聚合釜技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

1、近年來(lái)，隨著世界PVC市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，PVC市場(chǎng)發(fā)生了很大變化，亞洲的PVC市場(chǎng)已超過(guò)北美，成為世界PVC生產(chǎn)能力和消費(fèi)量最大的地區(qū)，也是全球PVC生產(chǎn)最具發(fā)展?jié)摿Φ牡貐^(qū)。我國(guó)PVC工業(yè)經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，無(wú)論在亞洲還是世界都已成為PVC樹脂的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)PVC需求的快速增長(zhǎng)及中國(guó)PVC生產(chǎn)企業(yè)在反傾銷案中的勝訴，減弱了進(jìn)口PVC對(duì)國(guó)內(nèi)PVC生產(chǎn)企業(yè)的沖擊，從而引發(fā)了生產(chǎn)PVC的投資熱潮。2005年，我國(guó)PVC工業(yè)進(jìn)入新一輪投資高峰期，屆時(shí)，有生產(chǎn)能力約200萬(wàn)t/aPVC生產(chǎn)裝置陸續(xù)投產(chǎn)。2004年和2005年我國(guó)擬建和在建的幾套大型PVC生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)能力均為30萬(wàn)4

2、0萬(wàn)t/a，達(dá)到了世界級(jí)規(guī)模，產(chǎn)品性能和生產(chǎn)成本具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，將在PVC產(chǎn)業(yè)中起主導(dǎo)作用。PVC工業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了PVC生產(chǎn)工藝的技術(shù)進(jìn)步。聚合釜是PVC生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，聚合工藝的技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)了聚合釜的技術(shù)發(fā)展，聚合釜技術(shù)水平的提高又保證了先進(jìn)工藝 得以實(shí)現(xiàn)。目前，具有代表性的聚合釜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)見表1.1、 聚合釜的發(fā)展特點(diǎn)（1）聚合釜大型化 隨著PVC生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，PVC生產(chǎn)企業(yè)普遍采用大型聚合釜。工業(yè)化生產(chǎn)中使用的間歇懸浮法聚合釜容積為6090m³。美國(guó)最大的懸浮法聚合釜容積為189 m³，日本也開發(fā)了172 m³大型聚合釜，而德國(guó)開發(fā)的不銹鋼襯

3、里聚合釜最大容積為200 m³，是目前世界上工業(yè)化的最大容積聚合釜，該聚合釜經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期工業(yè)化運(yùn)行考察，裝置運(yùn)行穩(wěn)定性好，單釜生產(chǎn)能力為10萬(wàn)t/a左右，采用大型聚合釜的優(yōu)點(diǎn)是：提高了PVC樹脂的質(zhì)量和均一性，減少了裝置建設(shè)的占地面積，降低了裝置建設(shè)投資費(fèi)用，裝置生產(chǎn)管理費(fèi)用及其維修費(fèi)用。因此，在新建或擴(kuò)建PVC裝置的生產(chǎn)能力超過(guò)5萬(wàn)t/a時(shí)大多采用了70200 m³聚合釜。 （2）聚合傳熱能力大，聚合釜生產(chǎn)強(qiáng)度高 生產(chǎn)強(qiáng)度通常是通過(guò)改進(jìn)聚合釜夾套的結(jié)構(gòu)、增加傳熱系數(shù)來(lái)提高的。近幾年來(lái)，德國(guó)一公司開發(fā)了提高聚合釜傳熱系數(shù)的結(jié)構(gòu)，其改進(jìn)的冷卻方式是將半管式的冷卻外套安裝在釜內(nèi)壁，

4、這種技術(shù)已成功地用于115 m³聚合釜，此結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)比普通聚合釜的傳熱系數(shù)高2.6倍以上。此外，增加釜頂回流冷凝器的傳熱面積、在釜中擋板內(nèi)通入冷卻水進(jìn)行冷卻、用冷凍水代替聚合體系中的冷卻水、增加移熱溫差等都是提高聚合釜傳熱能力的先進(jìn)措施。國(guó)外一些PVC樹脂生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)采用先進(jìn)工藝，使聚合釜生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到了500t/（m³·a）。我國(guó)PVC生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)消化吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，采用自行開發(fā)的PVC生產(chǎn)工藝使聚合釜的生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到了400 t/（m³·a）以上。（3）提高聚合釜的制造技術(shù)及防粘釜技術(shù) 近幾年來(lái)，聚合釜的制造技術(shù)和防粘釜技術(shù)取得了新的進(jìn)步

5、，聚合釜內(nèi)壁的拋光技術(shù)和高效防粘釜?jiǎng)┑玫搅藨?yīng)用。防粘釜技術(shù)的提高表現(xiàn)在兩個(gè)方面：設(shè)備。設(shè)備表面拋光質(zhì)量的提高及內(nèi)件簡(jiǎn)單化和圓滑化。防粘釜?jiǎng)?。通過(guò)采用專用的噴涂設(shè)備，使用高效的防粘釜?jiǎng)瑢?shí)行聚合釜自動(dòng)噴涂防粘釜液和自動(dòng)水洗沖釜，可以使清釜周期達(dá)到600釜。防粘釜技術(shù)的提高減少了粘壁物造成的熱阻及污染物，有利于提高傳熱能力及樹脂質(zhì)量。國(guó)內(nèi)PVC生產(chǎn)企業(yè)在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)后，進(jìn)行了消化、吸收、創(chuàng)新等國(guó)產(chǎn)化工作，通過(guò)十幾年的技術(shù)攻關(guān)，在理論基礎(chǔ)和生產(chǎn)實(shí)踐方面取得了較大的成績(jī)，創(chuàng)造出我國(guó)特有的、具有世界先進(jìn)水平的PVC生產(chǎn)技術(shù)，具備了為新建PVC生產(chǎn)裝置和現(xiàn)有PVC生產(chǎn)裝置的擴(kuò)產(chǎn)、技術(shù)改造提供技術(shù)和

6、設(shè)備的能力，使PVC生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力迅速增大，極大地提高了我國(guó)PVC生產(chǎn)技術(shù)水平，縮短了與先進(jìn)國(guó)家之間的差距。2004年10月中國(guó)石化齊魯股份有限公司氯堿廠（簡(jiǎn)稱齊魯氯堿廠）引進(jìn)美國(guó)西方化學(xué)公司的生產(chǎn)技術(shù)，新建1套40萬(wàn)t/aPVC生產(chǎn)裝置，該裝置選用135m³聚合釜。現(xiàn)對(duì)135 m³聚合釜PVC生產(chǎn)技術(shù)的工藝特點(diǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析，并與目前國(guó)產(chǎn)70 m³聚合釜PVC生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行比較，僅供參考。2 135 m³聚合釜PVC生產(chǎn)技術(shù) 齊魯氯堿廠新建的PVC生產(chǎn)裝置采用了美國(guó)西方化學(xué)公司懸浮法PVC生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)能力為40萬(wàn)t/a，共用6臺(tái)容積為135

7、 m³的聚合釜（其中，3臺(tái)由日本神岡制造，3臺(tái)由錦西化工機(jī)械有限公司研制），該工藝 分為兩條生產(chǎn)線，單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力為20萬(wàn)t/a。聚合釜采用了上置式攪拌、三層平槳攪拌器，攪拌轉(zhuǎn)速可調(diào)，（為60120r/min）,攪拌電機(jī)功率為335kw，采用雙端面機(jī)械密封、多段式螺旋半管夾套傳熱，釜頂設(shè)有1臺(tái)回流冷凝器（換熱面積為328），釜內(nèi)設(shè)有1塊底伸式圓形套管冷卻擋板；釜體上配備有沖洗噴嘴和噴涂噴嘴，具有噴淋沖洗和涂布防粘釜?jiǎng)┑墓δ堋?.1技術(shù)特點(diǎn) （1）135 m³聚合釜的生產(chǎn)強(qiáng)度高，平均為500t/( m³·a)，最高可達(dá)600 t/( m³&

8、#183;a)，單釜生產(chǎn)能力達(dá)到7萬(wàn)t/a。 （2）聚合釜釜頂設(shè)回流冷凝器，半管夾套和內(nèi)冷擋板采用了22冷卻水進(jìn)行散熱，聚合反應(yīng)熱能快速移出，保證了聚合釜和移熱能力和高強(qiáng)度的生產(chǎn)。 （3）采用多元復(fù)合引發(fā)體系，使反應(yīng)更加平穩(wěn)和高效，大大縮短了聚合時(shí)間，聚合時(shí)間控制在4.04.5h全部采用過(guò)氧化物類引發(fā)劑，而且使用無(wú)毒溶劑，保證了PVC樹脂的無(wú)毒化要求。 （4）采用多元復(fù)合分散劑體系，特別是低醇度聚己烯醇助分散劑的應(yīng)用，大大提高了PVC樹脂的疏松性和VCM脫吸能力，樹脂顆粒更規(guī)整，塑化時(shí)也大大縮短，提高了其加工性能。（5）采用熱進(jìn)料和同步進(jìn)料技術(shù)，節(jié)省了聚合升溫時(shí)間，減少了低聚合度PVC分子形成

9、的概率，減少了聚合輔助時(shí)間，單釜聚合周期控制在5.5h，提高了生產(chǎn)強(qiáng)度。（6）高壓回收、高低壓分段壓縮、集中冷凝未反應(yīng)的VCM，工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，不需氣柜，VCM回收率高，尾氣排放量少，降低了VCM的消耗，減輕了環(huán)境污染。（7）全密閉生產(chǎn)形式，高效聚合涂布技術(shù)和高壓水沖洗技術(shù)可保證連續(xù)聚合300釜不清釜，減少了VCM的損失，保證了生產(chǎn)強(qiáng)度。（8）先進(jìn)的DCS控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)聚合過(guò)程滿釜、過(guò)熱、循環(huán)水故障以及粗料的早期判斷和預(yù)測(cè)。（9）采用無(wú)堰穿流式篩板塔汽提技術(shù)，蒸汽耗量低，塔底漿料中殘留VCM含量小于10mg/。（10）采用兩段流化床干燥器，能耗低，操作方便。2.2技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析135m

10、³聚合釜的PVC生產(chǎn)裝置采取以下5項(xiàng)措施后，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。 （1）采用全密閉的生產(chǎn)形式，可連續(xù)300釜不清釜，減少了VCM的損失。 （2）對(duì)VCM污染的廢水進(jìn)行汽提，回收VCM，減少了對(duì)環(huán)境的污染，降低了原料消耗。（3）漿料汽提塔和廢水汽提塔均在進(jìn)出塔物料之間進(jìn)行熱交換，回收了熱量，節(jié)約了蒸汽。（4）離心母液余熱用于加熱冷去離子水，節(jié)約了蒸汽，并且將回收的離心母液用于聚合釜和塔器的沖洗，提高了水的重復(fù)利用率，減少了廢水排放量，降低了去離子水的消耗。（5）回收的蒸汽冷凝液用于過(guò)熱蒸汽的降溫和增濕。裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表23、70m³聚合釜PVC生產(chǎn)技術(shù) 目前，聚合釜P

11、VC生產(chǎn)技術(shù)是我國(guó)PVC生產(chǎn)企業(yè)在引進(jìn)美國(guó)古德里奇技公司70m³聚合釜技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)多年的消化、吸收及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)積累，并不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，形成的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型PVC生產(chǎn)裝置成套的專有技術(shù)。自2001年起，采用該技術(shù)相繼在江蘇無(wú)錫、江蘇常州、山東郯城、天津等地建成了PVC裝置。實(shí)踐證明，該技術(shù) 具有生產(chǎn)強(qiáng)度高，PVC樹脂質(zhì)量穩(wěn)定，能耗、物耗低，技術(shù)先進(jìn)等特點(diǎn)。錦西化工機(jī)械（集團(tuán)）有限公司制造的70m³聚合釜容積為70.2m³,采用了二層三葉后掠式攪拌器，攪拌電機(jī)功率為160kw，攪拌轉(zhuǎn)速為98r/min，并采用了雙端面平衡型機(jī)械密封，釜壁與內(nèi)部件的拋光度達(dá)

12、到了0.1 ，光潔度高，粘釜物少，還采用了多段式螺旋半管夾套與圓形套管式擋板傳熱，水流無(wú)短路、流速高，傳熱效果好，釜體上配備有電動(dòng)噴淋閥與電動(dòng)柱塞閥，噴淋閥有自動(dòng)噴淋沖洗和涂布兩種功能，操作靈活、可靠，噴淋效果好，柱塞閥操作分為手動(dòng)、電動(dòng)兩種方式，可根據(jù)生產(chǎn)的需要進(jìn)行調(diào)整。3.1 技術(shù)特點(diǎn)（1）70m聚合釜的生產(chǎn)強(qiáng)度高，平均為360t/(m.a),最高可達(dá)420t/(m.a).章釜生產(chǎn)能力為5萬(wàn)噸/a。（2）聚合釜的多段式螺旋半管夾套與無(wú)支撐圓形套管式擋板采用了不高于32的循環(huán)水散熱。受環(huán)境溫度影響，循環(huán)水在夏、冬兩季溫度變化較大，夏季循環(huán)水溫度高達(dá)30，聚合釜散熱能力較低。冬季循環(huán)水溫度較低

13、，聚合釜散熱能力較好，生產(chǎn)強(qiáng)度高。（3）采用先進(jìn)的配方，助劑全部溶劑化，方便計(jì)量、加料，且助劑全部國(guó)產(chǎn)化，達(dá)到了提高PVC樹脂產(chǎn)量和質(zhì)量、降低成本的目的。（4）采用密閉入料技術(shù)，具有釜使用效率高，工藝流程簡(jiǎn)單，實(shí)用加料準(zhǔn)確，安全可靠，密閉無(wú)污染，檢查方便，快捷。（5）使用等溫入料技術(shù)，減少了聚合輔助時(shí)間，避免了升溫造成的粘釜，有利于提高生產(chǎn)效率和PVC質(zhì)量。 （6）反應(yīng)過(guò)程中，采用中途注水技術(shù)可補(bǔ)償因聚合體系收縮而減少的傳熱面積，且能降低聚合體系的黏度、維持較高的生產(chǎn)強(qiáng)度，達(dá)到提高PVC樹脂產(chǎn)率，降低消耗的目的。 （7）使用高效的防粘釜?jiǎng)┖妥詣?dòng)噴涂沖洗設(shè)備，可達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)1年不清釜，提高了裝置

14、的生產(chǎn)效率。 （8）高壓回收未反應(yīng)的VCM，工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備少，不需氣柜，VCM回收率高，尾氣排放量少，降低了VCM的消耗，減輕了環(huán)境污染。 （9）采用篩板式汽提塔，配以最佳的工藝流程，具有不存在死角、不用自動(dòng)沖洗設(shè)備，操作彈性大，脫吸效果好，能耗低，效率高，正壓操作，投資少等優(yōu)點(diǎn)。 （10）采用旋風(fēng)干燥技術(shù)，旋風(fēng)干燥器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗低，效率高，床內(nèi)無(wú)死角，自動(dòng)化控制水平高，投資少等優(yōu)點(diǎn)。（11）聚合釜生產(chǎn)全過(guò)程采用DCS控制，從清釜、涂釜、加料聚合到干燥、包裝，實(shí)現(xiàn)了精確控制，提高了生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定運(yùn)行。3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析 國(guó)產(chǎn)70m聚合釜的PVC生產(chǎn)裝置采用以下4項(xiàng)措

15、施后，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。（1）采用全密閉的生產(chǎn)形式，對(duì)含有VCM的廢水進(jìn)行汽提，回收了VCM減少損失。（2）漿料汽提塔采用螺旋板式換熱器對(duì)進(jìn)出塔物料進(jìn)行熱交換，回收了熱量，節(jié)約了蒸汽。（3）將回收空氣加熱器的蒸汽冷凝水直接送至熱離子水水槽，再利用。（4）回收利用離心母液，離心母液經(jīng)兩級(jí)沉降過(guò)濾后，一部分用作沖洗水，另一部分送至冷卻水站作為循環(huán)補(bǔ)充水，減少了廢水排放量，避免了環(huán)境污染。裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表34、135m與70m聚合釜PVC生產(chǎn)技術(shù)對(duì)比 135m與70m聚合釜PVC生產(chǎn)技術(shù)對(duì)比情況見表45、結(jié)語(yǔ) 通過(guò)分析可知，135m與70m聚合釜PVC生產(chǎn)技術(shù)在工藝路線的設(shè)計(jì)上有許多相同之處，由于聚合釜容積、結(jié)構(gòu)形式以及散熱方式的不同，導(dǎo)致生產(chǎn)強(qiáng)度和生產(chǎn)能力有較大區(qū)別。20多年來(lái)，我國(guó)先后從國(guó)外引進(jìn)多套先進(jìn)的PVC生產(chǎn)裝置和技術(shù)，經(jīng)過(guò)不斷的創(chuàng)新發(fā)展，形成了具有國(guó)際先進(jìn)水平的國(guó)產(chǎn)PVC生產(chǎn)技術(shù)，在2004年國(guó)內(nèi)擴(kuò)建和新建的PVC生產(chǎn)裝置中，國(guó)產(chǎn)70m聚合釜的PVC生產(chǎn)技術(shù)占主導(dǎo)地位，該項(xiàng)技術(shù)適