防止VCM液滴的并聚和防止达到一定转化率后PVC-VCM溶胀粒子的粒并。氯乙烯聚合为放热反应，聚合反应热约为95.9KJ/mol，放出的热量由聚合釜夹套及内冷管冷却水带走，放热速度与传热速度必须相等，以保证聚合温度的恒定。二、聚氯乙烯树脂生产原料氯乙烯单体物理性质：分子式：C2H3CL

相对分子质量（分子量）：62.5

沸点：-13.9℃[760×133.322Pa(760mmHg)]

结构式：HH︱︱C＝C︱︱HCl工艺要求指标：纯度≥99.99%

乙炔≤10PPm

水≤300PPm

铁≤5PPm

乙醛≤10PPm

高沸物≤20PPm

二、聚氯乙烯树脂生产原料单体中含杂质对聚合反应的影响：单体中乙炔对聚合的影响乙炔和引发剂自由基、单体自由基发生加成反应或链转移反应，这种转移反应速率比单体快，导致聚合速率变慢。此外这种链增长反应导致PVC分子中含有乙炔基链节，降低PVC的抗老化性能。当乙炔含量较高时，生产上一般采取降低聚合温度的办法，以免树脂转型；或在聚合反应初期适当提高聚合温度，消除诱导期的延长；亦可在加料后，适当回部分气，以降低单体中乙炔的含量。从树脂质量及安全生产上看，这些都不是理想之计，正确的办法是在VCM精馏时脱除。二、聚氯乙烯树脂生产原料单体中高沸物对聚合的影响

VCM中乙醛、二氯乙烷均为活泼的链转移剂，从而降低PVC聚合度和降低反应速度。高沸物存在与VCM中不便于聚合温度的掌握，以及高沸物对分散剂的稳定性有明显的破坏作用，造成高分子歧化，影响树脂的颗粒形态以及聚合釜粘釜和鱼眼等。一般高沸物含量较高时，可借降低反应温度来处理。二、聚氯乙烯树脂生产原料铁质对聚合的影响无论是软水、引发剂、分散剂及单体中的铁离子对聚合反应都有不利影响，使聚合诱导期延长，反应速度减慢，产品稳定性变坏。此外，铁离子还能与引发剂反应促使催化分解，额外消耗一部分引发剂，影响反应速度。单体输送及储存时注意不使其呈酸性，降低单体含水。聚合进界区设备及管道均采用不锈钢材质。各种原料投料前均经过滤器处理，且投料水需控制总硬度。二、聚氯乙烯树脂生产原料水工艺指标要求温度：环境温度氯离子：≤10PPmPH值：6.7－8.5

电导率：≤10us/cm

硬度：≤1PPm

硅：≤3PPm

氧：≤1PPm

铁：≤2PPm水质对聚合的影响硬度过高，影响产品的电绝缘性能和热稳定性；氯离子过高，对聚乙烯醇分散体系，易使颗粒变粗，影响产品的颗粒形态；

PH值影响分散剂的稳定性，较低的PH值对分散体系有显著的破坏作用，较高的PH值会引起聚乙烯醇的部分醇解，影响分散效果及颗粒形态；此外水质还会影响粘釜及鱼眼的生成。二、聚氯乙烯树脂生产原料聚合生产过程中常用助剂分散剂体系分散剂作用：稳定由搅拌形成的单体油珠，阻止油珠的相互聚集或合并。分散剂组成：分散剂1：L-10或B72、纤维素（醇解度72%）分散剂2：KH-20或8847（醇解度82%或88%）分散剂浓度：分散剂1：5~7%

分散剂2：3~5%

二、聚氯乙烯树脂生产原料引发剂体系：复合引发剂组成：

EHP：过氧化二碳酸二（2-乙基）己脂

CNP：过氧化新葵酸异丙苯脂引发剂浓度：15~18%终止剂体系：耐热终止剂是浓度为38％的安全无毒水乳液。当氯乙烯聚合达到压力降时或遇到聚合发生异常情况时用泵加入聚合釜中，既可立即终止聚合，又可提高树脂热稳定性。终止剂加入量与引发剂加入量及活性氧含量、反应温度及反应时间有关；单釜引发剂与终止剂加入量不匹配时，终止剂不能消除引发剂自由基，导致残余自由基活性氧含量高，反应结束后出料系统及回收系统物料自聚堵塞管线，影响安全生产。二、聚氯乙烯树脂生产原料涂釜剂体系：我公司使用的防粘釜剂为无味淡黄色有机聚合物，这种防粘釜剂无毒，只对人体眼睛有较轻微的刺激性，在聚合反应中无阻聚作用，对PVC产品质量无影响，也不会造成废水污染。这种溶液是贮存在一个密闭的不锈钢储罐中，不需搅拌，但要求氮封，其氮封压力为0.05-0.2MPa。使用时采用蒸汽雾化，经釜顶呈180℃对称的喷淋阀装置进入聚合釜内，雾化的防粘釜剂在釜内构件上，形成了一层均匀没有死角的涂层表面，从而有效地起到了防粘釜作用。大大提高了釜的利用率，可实现单釜清釜周期300釜次。缓冲剂体系：缓冲剂的作用是保证反应期间反应体系PH值保持或接近中性。这有助于聚合反应时分散体系的稳定性。本工艺所采用的缓冲剂是碳酸氢氨。将其配成浓度4~6%的溶液，通过入釜纯水总管线加入聚合釜中。二、聚氯乙烯树脂生产原料消泡剂体系：消泡剂作用：在聚合反应结束回收未反应单体时，由于降压而引起气体体积膨胀和料层内液态单体的沸腾，使回收的气相单体夹带出许多的树脂泡沫，造成管道及回收系统堵塞，因此在聚合釜或出料槽开启回收阀之前应加入消泡剂处理，且后续汽提系统也容易控制。消泡剂的加入量：消泡剂的加入量与消泡剂种类、浓度及汽提控制有直接关系。汽提流量高时，消泡剂加入量低导致汽提控制不稳定，影响树脂残留及杂质超。消泡剂加入量大时，一则增加树脂成本，二则离心母液水中COD值高，生化处理系统超负荷时，COD降解受影响，离心母液水处理后回循环水补水系统，COD高会污染循环水系统，产生藻类等有机物，循环水给全厂换热设备换热时，有机物藻类影响换热设备的换热效果，重则换热设备使用寿命降低，影响安全生产。三、聚合工艺及设备三、聚合工艺及设备工艺控制指标：各储槽液位是否满足加料要求；入料、出料时各阀门是否在正确位置；加料单体及纯水两流量计最大允许误差≤总加料量的1.5％；加单体过程中现场巡检管线及釜顶各法兰是否有泄露情况；加完水及单体后聚合釜内的温度应该比聚合反应温度高大约2－4℃，加完辅助原料后接近反应温度；加料分散剂、引发剂溶液偏差要求≤2kg；聚合釜加引发剂前计算明德数判断体系是否正常；聚合釜搅拌功率曲线是否正常；聚合釜加引发剂前循环水夹套及内冷管流量计显示为零；聚合釜底搅拌、油站、机封运转是否正常；聚合釜设定温度：56±0.2℃；聚合釜反应期间压力要求在0.82~0.85MPa；出料时搅拌功率、浆料流量、出料泵电流值是否正常；出料过滤器观察出料情况是否正常。联动入料、出料时核对釜及出料槽，待DCS显示正确釜及槽后点击确认；出料时槽升温检查蒸汽压力是否满足要求≥0.6MPa；主要设备构造：异常情况及处理大面积停电停水、搅拌跳停（10s以上）聚合釜搅拌、油站、机封水泵、终止剂泵等因装置停电无法启动通知调度及电工检查电源，确定停电原因及时间主控密切注意每台釜的反应情况，并将反应剧烈的釜夹套、挡板冷却水阀全部打开主控指挥巡检依次打开应急终止剂管道手阀，打开氮气瓶手阀并调节氮气压力至12公斤，依次或同时加入应急终止剂指挥巡检到聚合四楼依次将反应剧烈釜的VSP-PX07、PV-PX02阀的气源切换至氮气，压力调节至0.65Mpa，做好放空泄压准备应急终止剂全部加完后，观察釜温釜压，若釜压仍继续上涨达到1.2Mpa通知调度命令全厂禁止明火作业，其它辅助岗位人员到主要路口进行封堵，禁止一切行人、车辆行驶通行。主控根据釜压变化打开VSP-PX07阀，调节PV-PX02阀的开度，使釜压控制在1.2Mpa以内，并随时进行超压放空调节。单台釜机械故障、搅拌跳停聚合釜搅拌跳停现场巡检做好手动加入紧急终止剂准备应急终止剂全部加完后，釜压仍继续上涨达到1.2Mpa通知调度命令全厂禁止明火作业，其它辅助岗位人员到主要路口进行封堵，禁止一切行人、车辆行驶通行。主控根据釜压变化打开VSP-PX07阀，调节PV-PX02阀的开度，使釜压控制在1.2Mpa以内，并随时进行超压放空调节。巡检对釜减速机、电机排查，联轴器手动盘车，确认搅拌是否存在设备故障，巡检立即手动尝试启动聚合釜搅拌主控通知调度及电工检查电源，确定停电原因及时间；并检查釜冷却水流量，并手动及时打开夹套及挡板冷却水调节阀主控时刻监视釜压的变化情况，当釜压超过正常反应压力0.1Mpa时，开始加入220Kg常规终止剂，如釜压继续上涨0.1Mpa时主控指挥巡检打开应急终止剂管道手阀，氮气瓶手阀并调节氮气压力至12公斤，加入应急终止剂联轴器可动联轴器不可动通知电工检查电路是否出现故障并及时处理。再次启动搅拌。若未转动若转动原地待命继续监视釜反应情况。反应期间爆破片破损处理：判断聚合反应是前期、中期、还是后期；若在加引发剂之前爆破片破损，直接回收处理（0.05MPa），抽真空处理（-0.07MPa），开人孔通风置换，取样分析合格后更换爆破片；反应中期加终止剂终止聚合反应后，回收处理（0.05MPa），抽真空处理（-0.07MPa），开人孔通风置换，取样分析合格后更换爆破片；反应后期，视情况可以到正常反应结束出现压力降，出料回收后，抽真空处理（-0.07MPa），开人孔通风置换，取样分析合格后更换爆破片；更换完爆破片后，关人孔，抽真空置换试压合格后，该釜备用。纯水入料自控阀VSP-PX22阀密封垫变形密封不严；原因：纯水入料为等温水入料系统，即冷、热水经温度调谐后入料，待纯水、单体加完后，聚合釜温度超过反应温度的2~4℃，那么高温水经VSP-PX22阀时，密封垫热胀冷缩变形，反复次数后变形严重导致密封不严。后果：聚合釜出料时，浆料倒串至VSP-PX22阀另一侧，待下一釜入料时，沉积的浆料随纯水一并加入聚合釜内，导致该釜反应完毕后树脂成品鱼眼超。处理办法：出料完毕后，需冲洗VSP-PX22管路，排污至VSP-PX33阀，观察是否冲洗干净；待停车检修时更换VSP-PX22阀密封垫。四、汽提工艺及设备汽提作用：当聚合反应达到规定压力降时，仍有20%左右的氯乙烯单体未参加聚合反应，大多数吸附在PVC颗粒的孔隙中，必须进行回收再利用。本装置的浆料是通过浆料汽提塔（CL-1G）来去除残留的VCM单体。将浆料用进塔浆料泵送入浆料汽提塔，通往蒸汽加热浆料，从而达到脱除PVC树脂中的VCM单体的目的。脱除的VCM单体送往气柜。PVC浆料汽提的主要作用是将残留在PVC树脂中的单体脱除并回收。其目的有三个：降低PVC浆料中的残存VCM、使干燥后的产品中残存VCM的合量小于5PPm(以干燥的树脂计)。回收VCM。这样可以防止VCM在干燥过程中(如混料槽、离心机、干燥器等设备中)逸到大气中。以最少的投资达到上述两个目的，并使产品的质量保持在最高的水平。汽提主要控制指标：汽提塔底部温度控制值110~114℃汽提塔顶部温度控制值100~108℃冷凝水分离器液位:40%汽提排气回收VCM时间:分析含氧＜3%工艺流程及设备汽提主要设备异常情况处理汽提波动，塔底温度超出工艺控制指标，塔顶温度低，塔压差高时，汽提出料泵进口排污取样观察杂质，出现杂质时，可以采取切换包装料仓的办法解决因杂质超影响批量树脂不合格现象。包装料仓保证一条线一个料仓为空，出现汽提波动情况杂质超时，切换料仓分路阀至空料仓，待汽提控制稳定后取浆料样观察杂质，肉眼观察不含杂质时，将料仓切换至原料仓。其中树脂杂质超料仓内的树脂分批包装并摆放，另出另销。五、干燥工艺及设备干燥工艺工艺控制指标：蒸汽规格：0.8MPa（饱和蒸汽）干燥床中部温度：45~65℃（根据振动筛取样分析水分随时调节干燥床中部温度）主要设备异常情况处理：开车初期，由于设计鼓引风机风量与产能不匹配，导致气流管底部易积料，停车处理积料频繁，2010年技改，在底部加装清扫装置后，积料明显减少，且停车次数降低，废料量也少很多，提高了树脂正品率。因外界空气质量差，风沙大，空气过滤间需及时清洗或更换，避免因空气过滤间过滤效果差而影响树脂成品杂质。各离心泵、离心机、浆料过滤器切换或开停时需冲洗干净，避免因残余树脂在运转设备内沉积研磨成塑化颗粒，导致振动筛下料难，筛余物多，废料量大，员工劳动强度大。六、节能降耗备品备件消耗：单体过滤器、回收单体过滤器的棉棒滤芯、支架等冲洗干净可以继续利用的重复利用；干燥料仓顶的除尘滤袋更换下来吹扫后重复利用；气力输送空气过滤器滤芯吹扫后重复利用；废料量控制：二旋尾料目前已回收至系统，混合均匀后包装；振动筛筛头料袋装后倒回振动筛重复筛一次；严格控制扫地料的产生（干燥振动筛及包装车间）；汽提塔控制稳定时，可以减少汽提取样次数。七、易燃易爆、有毒有害介质氯乙烯物理性质：应当指出，液态氯乙烯无论从设备或从管道向外泄漏，都是极其危险的，一方面它遇到外界火源会爆炸起火，另外，由于它是一种高绝缘性液体，在压力下快速喷射，就会产生静电积聚而自发起火爆炸。因此，输送液态氯乙烯宜选用低流速，并将设备及管道进行防静电接地。爆炸范围：在空气中4%－21.7%（体积），与氧气形成爆炸混合物范围是3.6%－72%毒性：氯乙烯对人有麻醉作用，急性中毒症为：头晕、浑身软弱无力，逐渐神志不清，站立不稳，四肢痉挛，呼吸由急变微弱，最后失去直觉。当氯乙烯浓度在1%时有麻醉感，5%以上时开始有上述症状。所以，空气中氯乙烯最大允许浓度为30