氯乙烯的聚合工藝

1、我們常用的PVC,其實(shí)就是聚氯乙烯，作為合成樹脂的一種，PVC在管道、建材、電纜、 薄膜、裝飾材料、醫(yī)療設(shè)備等多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，目前國內(nèi)PVC產(chǎn)量也是合成樹脂 里最高的。根據(jù)最終的用途不同，氯乙烯的均聚物在生產(chǎn)時所采用的聚合方法也不同，通常 可以分為5種：乳液、懸浮、本體、溶液和微懸浮聚合。21聚合工藝設(shè)計3氯乙烯的聚合工藝從流程上可以分為配制助劑一汽提廢水一聚合一漿料的汽提一冷凝系統(tǒng)。41.1配制助劑5需要進(jìn)行配制的助劑主要有堿液、引發(fā)劑、涂壁劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、分散劑等。61.1.1堿液 調(diào)配出的漿料要保持整體中性，可以利用堿液來降低其酸性，以保證聚合物的穩(wěn)定，避免對 管道和其它設(shè)備的酸性

2、腐蝕。81.1.2引發(fā)劑9引發(fā)劑用來使氯乙烯發(fā)生聚合反應(yīng)，在進(jìn)行配制時要在專用的配制槽中進(jìn)行。還有專門的加 料槽來控制加料量的多少及比例，使用過后還要用專用的洗劑來清洗加料槽以及加料管線， 將殘余的料由沖洗水最終流入到聚合釜中，沖洗的水量也要考慮在加水的劑量之內(nèi)，保證每 一次加料及配水準(zhǔn)確。引發(fā)劑的加料槽里有不同的夾層和攪拌機(jī)，保證引發(fā)劑能充分混合。101.1.3涂壁劑11涂壁劑使用時涂抹在聚合釜的內(nèi)壁面上，可以防止氯乙烯在聚合過程中附著在設(shè)備的內(nèi)表面 上堆積結(jié)垢。12在生產(chǎn)氯乙烯時，聚合反應(yīng)的溫度越高，最終生產(chǎn)出來的氯乙烯其K值越低，但較高的聚 合溫度意味著更大的燃料消耗，這時可以通過鏈轉(zhuǎn)移

3、劑的使用來降低低K值聚合反應(yīng)的需 要溫度，以節(jié)省燃料。鏈轉(zhuǎn)移劑可以成品使用，不需要再進(jìn)行調(diào)配，直接通過卸料泵把鏈轉(zhuǎn) 移劑加入到密封的貯槽里，加料過程中貯槽的氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置可以保證內(nèi)外的氣壓平衡及氣密 性。141.1.5分散劑15在氯乙烯的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對其顆粒度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這時就需要用到分散劑。分散劑添 加時也需要先在加料槽里進(jìn)行稱重后利用加料泵注入聚合釜里，加料時同樣需要再用洗劑把 加料槽和管道里殘余的分散劑沖洗干凈最終流入聚合釜中，沖洗的水量也要計入總的加水量 中，以保證加入的分散劑和水量準(zhǔn)確。161.2汽提廢水17汽提廢水指利用汽提塔將廢水在流入收集池之前進(jìn)行VCM單體的過濾和消除，這

4、里的廢水 一般是由于VCM分離回收產(chǎn)生的，還有一部分是各設(shè)置和管道的冷凝水，以及各設(shè)備中用 于密封的水。1.3聚合反應(yīng)19聚合釜是專門用來進(jìn)行聚合反應(yīng)的壓力容器，聚合釜中還有必要的攪拌裝置和冷卻隔層，前 面提到聚合反應(yīng)時的溫度對于生成氯乙烯的品質(zhì)有比較大的影響，在聚合釜中加入了引發(fā)劑 以降低反應(yīng)溫度獲得高溫下的氯乙烯品質(zhì)。同時為了保持反應(yīng)時溫度的穩(wěn)定，需要用冷卻水 循環(huán)降溫。20聚合反應(yīng)生成的聚氯乙烯與VCM比重不同，VCM更輕，因而聚合反應(yīng)進(jìn)行一段時間后就 會出現(xiàn)VCM及聚氯乙烯相互分層的情況，并可能在分層面產(chǎn)生結(jié)垢的情況，會影響熱量的 傳遞，導(dǎo)致反應(yīng)不徹底或者溫度不均衡引起的產(chǎn)物品質(zhì)降低。

5、這時候就需要攪拌機(jī)的不斷攪 拌，盡可能的保持熱量的充分交換，保證反應(yīng)的可控進(jìn)行。21可以通過對聚合釜里熱平衡情況來監(jiān)測聚合反應(yīng)的進(jìn)行情況，但該方法并不實(shí)用，在實(shí)際生 產(chǎn)時一般都是通過測定聚合釜里壓力的變化來確定反應(yīng)進(jìn)行情況的。如果確定反應(yīng)已經(jīng)完全 進(jìn)行，就可以加入終止劑，這時反應(yīng)就會停止，然后先進(jìn)行出料。出料即把生成的聚氯乙烯 漿料擠到出料槽里，聚合釜到出料槽之間的管道里有過濾攔網(wǎng)，可以把聚氯乙烯漿料里的一 些塊料不溶物給過濾出來。出料完成后要對聚合釜進(jìn)行清洗，以及涂抹涂壁劑，繼續(xù)進(jìn)行下 一次聚氯乙烯的聚合生產(chǎn)。出料槽里的聚氯乙烯漿料里還存在一部分未完全反應(yīng)的VCM， 需要進(jìn)行回收后把回收到的

6、VCM再次加入到聚合釜中再次進(jìn)行聚合反應(yīng)，以提高VCM的 利用率。一部分氣態(tài)的VCM可以在回收聚氯乙烯漿料時由汽提塔回收，以降低漿料中VCM 的含量，提高再利用率的同時降低了 VCM的排放和對環(huán)境的影響。需要注意的是漿料進(jìn)入 汽提塔前要先進(jìn)行破碎，以免損壞汽提塔。1.4對冷凝器及聚合釜的清洗23長時間使用和生產(chǎn)之后，聚氯乙烯的生產(chǎn)設(shè)備、管道中就會有一些樹脂的堆積和吸附，而且 普通的清洗手段很難清洗下來。為此專門配置了一套高壓清洗系統(tǒng)，最高水壓達(dá)到了 40MPa， 對于攪拌器等器件也可以清洗干凈。清洗站通常安裝在聚合釜里，高壓水槍的水主要沖洗像 攪拌槳、內(nèi)擋板和內(nèi)壁的各個角落，冷凝器由于結(jié)構(gòu)更加

7、復(fù)雜，需要用更高的水壓進(jìn)行沖洗， 一般只需達(dá)到45MPa就可以沖洗干凈。241.5冷凝水及蒸汽系統(tǒng)251.5.1冷凝水系統(tǒng)26冷凝水系統(tǒng)用來把各處產(chǎn)生的高溫蒸汽冷凝后收集起來。聚氯乙烯的生產(chǎn)設(shè)備里產(chǎn)生的蒸汽 通常都是溫度較高且有一定壓力的，可以利用凝液槽把這部分蒸汽冷凝降溫，然后輸送到冷 卻系統(tǒng)中，為各部分的冷卻裝置提供水源。28在對聚合釜進(jìn)行清洗時通常都是使用高溫高壓蒸汽，而不是直接使用高壓水，清洗后這些高 溫高壓蒸汽可以導(dǎo)出用來加熱反應(yīng)所用的水或者調(diào)配分散劑。292聚合釜的設(shè)備和管道布置30由聚氯乙烯的整個聚合工藝流程就可以看出，核心環(huán)節(jié)是聚合反應(yīng)，核心設(shè)備自然是聚合釜， 可以說聚合釜工藝

8、水平直接決定了整個聚合工藝的水平高低。312.1 70立方米聚合釜的設(shè)備和管道布置32國內(nèi)大多數(shù)PVC生產(chǎn)廠，尤其是那些中小型PVC生產(chǎn)企業(yè)都是采用的70立方米聚合釜， 而且這種規(guī)格的聚合釜由于生產(chǎn)和應(yīng)用更加成熟，因而更加可靠，成本更低，經(jīng)濟(jì)效益相對 更好。目前單條生產(chǎn)線一般需要6臺70立方米的聚合釜，年生產(chǎn)能力為120kt。這種PVC生產(chǎn)線上通常需要對4個部分的設(shè)備進(jìn)行布置：配料、聚合、漿料和汽提。配料 部分通常采用封閉的混凝土結(jié)構(gòu)，整體廠房為開放式結(jié)構(gòu)，因?yàn)榫垡蚁┍旧硎歉叨纫兹家妆?的，需要保持通風(fēng)良好。因?yàn)樵诰酆细牡跹b孔處要進(jìn)行設(shè)備的檢修，所以管道要布置在另 外一側(cè)；配料槽一側(cè)為加料口

9、，管道在另一側(cè)；聚合釜下料時要利用管道的坡度來進(jìn)行自然 過濾，另外所有加料管道的形狀要集中布置在一起，方便進(jìn)行快速控制。6個聚合釜與分散 劑、引發(fā)劑的接口處要盡量接近，同時要處在所有聚合釜等距離的位置。342.2 108立方米聚合釜的設(shè)備和管道布置35隨著聚合工藝的迅猛發(fā)展，不斷有更先進(jìn)的工藝涌現(xiàn)出來，其中日本智索公司的108m3聚 合釜工藝以其產(chǎn)能高，產(chǎn)品質(zhì)量好，原材料及能源消耗低等優(yōu)點(diǎn)被廣為采用。36對于聚氯乙烯的需求加速了聚合生產(chǎn)工藝的快速發(fā)展，出現(xiàn)了新的更高產(chǎn)能和更高質(zhì)量、更 低能耗的生產(chǎn)工藝及設(shè)備。以目前使用較為廣泛的108立方米聚合釜為例，其單臺產(chǎn)能約為 每年40kt，工業(yè)生產(chǎn)過程中的年產(chǎn)300kt的生產(chǎn)線就是由8臺108立方米聚合釜組成的。其 設(shè)備與廠房布置整體與70立方米生產(chǎn)線類似，但108立方米聚合釜由于容積更大，需要配 套的冷凝器和用來運(yùn)送漿料的平車。37除了 70立方米聚合釜生產(chǎn)線的基本管道布設(shè)要求外，108立方米的聚合釜還要求在新加的 冷凝器的彎頭處加裝法蘭和盤管，方便對冷凝器及聚合釜進(jìn)行檢修和維護(hù)；聚合釜的進(jìn)料管 道要