樹(shù)脂廠聚合裝置

聚合課件樹(shù)脂廠聚合裝置學(xué)習(xí)內(nèi)容聚氯乙烯懸浮聚合原理聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)原料聚合工藝及設(shè)備汽提工藝及設(shè)備干燥工藝及設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中異常情況及處理節(jié)能降耗工作界區(qū)易燃易爆介質(zhì)及安全措施一、聚氯乙烯懸浮聚合原理氯乙烯懸浮聚合采用過(guò)氧化物或偶氮化合物作引發(fā)劑，將液態(tài)氯乙烯單體在攪拌的作用下分散成小液滴、懸浮與水介質(zhì)中進(jìn)行聚合。溶于單體中的引發(fā)劑，在聚合溫度（45~65℃）下分解成自由基，引發(fā)單體聚合，而水中溶有分散劑，以防止VCM液滴的并聚和防止達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率后PVC-VCM溶脹粒子的粒并。氯乙烯聚合為放熱反應(yīng)，聚合反應(yīng)熱約為95.9KJ/mol，放出的熱量由聚合釜夾套及內(nèi)冷管冷卻水帶走，放熱速度與傳熱速度必須相等，以保證聚合溫度的恒定。二、聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)原料氯乙烯單體物理性質(zhì)：分子式：C2H3CL

相對(duì)分子質(zhì)量（分子量）：62.5

沸點(diǎn)：-13.9℃[760×133.322Pa(760mmHg)]

結(jié)構(gòu)式：HH︱︱C＝C︱︱HCl工藝要求指標(biāo)：純度≥99.99%

乙炔≤10PPm

水≤300PPm

鐵≤5PPm

乙醛≤10PPm

高沸物≤20PPm

二、聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)原料單體中含雜質(zhì)對(duì)聚合反應(yīng)的影響：?jiǎn)误w中乙炔對(duì)聚合的影響乙炔和引發(fā)劑自由基、單體自由基發(fā)生加成反應(yīng)或鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，這種轉(zhuǎn)移反應(yīng)速率比單體快，導(dǎo)致聚合速率變慢。此外這種鏈增長(zhǎng)反應(yīng)導(dǎo)致PVC分子中含有乙炔基鏈節(jié)，降低PVC的抗老化性能。當(dāng)乙炔含量較高時(shí)，生產(chǎn)上一般采取降低聚合溫度的辦法，以免樹(shù)脂轉(zhuǎn)型；或在聚合反應(yīng)初期適當(dāng)提高聚合溫度，消除誘導(dǎo)期的延長(zhǎng)；亦可在加料后，適當(dāng)回部分氣，以降低單體中乙炔的含量。從樹(shù)脂質(zhì)量及安全生產(chǎn)上看，這些都不是理想之計(jì)，正確的辦法是在VCM精餾時(shí)脫除。二、聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)原料單體中高沸物對(duì)聚合的影響

VCM中乙醛、二氯乙烷均為活潑的鏈轉(zhuǎn)移劑，從而降低PVC聚合度和降低反應(yīng)速度。高沸物存在與VCM中不便于聚合溫度的掌握，以及高沸物對(duì)分散劑的穩(wěn)定性有明顯的破壞作用，造成高分子歧化，影響樹(shù)脂的顆粒形態(tài)以及聚合釜粘釜和魚(yú)眼等。一般高沸物含量較高時(shí)，可借降低反應(yīng)溫度來(lái)處理。二、聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)原料鐵質(zhì)對(duì)聚合的影響無(wú)論是軟水、引發(fā)劑、分散劑及單體中的鐵離子對(duì)聚合反應(yīng)都有不利影響，使聚合誘導(dǎo)期延長(zhǎng)，反應(yīng)速度減慢，產(chǎn)品穩(wěn)定性變壞。此外，鐵離子還能與引發(fā)劑反應(yīng)促使催化分解，額外消耗一部分引發(fā)劑，影響反應(yīng)速度。單體輸送及儲(chǔ)存時(shí)注意不使其呈酸性，降低單體含水。聚合進(jìn)界區(qū)設(shè)備及管道均采用不銹鋼材質(zhì)。各種原料投料前均經(jīng)過(guò)濾器處理，且投料水需控制總硬度。二、聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)原料水工藝指標(biāo)要求溫度：環(huán)境溫度氯離子：≤10PPmPH值：6.7－8.5

電導(dǎo)率：≤10us/cm

硬度：≤1PPm

硅：≤3PPm

氧：≤1PPm

鐵：≤2PPm水質(zhì)對(duì)聚合的影響硬度過(guò)高，影響產(chǎn)品的電絕緣性能和熱穩(wěn)定性；氯離子過(guò)高，對(duì)聚乙烯醇分散體系，易使顆粒變粗，影響產(chǎn)品的顆粒形態(tài)；

PH值影響分散劑的穩(wěn)定性，較低的PH值對(duì)分散體系有顯著的破壞作用，較高的PH值會(huì)引起聚乙烯醇的部分醇解，影響分散效果及顆粒形態(tài)；此外水質(zhì)還會(huì)影響粘釜及魚(yú)眼的生成。二、聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)原料聚合生產(chǎn)過(guò)程中常用助劑分散劑體系分散劑作用：穩(wěn)定由攪拌形成的單體油珠，阻止油珠的相互聚集或合并。分散劑組成：分散劑1：L-10或B72、纖維素（醇解度72%）分散劑2：KH-20或8847（醇解度82%或88%）分散劑濃度：分散劑1：5~7%

分散劑2：3~5%

二、聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)原料引發(fā)劑體系：復(fù)合引發(fā)劑組成：

EHP：過(guò)氧化二碳酸二（2-乙基）己脂

CNP：過(guò)氧化新葵酸異丙苯脂引發(fā)劑濃度：15~18%終止劑體系：耐熱終止劑是濃度為38％的安全無(wú)毒水乳液。當(dāng)氯乙烯聚合達(dá)到壓力降時(shí)或遇到聚合發(fā)生異常情況時(shí)用泵加入聚合釜中，既可立即終止聚合，又可提高樹(shù)脂熱穩(wěn)定性。終止劑加入量與引發(fā)劑加入量及活性氧含量、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間有關(guān)；單釜引發(fā)劑與終止劑加入量不匹配時(shí)，終止劑不能消除引發(fā)劑自由基，導(dǎo)致殘余自由基活性氧含量高，反應(yīng)結(jié)束后出料系統(tǒng)及回收系統(tǒng)物料自聚堵塞管線，影響安全生產(chǎn)。二、聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)原料涂釜?jiǎng)w系：我公司使用的防粘釜?jiǎng)闊o(wú)味淡黃色有機(jī)聚合物，這種防粘釜?jiǎng)o(wú)毒，只對(duì)人體眼睛有較輕微的刺激性，在聚合反應(yīng)中無(wú)阻聚作用，對(duì)PVC產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)影響，也不會(huì)造成廢水污染。這種溶液是貯存在一個(gè)密閉的不銹鋼儲(chǔ)罐中，不需攪拌，但要求氮封，其氮封壓力為0.05-0.2MPa。使用時(shí)采用蒸汽霧化，經(jīng)釜頂呈180℃對(duì)稱的噴淋閥裝置進(jìn)入聚合釜內(nèi)，霧化的防粘釜?jiǎng)┰诟獌?nèi)構(gòu)件上，形成了一層均勻沒(méi)有死角的涂層表面，從而有效地起到了防粘釜作用。大大提高了釜的利用率，可實(shí)現(xiàn)單釜清釜周期300釜次。緩沖劑體系：緩沖劑的作用是保證反應(yīng)期間反應(yīng)體系PH值保持或接近中性。這有助于聚合反應(yīng)時(shí)分散體系的穩(wěn)定性。本工藝所采用的緩沖劑是碳酸氫氨。將其配成濃度4~6%的溶液，通過(guò)入釜純水總管線加入聚合釜中。二、聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)原料消泡劑體系：消泡劑作用：在聚合反應(yīng)結(jié)束回收未反應(yīng)單體時(shí)，由于降壓而引起氣體體積膨脹和料層內(nèi)液態(tài)單體的沸騰，使回收的氣相單體夾帶出許多的樹(shù)脂泡沫，造成管道及回收系統(tǒng)堵塞，因此在聚合釜或出料槽開(kāi)啟回收閥之前應(yīng)加入消泡劑處理，且后續(xù)汽提系統(tǒng)也容易控制。消泡劑的加入量：消泡劑的加入量與消泡劑種類、濃度及汽提控制有直接關(guān)系。汽提流量高時(shí)，消泡劑加入量低導(dǎo)致汽提控制不穩(wěn)定，影響樹(shù)脂殘留及雜質(zhì)超。消泡劑加入量大時(shí)，一則增加樹(shù)脂成本，二則離心母液水中COD值高，生化處理系統(tǒng)超負(fù)荷時(shí)，COD降解受影響，離心母液水處理后回循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)，COD高會(huì)污染循環(huán)水系統(tǒng)，產(chǎn)生藻類等有機(jī)物，循環(huán)水給全廠換熱設(shè)備換熱時(shí)，有機(jī)物藻類影響換熱設(shè)備的換熱效果，重則換熱設(shè)備使用壽命降低，影響安全生產(chǎn)。三、聚合工藝及設(shè)備三、聚合工藝及設(shè)備工藝控制指標(biāo)：各儲(chǔ)槽液位是否滿足加料要求；入料、出料時(shí)各閥門(mén)是否在正確位置；加料單體及純水兩流量計(jì)最大允許誤差≤總加料量的1.5％；加單體過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)巡檢管線及釜頂各法蘭是否有泄露情況；加完水及單體后聚合釜內(nèi)的溫度應(yīng)該比聚合反應(yīng)溫度高大約2－4℃，加完輔助原料后接近反應(yīng)溫度；加料分散劑、引發(fā)劑溶液偏差要求≤2kg；聚合釜加引發(fā)劑前計(jì)算明德數(shù)判斷體系是否正常；聚合釜攪拌功率曲線是否正常；聚合釜加引發(fā)劑前循環(huán)水夾套及內(nèi)冷管流量計(jì)顯示為零；聚合釜底攪拌、油站、機(jī)封運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常；聚合釜設(shè)定溫度：56±0.2℃；聚合釜反應(yīng)期間壓力要求在0.82~0.85MPa；出料時(shí)攪拌功率、漿料流量、出料泵電流值是否正常；出料過(guò)濾器觀察出料情況是否正常。聯(lián)動(dòng)入料、出料時(shí)核對(duì)釜及出料槽，待DCS顯示正確釜及槽后點(diǎn)擊確認(rèn)；出料時(shí)槽升溫檢查蒸汽壓力是否滿足要求≥0.6MPa；主要設(shè)備構(gòu)造：異常情況及處理大面積停電停水、攪拌跳停（10s以上）聚合釜攪拌、油站、機(jī)封水泵、終止劑泵等因裝置停電無(wú)法啟動(dòng)通知調(diào)度及電工檢查電源，確定停電原因及時(shí)間主控密切注意每臺(tái)釜的反應(yīng)情況，并將反應(yīng)劇烈的釜夾套、擋板冷卻水閥全部打開(kāi)主控指揮巡檢依次打開(kāi)應(yīng)急終止劑管道手閥，打開(kāi)氮?dú)馄渴珠y并調(diào)節(jié)氮?dú)鈮毫χ?2公斤，依次或同時(shí)加入應(yīng)急終止劑指揮巡檢到聚合四樓依次將反應(yīng)劇烈釜的VSP-PX07、PV-PX02閥的氣源切換至氮?dú)?，壓力調(diào)節(jié)至0.65Mpa，做好放空泄壓準(zhǔn)備應(yīng)急終止劑全部加完后，觀察釜溫釜壓，若釜壓仍繼續(xù)上漲達(dá)到1.2Mpa通知調(diào)度命令全廠禁止明火作業(yè)，其它輔助崗位人員到主要路口進(jìn)行封堵，禁止一切行人、車(chē)輛行駛通行。主控根據(jù)釜壓變化打開(kāi)VSP-PX07閥，調(diào)節(jié)PV-PX02閥的開(kāi)度，使釜壓控制在1.2Mpa以內(nèi)，并隨時(shí)進(jìn)行超壓放空調(diào)節(jié)。單臺(tái)釜機(jī)械故障、攪拌跳停聚合釜攪拌跳?，F(xiàn)場(chǎng)巡檢做好手動(dòng)加入緊急終止劑準(zhǔn)備應(yīng)急終止劑全部加完后，釜壓仍繼續(xù)上漲達(dá)到1.2Mpa通知調(diào)度命令全廠禁止明火作業(yè)，其它輔助崗位人員到主要路口進(jìn)行封堵，禁止一切行人、車(chē)輛行駛通行。主控根據(jù)釜壓變化打開(kāi)VSP-PX07閥，調(diào)節(jié)PV-PX02閥的開(kāi)度，使釜壓控制在1.2Mpa以內(nèi)，并隨時(shí)進(jìn)行超壓放空調(diào)節(jié)。巡檢對(duì)釜減速機(jī)、電機(jī)排查，聯(lián)軸器手動(dòng)盤(pán)車(chē)，確認(rèn)攪拌是否存在設(shè)備故障，巡檢立即手動(dòng)嘗試啟動(dòng)聚合釜攪拌主控通知調(diào)度及電工檢查電源，確定停電原因及時(shí)間；并檢查釜冷卻水流量，并手動(dòng)及時(shí)打開(kāi)夾套及擋板冷卻水調(diào)節(jié)閥主控時(shí)刻監(jiān)視釜壓的變化情況，當(dāng)釜壓超過(guò)正常反應(yīng)壓力0.1Mpa時(shí)，開(kāi)始加入220Kg常規(guī)終止劑，如釜壓繼續(xù)上漲0.1Mpa時(shí)主控指揮巡檢打開(kāi)應(yīng)急終止劑管道手閥，氮?dú)馄渴珠y并調(diào)節(jié)氮?dú)鈮毫χ?2公斤，加入應(yīng)急終止劑聯(lián)軸器可動(dòng)聯(lián)軸器不可動(dòng)通知電工檢查電路是否出現(xiàn)故障并及時(shí)處理。再次啟動(dòng)攪拌。若未轉(zhuǎn)動(dòng)若轉(zhuǎn)動(dòng)原地待命繼續(xù)監(jiān)視釜反應(yīng)情況。反應(yīng)期間爆破片破損處理：判斷聚合反應(yīng)是前期、中期、還是后期；若在加引發(fā)劑之前爆破片破損，直接回收處理（0.05MPa），抽真空處理（-0.07MPa），開(kāi)人孔通風(fēng)置換，取樣分析合格后更換爆破片；反應(yīng)中期加終止劑終止聚合反應(yīng)后，回收處理（0.05MPa），抽真空處理（-0.07MPa），開(kāi)人孔通風(fēng)置換，取樣分析合格后更換爆破片；反應(yīng)后期，視情況可以到正常反應(yīng)結(jié)束出現(xiàn)壓力降，出料回收后，抽真空處理（-0.07MPa），開(kāi)人孔通風(fēng)置換，取樣分析合格后更換爆破片；更換完爆破片后，關(guān)人孔，抽真空置換試壓合格后，該釜備用。純水入料自控閥VSP-PX22閥密封墊變形密封不嚴(yán)；原因：純水入料為等溫水入料系統(tǒng)，即冷、熱水經(jīng)溫度調(diào)諧后入料，待純水、單體加完后，聚合釜溫度超過(guò)反應(yīng)溫度的2~4℃，那么高溫水經(jīng)VSP-PX22閥時(shí)，密封墊熱脹冷縮變形，反復(fù)次數(shù)后變形嚴(yán)重導(dǎo)致密封不嚴(yán)。后果：聚合釜出料時(shí)，漿料倒串至VSP-PX22閥另一側(cè)，待下一釜入料時(shí)，沉積的漿料隨純水一并加入聚合釜內(nèi)，導(dǎo)致該釜反應(yīng)完畢后樹(shù)脂成品魚(yú)眼超。處理辦法：出料完畢后，需沖洗VSP-PX22管路，排污至VSP-PX33閥，觀察是否沖洗干凈；待停車(chē)檢修時(shí)更換VSP-PX22閥密封墊。四、汽提工藝及設(shè)備汽提作用：當(dāng)聚合反應(yīng)達(dá)到規(guī)定壓力降時(shí)，仍有20%左右的氯乙烯單體未參加聚合反應(yīng)，大多數(shù)吸附在PVC顆粒的孔隙中，必須進(jìn)行回收再利用。本裝置的漿料是通過(guò)漿料汽提塔（CL-1G）來(lái)去除殘留的VCM單體。將漿料用進(jìn)塔漿料泵送入漿料汽提塔，通往蒸汽加熱漿料，從而達(dá)到脫除PVC樹(shù)脂中的VCM單體的目的。脫除的VCM單體送往氣柜。PVC漿料汽提的主要作用是將殘留在PVC樹(shù)脂中的單體脫除并回收。其目的有三個(gè)：降低PVC漿料中的殘存VCM、使干燥后的產(chǎn)品中殘存VCM的合量小于5PPm(以干燥的樹(shù)脂計(jì))?；厥誚CM。這樣可以防止VCM在干燥過(guò)程中(如混料槽、離心機(jī)、干燥器等設(shè)備中)逸到大氣中。以最少的投資達(dá)到上述兩個(gè)目的，并使產(chǎn)品的質(zhì)量保持在最高的水平。汽提主要控制指標(biāo)：汽提塔底部溫度控制值110~114℃汽提塔頂部溫度控制值100~108℃冷凝水分離器液位:40%汽提排氣回收VCM時(shí)間:分析含氧＜3%工藝流程及設(shè)備汽提主要設(shè)備異常情況處理汽提波動(dòng)，塔底溫度超出工藝控制指標(biāo)，塔頂溫度低，塔壓差高時(shí)，汽提出料泵進(jìn)口排污取樣觀察雜質(zhì)，出現(xiàn)雜質(zhì)時(shí)，可以采取切換包裝料倉(cāng)的辦法解決因雜質(zhì)超影響批量樹(shù)脂不合格現(xiàn)象。包裝料倉(cāng)保證一條線一個(gè)料倉(cāng)為空，出現(xiàn)汽提波動(dòng)情況雜質(zhì)超時(shí)，切換料倉(cāng)分路閥至空料倉(cāng)，待汽提控制穩(wěn)定后取漿料樣觀察雜質(zhì)，肉眼觀察不含雜質(zhì)時(shí)，將料倉(cāng)切換至原料倉(cāng)。其中樹(shù)脂雜質(zhì)超料倉(cāng)內(nèi)的樹(shù)脂分批包裝并擺放，另出另銷(xiāo)。五、干燥工藝及設(shè)備干燥工藝工藝控制指標(biāo)：蒸汽規(guī)格：0.8MPa（飽和蒸汽）干燥床中部溫度：45~65℃（根據(jù)振動(dòng)篩取樣分析水分隨時(shí)調(diào)節(jié)干燥床中部溫度）主要設(shè)備異常情況處理：開(kāi)車(chē)初期，由于設(shè)計(jì)鼓引風(fēng)機(jī)風(fēng)量與產(chǎn)能不匹配，導(dǎo)致氣流管底部易積料，停車(chē)處理積料頻繁，2010年技改，在底部加裝清掃裝置后，積料明顯減少，且停車(chē)次數(shù)降低，廢料量也少很多，提高了樹(shù)脂正品率。因外界空氣質(zhì)量差，風(fēng)沙大，空氣過(guò)濾間需及時(shí)清洗或更換，避免因空氣過(guò)濾間過(guò)濾效果差而影響樹(shù)脂成品雜質(zhì)。各離心泵、離心機(jī)、漿料過(guò)濾器切換或開(kāi)停時(shí)需沖洗干凈，避免因殘余樹(shù)脂在運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備內(nèi)沉積研磨成塑化顆粒，導(dǎo)致振動(dòng)篩下料難，篩余物多，廢料量大，員工勞動(dòng)強(qiáng)度大。六、節(jié)能降耗備品備件消耗：?jiǎn)误w過(guò)濾器、回收單體過(guò)濾器的棉棒濾芯、支架等沖洗干凈可以繼續(xù)利用的重復(fù)利用；干燥料倉(cāng)頂?shù)某龎m濾袋更換下來(lái)吹掃后重復(fù)利用；氣力輸送空氣過(guò)濾器濾芯吹掃后重復(fù)利用；廢料量控制：二旋尾料目前已回收至系統(tǒng)，混合均勻后包裝；振動(dòng)篩篩頭料袋裝后倒回振動(dòng)篩重復(fù)篩一次；嚴(yán)格控制掃地料的產(chǎn)生（干燥振動(dòng)篩及包裝車(chē)間）；汽提塔控制穩(wěn)定時(shí)，可以減少汽提取樣次數(shù)。七、易燃易爆、有毒有害介質(zhì)氯乙烯物理性質(zhì)：應(yīng)當(dāng)指出，液態(tài)氯乙烯無(wú)論從設(shè)備或從管道向外泄漏，都是極其危險(xiǎn)的，一方面它遇到外界火源會(huì)爆炸起火，另外，由于它是一種高絕緣性液體，在壓力下快速噴射，就會(huì)產(chǎn)生靜電積聚而自發(fā)起火爆炸。因此，輸送液態(tài)氯乙烯宜選用低流速，并將設(shè)備及管道進(jìn)行防靜電接地。爆炸范圍：在空氣中4%－21.7%（體積），與氧氣形成爆炸混合物范圍是3.6%－72%毒性：氯乙烯對(duì)人有麻醉作用，急性中毒癥為：頭暈、渾身軟弱無(wú)力，逐漸神志不清，站立不穩(wěn)，四肢痙攣，呼吸由急變微弱，最后失去直覺(jué)。當(dāng)氯乙烯濃度在1%時(shí)有麻醉感，5%以上時(shí)開(kāi)始有上述癥狀。所以，空氣中氯乙烯最大允許濃度為30