PVC聚合工藝仿真培訓系統(tǒng)操作手冊

1、聚氯乙烯生產工藝仿真培訓系統(tǒng)東方仿bes|#北京東方仿真軟件技術有限公司2009年7月一、工藝流程說明11生產方法11.2工藝流程簡介1二、工藝流程說明42設備簡介42.2原料簡介6三、儀表列表7四、工藝卡片10五、復雜控制說明10六、重點設備的說明11七、操作規(guī)程11八、仿真系統(tǒng)操作畫面19一、工藝流程說明1.1生產方法聚氯乙烯的聚合方法從乳液聚合、溶液聚合發(fā)展到懸浮聚合，本體聚合、微懸浮聚合 等。國外口前以懸浮聚合（占80-85%）和二段木體聚合為主；國內口前以懸浮聚合為主， 少量采取乳液聚合法。本仿真流程采用懸浮聚合法。將各種原料與助劑加入到反應釜內在攪拌的作用下充分均勻分散，然后加入適

2、量的引 發(fā)劑開始反應，并不斷地向反應釜的夾套和擋板通入冷卻水，達到移出反應熱的目的，當 氯乙烯轉化成聚氯乙烯地百分率達到一定時，出現一個適當的壓降，即終止反應出料，反 應完成后的漿料經汽提脫析出內含vc后送到干燥工序脫水干燥。氯乙烯懸浮聚合反應，屬于自曲基鏈鎖加聚反應，反應式如下：n ch2=chc1 _ ch2 chnicl它的反應一般由鏈引發(fā)劑，鏈增長，鏈終止，鏈轉移幾種元素反應組成。1.2工藝流程簡介聚氯乙烯生產過程由聚合、汽提、脫水干燥、vcm回收系統(tǒng)等部分組成。同時還包括 主料、輔料供給系統(tǒng)，真空系統(tǒng)等。其生產流程見圖l1及1.2。pvci> i：z流和簡圖si121進料、聚合

3、首先向反應器內注入脫鹽水，啟動反應器攪拌，等待各種助劑的進料，水在氯乙烯懸 浮聚合屮使攪拌和聚合后的產品輸送變得更加容易，也是一種分散劑影響著pvc顆粒形態(tài)。 然后加入的是引發(fā)劑，氯乙烯聚合是門由基反應，而對姪類來說只有溫度在400-500°c以 上才能分裂為自由基，這樣高的溫度遠遠超過正常的聚合溫度，不能得到高分子，因而不 能采用熱裂解的方法來提供自由基。而采用某些可在較適合的聚合溫度下，能產生自由基 的物質來提供門由基。如：偶氮類，過氧化物類。接下來加入分散劑，它的作用是穩(wěn)定由 攪拌形成的單體油滴，并阻止油滴相互聚集或合并。對聚合釜加熱到預定溫度后加入vcm, vcm原料包括兩部

4、分，一是來自氯乙烯車間 的新鮮vcm,二是聚合后回收的未反應的vcm,這些回收單體可與新鮮單體按一定比例 再次加入到聚合釜中進行聚合反應。二者在攪拌條件下進行聚合反應，控制反應時間和反 應溫度，當聚合釜內的聚合反應進行到比較理想的轉化率時，pvc的顆粒形態(tài)結構性能及 疏松情況最好，希望此時進行泄料和冋收而不使反應繼續(xù)下去，就要加入終止劑使反應立 即終止。當聚合反應特別劇烈而難以控制時，或是釜內出現異常情況，或者設備岀現異常 都可加入終止劑使反應減慢或是完全終止。反應生成物稱為漿料，轉入下道工序，并放空聚合反應釜，用水清洗反應釜后在密閉 條件下進行涂壁操作，涂壁劑溶液在蒸汽作用下被霧化，冷凝在聚

5、合釜的釜壁和擋板上， 形成一層疏油親水的膜，從而減輕了單體在聚合過程中的粘釜現象，然后重新投料生產。122氣提反應后的pvc漿料由聚合釜送至漿料槽，再由汽提塔加料泵送至汽提工序。蒸汽總管 來的蒸汽對漿料中的vcm進行汽提。漿料供料進入到一個熱交換器中，并在熱交換器小被 從汽提塔底部來的熱漿料預熱。這種漿料之間的熱交換的方法可以節(jié)省汽提所需的蒸汽， 并能通過冷卻汽提塔漿料的方法，縮短產品的受熱時間。vcm隨氣提汽從漿料中帶出。氣 提汽冷凝后，排入氣柜或去聚合工序回收壓縮機，不合格時排空。冷凝水送至聚合工序廢 水汽提塔。123干燥氣提后的漿料進入脫水干燥系統(tǒng)，以離心方式對物料進行甩干，rti漿料管

6、送入的漿料 在強大的離心作用下，密度較大的固體物料沉入轉鼓內壁，在螺旋輸送器推動下，由轉鼓 的而端進入pvc儲罐，母液則由堰板處排入沉降池。1.2.4vcm 回收生產系統(tǒng)屮，含vcm的氣體均送入氣柜暫存貯，氣柜的氣體經泵送入水分離器， 分岀液相和氣相，液相為水，內含冇vcm再送到氣捉器。氣相為vcm和氮氣進入液化器, 經加壓冷凝使vcm液化，液相vcm送vcm原料貯槽，不液化的氣體外排。vcm回收系 統(tǒng)工藝流程見圖1.3。出料槽排氣氣捉汽汽提塔準備槽排氣圖1.3 vcm回收系統(tǒng)匸藝流程圖二、工藝流程說明2設備簡介表1 設備一覽表設備位號設備名稱v510新鮮vcm儲罐v506回收vcm儲罐p51

7、0新鮮vcm加料泵p502回收vcm加料泵r201聚合釜p301漿料輸送泵v301出料槽p302出料槽漿料輸送泵v302汽提塔進料槽p3o3氣體塔加料泵c301漿料汽提塔。p305汽提塔底泵e301漿料熱交換器e303塔頂冷凝器b501間/回收壓縮機b502連續(xù)回收壓縮機v507密封水分離器v508密封水分離器v503廢水儲罐p501廢水進料泵e501廢水熱交換器c501廢水汽提塔e503vcm冋收冷凝器e504vcm二級冷凝器v509rvcm緩沖罐t301漿料混合槽f401離心分離機p307離心進料泵b201真空泵v203真空分離罐e201蒸汽凈化冷凝器t901脫鹽水罐p901a/b, p9

8、02a/b, p903a/b脫鹽水泵2.2原料簡介2.2.1主要原料主要原料為氯乙烯單體，分子式：c2h3c1,結構式：hh /c=c/ hc1氯乙烯分子中，有一個雙鍵和一個氯原子，化學反應大都發(fā)生在這兩個部位。2.2.2輔助原料1、脫鹽水水在氯乙烯懸浮聚合的作用，使vcm液滴中的反應熱傳到釜壁和冷卻扌當板面移出， 降低pvc漿料的粘度，使攪拌和聚合后的產品輸送變得更加容易，也是一種分散劑影響著 pvc顆粒形態(tài)。2、分散劑穩(wěn)定曲攪拌形成的單體油滴，并阻止油滴相互聚集或合并。3、消泡劑消泡劑是-種非離子表面活性劑，在配制分散劑溶液吋加入，可保證分散劑溶液配制 過程中以及以后的加料、反應過程中，不

9、至于產生泡沫，影響傳熱及造成管路堵塞。4、引發(fā)劑引發(fā)劑的選擇對pvc的生產來說是致關重要的，主要考慮的因素有：活性、水溶性、 水解性、粘釜性、毒性、儲存條件和價格等。5、緩沖劑主要中和聚合體系中的h+,保證聚合反應在中性體系中進行，并捉供ca2+,增加分 散劑的保膠和分散能力，使pvc樹脂貝有較高的孔隙率。6、終止劑在聚合反應達到理想的轉化率，或因其他設備原因等需要立即終止聚合反應時，都口j 以加入終止劑使反應減慢或完全終止。7、涂壁劑可以減輕氯乙烯單體在聚合過程中的粘釜現彖。8、鏈轉移劑用來調節(jié)聚氯乙烯分子量和降低聚合反應溫度。三、儀表列表序號儀表號說明單位正常數據1lica1001新鮮vc

10、m儲罐液位控制%402li6002回收vcm儲罐液位顯示%503li1002聚合釜液位顯示%604li2001出料槽液位顯示%605li2002汽提塔進料槽液位顯示%606lic2003汽提塔液位控制%407lic2004汽提塔塔頂冷凝器液位控制%308li3oo5廢水汽提塔液位控制%309li5001漿料混合槽液位顯示%3010lic600i一級冷凝器液位控制%3011lic6002vcm儲罐液位控制%5012lic4001冀空分離罐液位控制%4013fi1001聚合釜進料流量顯示t/h14314fia1003漿料去岀料槽流量t/h51315fica2001汽提塔進料流量顯示kg/h5128

11、816fica2002c30i加熱蒸汽流量t/h517fi3oo3廢水汽提塔t/h518fi3(x)4c501加熱蒸汽流量t/h619tica1002聚合釜溫度控制*c6420tica1003聚合釜夾套溫度控制*c6421ti2001v301進料溫度c6422t12002v302進料溫度*c6423ti2003c30i進料溫度c9024t2()o5c30i溫度c11025ti2006v507溫度*c6426ti2007v508溫度c6427ti3oo6c501溫度c9028pi1001新鮮vcm儲罐壓力顯示mpa0.229pi 1005聚合釜壓力顯示mpa1.230pi2001p301出口壓力

12、mpa1.231pi2002v301壓力mpa0.532pi2003p3o2出口壓力mpa1.233pi2004v302壓力mpa0.534pi2006p3o3出口壓力mpa135pi2007p3o5出口壓力mpa236pi2009c301壓力mpa0.537pdia2010汽提塔出口壓力控制mpa0.538pi201ib502出口壓力mpa1.239pi2012v507壓力mpa0.5640pi2013b501壓力mpa1.241pi2014v508壓力mpa0.5642pi3001v503壓力mpa().543pi3007c501壓力mpa0.644pi6001v509壓力mpa0.5四、

13、工藝卡片設備名稱項目及位號正常指標單位聚合釜釜內液位(li1002)60%反應壓力(pt1005)0. 7-1.2mpa釜內溫度(tica1002)64°c循環(huán)水溫度(ttca1003)30°c出料槽壓力(pi2002)0. 5mpa液位(li2001)60%溫度(ti2001)64°c汽提塔進料槽壓力(pi2004)0.5mpa液位(li2002)60%溫度(ti2002)64°c漿料汽捉塔塔頂壓力(p12009)0.5mpa塔內溫度(ti2oo5)110°c五、復雜控制說明聚合釜的溫度控制，是一個串級調節(jié)系統(tǒng)。聚合溫度是由一個可將信號傳送聚

14、合溫度 調節(jié)器的熱屯阻體測得的。這個調節(jié)器可以在所測得的溫度與調節(jié)器的設定點的差值的基 礎上產生一個反作用輸出信號。因為這個信號是個反作用信號，所以較高的信號說明聚合 釜要求冷卻水量較少，反之，較低信號說明聚合釜要求冷卻水量較多。聚合釜溫度調節(jié)器 輸出信號是分成幾個梯度的，這樣當聚合放熱量較少時，即調節(jié)器輸出信號在較高的區(qū)威 時，這個輸出信號即可輸送到擋板調節(jié)閥，并進一步送到副調節(jié)器即夾套水溫調節(jié)器。聚合溫度調節(jié)器可以將扌肖板冷卻水調節(jié)閥持續(xù)打開，直到達到最大經濟流量設定點為 止。當聚合放熱量較高時，聚合釜溫度調節(jié)器輸出信號就會處在要求高冷卻水量的范圍屮 即低輸岀信號區(qū)域內。然后，這個聚合釜調

15、節(jié)器的輸出信號作為一個設定點，輸入到副調 節(jié)器上。這個調節(jié)器就會去檢測夾套出i水溫，打開夾套調節(jié)閥，直到達到溫度設定點為 止。六、重點設備的說明聚合釜操作耍按照次序，在一定流量的脫鹽水沖洗下，將需耍的引發(fā)劑，在反應器的 攪拌混合下，然后順序加入引發(fā)劑，緩沖劑。然后將配方要求的氯乙烯單體加入到聚合釜 屮，開始升溫反應，反應溫度是需要控制的最主要參數。在反應期間，反應釜內的壓力和 連鎖控制的夾套水溫分別經歷先升后降和先升后降再升的過程，當反應時間滿足耍求，釜 內壓力降低至預期值時，反應終點到達。七、操作規(guī)程1）脫鹽水的準備 打開t901進水閥vd7001 待液位達到70%后，關閉閥門vd7001

16、t901液位控制在70%左右2）真空系統(tǒng)的準備 打開閥門xv4004,給v203加水 打開泵p902a前閥vd7004打開泵p902a 打開泵p902a去往v203后閥vd7008 待液位為40后，關閉xv4004關閉 vd7008停泵p902a 打開閥門vd4001,給e201換熱 控制v203液位為40%,若液位過高，可通過液調閥lv4001排往v5033) 反應器的準備打開vd1003,給反應器r201吹n2氣。 當r201壓力達到0.5mpa后，關閉n2氣閥門vd1003打開閥門xv1016啟動真空泵b201,給反應器抽真空 當r201的壓力處于真空狀態(tài)后，關閉閥門xv1016,停止抽

17、真空關閉真空泵b201打開閥門xv1006,給反應器涂壁待涂壁劑進料量滿足要求后，關閉閥門xv1006,停止涂壁 n2吹掃r201壓力達到0.5mpa r201抽真空至-0.03mpa左右涂璧劑進料量符合要求4) v301/2的準備 打開vd2005,給反應器v301吹n2氣 打開vd2007,給反應器v302吹n2氣 v301壓力達到0.2mpa后，關閉vd2005 v302壓力達到02mpa后，關閉vd2007啟動真空泵b201 打開閥門vd2003給v301抽真空 打開閥門vd2002給v302抽真空 當v301處于真空狀態(tài)后，關閉閥門vd2003停止抽真空當v302處于真空狀態(tài)后，關閉

18、閥門vd2002停止抽真空關閉真空泵b201,停止抽真空 n2吹掃v301壓力達到0.2mpa n2吹掃v302壓力達到0.2mpa v301抽真空至-0.03mpa左右 v302抽真空至-0.03mpa左右5）反應器加料 打開p901a前閥vd7002啟動泵p901a 打開泵p901a后閥vd7006 打開閥門xv1001,給反應器加水啟動攪拌器開關，開始攪拌,功率在150kw左右打開xv1004,給反應器加引發(fā)劑打開閥門xv1005,給反應器加分散劑打開閥門xv1007,給反應器加緩沖劑 lica1001設為自動,給新鮮vcm罐加料 lica1001目標值設為40%打開vcm入口管線閥門x

19、v1014 打開v510出口閥門xv1010 打開泵p510前閥門xv1011 打開泵p510給反應器加vcm單體 打開泵p510后閥門xv1012按照建議進料量，水進料結束后，關閉xv1001 關閉泵p901a后閥vd7006 停泵p901a 關閉泵p901a前閥vd7002按照建議進料量，引發(fā)劑進料結束后，關閉xv1004按照建議進料量，分散劑進料結束后，關閉xv1005按照建議進料量，緩沖劑進料結束后，關閉xv1007 進料結束后，關閉閥門xv1012進料結束后，關閉泵p510關閉閥門xv1014 控制新鮮vcm罐液位在40% 控制水的進料量在49507.52kg左右 控制vcm的進料量

20、在23935kg左右分散劑進料量符合耍求緩沖劑進料量符合要求引發(fā)劑進料量符合要求6）反應溫度控制啟動加熱泵p201打開泵后閥xv1019打開蒸汽入口閥xv1015 當反應器溫度接近64度時，tica1002投自動設定反應釜控制溫度為64度 tica1003投串級 待反應釜出現約0.5mpa的壓力降后，打開終止劑閥門xv1008 按照建議進料量，終止劑進料結束后，關閉xv1008 打開r201出料閥xv1018 打開v301入口閥xv2006打開泵p301前閥xv2004打開p301,泄料打開泵后閥門xv2005打開v301攪樣器泄料完畢后關閉泵p301后閥xv2005 泄料完畢后關閉泵p301

21、關閉泵而閥門xv2004關閉閥門xv1018關閉閥門xv2006關閉反應器溫度控制，tic a1003的op值設定為50 控制反應釜溫度在64度左右 聚合釜壓力不得大于1.2mpa,若壓力過高，打開xv1017及相關閥門，向v301泄壓終止劑進料量符合要求 r201出液完畢后，可將釜內氣相排往v301或通過抽真空排出7) v301/2 操作 啟動泵p902a 打開去往v508閥門vd7010 打開去往v507閥門vd7011 打開閥門xv2032,向密封水分離罐v508中注入水至液位計顯示值為40%打開閥門xv2034,向密封水分離罐v507中注入水至液位計顯示值為40% v508進密封水結束

22、后，關閉xv2032 v507進密封水結束后，關閉xv2034 關閉去往v5o8閥門vd7010 關閉去往v507閥門vd7011 關閉泵p902a 關閉p902a前閥vd7004 v301頂部壓力調節(jié)器投自動壓力控制目標值設定為0.5mpa 打開閥門xv2003,向v301注入消泡劑 一分鐘后關閉閥門xv2003,停止v301注入消泡劑 經過部分單體冋收，待v301壓力基木不變化吋，打開v301出料閥xv2007 打開v302進口閥門xv2010打開泵p302前閥門xv2008啟動p302泵 打開泵p302后閥xv2009打開v302攪拌器 如果v301液位低于0.1%,關閉p302泵后閥x

23、v2009關閉p302泵 關閉p302泵前閥xv2008關閉v301攪拌器 關閉v302入口閥xv2010關閉v301出料閥xv2007打開v301出料閥xv2014打開c301進口閥xv2018打開泵p303前閥xv2015 啟動c301進料泵p303 打開泵p303后閥xv2016逐漸打開流量控制閥fv2001 v301壓力控制在0.5mpa v302壓力控制在0.5mpa,若壓力大于0.5mp&可打開xv2013向v303泄壓 控制流量為51288kg/h 保持密封水分離罐v508的液位在40%左右 保持密封水分離罐v507的液位在40%左右 v301出液完畢后，可將罐內氣相排往

24、v3038) c301的操作逐漸打開fv2002蒸汽流量穩(wěn)定在5t/h時，蒸汽流量控制閥fic2002a投口動設定蒸汽流量為5t/h pic2010投自動 將c301的壓力控制在0.5mpa左右 打開l.p單體壓縮機b502前閥xv2024啟動l.p單體壓縮機b502 打開l.p單體壓縮機b502h后閥vd2011 打開換熱器e503冷水閥vd6004 打開換熱器e504冷水閥vd6003 打開c301出料xv2019 打開泵p305麗閥xv2020 打開泵p305,向t301泄料 打開泵p305后閥xv2021 打開c301液位控制閥lv2003 待液位穩(wěn)定在40%左右時，c301液位控制閥

25、lic2003a投自動 c301液位控制器設定值為40%汽提塔冷凝器e303液位控制閥lic2004投自動 e303液位控制在30%左右，冷凝水去廢水儲槽 打開c301至t301閥門.控制液位穩(wěn)定在40%蒸汽流量控制為5t/h左右 控制e303液位穩(wěn)定在30%9）漿料成品的處理 當t301內液位達到15%以上時，打開t301岀料閥xv5002啟動離心分離系統(tǒng)的進料泵p307打開f401入口閥xv5003啟動離心機，調整離心轉速（100轉左右），向外輸送合格產品10）廢水汽提 當v503內液位達到15%以上時，打開v503出口閥vd3001打開泵p501,向設備c501注廢水 逐漸打開流量控制閥fv3003,流量在5t/h左右，注意保持v503液位不 要過高， 逐漸打開流量控制閥fv3004,流量在6t/h左右，注意保持c501溫度在 90°c左右逐漸打開液位控制閥lv3005 當c501液位穩(wěn)定在30%左右時，lic3005投自動 c501液位控制在30%左右 c501液位控制在30%左右 c501壓力控制在0.6mpa左右，若壓力超高，可打開閥門xv3004向v509 泄壓 通過調整蒸汽量，使c501溫度保持在90°c左右 v503壓力控制在0