聚合釜技術(shù)經(jīng)濟分析

1、近年來，隨著世界PVC市場競爭的加劇，PVC市場發(fā)生了很大變化，亞洲的PVC市場已超過北美，成為世界PVC生產(chǎn)能力和消費量最大的地區(qū)，也是全球PVC生產(chǎn)最具發(fā)展?jié)摿Φ牡貐^(qū)。我國PVC工業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展，無論在亞洲還是世界都已成為PVC樹脂的生產(chǎn)和消費大國。由于國民經(jīng)濟發(fā)展對PVC需求的快速增長及中國PVC生產(chǎn)企業(yè)在反傾銷案中的勝訴，減弱了進口PVC對國內(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PVC工業(yè)進入新一輪投資高峰期，屆時，有生產(chǎn)能力約200萬t/aPVC生產(chǎn)裝置陸續(xù)投產(chǎn)。2004年和2005年我國擬建和在建的幾套大型PVC生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)能力均為30萬4

2、0萬t/a，達到了世界級規(guī)模，產(chǎn)品性能和生產(chǎn)成本具有較強的競爭優(yōu)勢，將在PVC產(chǎn)業(yè)中起主導(dǎo)作用。PVC工業(yè)的快速發(fā)展帶動了PVC生產(chǎn)工藝的技術(shù)進步。聚合釜是PVC生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，聚合工藝的技術(shù)進步推動了聚合釜的技術(shù)發(fā)展，聚合釜技術(shù)水平的提高又保證了先進工藝 得以實現(xiàn)。目前，具有代表性的聚合釜的結(jié)構(gòu)特點見表1.1、 聚合釜的發(fā)展特點（1）聚合釜大型化 隨著PVC生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，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)過長期工業(yè)化運行考察，裝置運行穩(wěn)定性好，單釜生產(chǎn)能力為10萬t/a左右，采用大型聚合釜的優(yōu)點是：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)投資費用，裝置生產(chǎn)管理費用及其維修費用。因此，在新建或擴建PVC裝置的生產(chǎn)能力超過5萬t/a時大多采用了70200 m³聚合釜。 （2）聚合傳熱能力大，聚合釜生產(chǎn)強度高 生產(chǎn)強度通常是通過改進聚合釜夾套的結(jié)構(gòu)、增加傳熱系數(shù)來提高的。近幾年來，德國一公司開發(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措施。國外一些PVC樹脂生產(chǎn)企業(yè)通過采用先進工藝，使聚合釜生產(chǎn)強度達到了500t/（m³·a）。我國PVC生產(chǎn)企業(yè)通過消化吸收國外的先進技術(shù)，采用自行開發(fā)的PVC生產(chǎn)工藝使聚合釜的生產(chǎn)強度達到了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，聚合釜的制造技術(shù)和防粘釜技術(shù)取得了新的進步

5、，聚合釜內(nèi)壁的拋光技術(shù)和高效防粘釜劑得到了應(yīng)用。防粘釜技術(shù)的提高表現(xiàn)在兩個方面：設(shè)備。設(shè)備表面拋光質(zhì)量的提高及內(nèi)件簡單化和圓滑化。防粘釜劑。通過采用專用的噴涂設(shè)備，使用高效的防粘釜劑，實行聚合釜自動噴涂防粘釜液和自動水洗沖釜，可以使清釜周期達到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。國內(nèi)PVC生產(chǎn)企業(yè)在引進國外先進生產(chǎn)技術(shù)后，進行了消化、吸收、創(chuàng)新等國產(chǎn)化工作，通過十幾年的技術(shù)攻關(guān)，在理論基礎(chǔ)和生產(chǎn)實踐方面取得了較大的成績，創(chuàng)造出我國特有的、具有世界先進水平的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PVC生產(chǎn)技術(shù)水平，縮短了與先進國家之間的差距。2004年10月中國石化齊魯股份有限公司氯堿廠（簡稱齊魯氯堿廠）引進美國西方化學(xué)公司的生產(chǎn)技術(shù)，新建1套40萬t/aPVC生產(chǎn)裝置，該裝置選用135m³聚合釜?，F(xiàn)對135 m³聚合釜PVC生產(chǎn)技術(shù)的工藝特點和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)進行分析，并與目前國產(chǎn)70 m³聚合釜PVC生產(chǎn)技術(shù)進行比較，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)裝置采用了美國西方化學(xué)公司懸浮法PVC生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)能力為40萬t/a，共用6臺容積為135

7、 m³的聚合釜（其中，3臺由日本神岡制造，3臺由錦西化工機械有限公司研制），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）,攪拌電機功率為335kw，采用雙端面機械密封、多段式螺旋半管夾套傳熱，釜頂設(shè)有1臺回流冷凝器（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劑的功能。2.1技術(shù)特點 （1）135 m³聚合釜的生產(chǎn)強度高，平均為500t/( m³·a)，最高可達600 t/( m³&

8、#183;a)，單釜生產(chǎn)能力達到7萬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，大大縮短了聚合時間，聚合時間控制在4.04.5h全部采用過氧化物類引發(fā)劑，而且使用無毒溶劑，保證了PVC樹脂的無毒化要求。 （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，塑化時也大大縮短，提高了其加工性能。（5）采用熱進料和同步進料技術(shù)，節(jié)省了聚合升溫時間，減少了低聚合度PVC分子形成

9、的概率，減少了聚合輔助時間，單釜聚合周期控制在5.5h，提高了生產(chǎn)強度。（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)強度。（8）先進的DCS控制系統(tǒng)可實現(xiàn)聚合過程滿釜、過熱、循環(huán)水故障以及粗料的早期判斷和預(yù)測。（9）采用無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)濟指標(biāo)分析135m

10、³聚合釜的PVC生產(chǎn)裝置采取以下5項措施后，達到了節(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VCM污染的廢水進行汽提，回收VCM，減少了對環(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出塔物料之間進行熱交換，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熱蒸汽的降溫和增濕。裝置的技術(shù)經(jīng)濟指標(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PVC生產(chǎn)企業(yè)在引進美國古德里奇技公司70m³聚合釜技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年的消化、吸收及生產(chǎn)經(jīng)驗積累，并不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，形成的具有自主知識產(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)相繼在江蘇無錫、江蘇常州、山東郯城、天津等地建成了PVC裝置。實踐證明，該技術(shù) 具有生產(chǎn)強度高，PVC樹脂質(zhì)量穩(wěn)定，能耗、物耗低，技術(shù)先進等特點。錦西化工機械（集團）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，攪拌電機功率為160kw，攪拌轉(zhuǎn)速為98r/min，并采用了雙端面平衡型機械密封，釜壁與內(nèi)部件的拋光度達

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，水流無短路、流速高，傳熱效果好，釜體上配備有電動噴淋閥與電動柱塞閥，噴淋閥有自動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、電動兩種方式，可根據(jù)生產(chǎn)的需要進行調(diào)整。3.1 技術(shù)特點（1）70m聚合釜的生產(chǎn)強度高，平均為360t/(m.a),最高可達420t/(m.a).章釜生產(chǎn)能力為5萬噸/a。（2）聚合釜的多段式螺旋半管夾套與無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)強度高。（3）采用先進的配方，助劑全部溶劑化，方便計量、加料，且助劑全部國產(chǎn)化，達到了提高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，工藝流程簡單，實用加料準(zhǔn)確，安全可靠，密閉無污染，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)過程中，采用中途注水技術(shù)可補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)強度，達到提高PVC樹脂產(chǎn)率，降低消耗的目的。 （7）使用高效的防粘釜劑和自動噴涂沖洗設(shè)備，可達到連續(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。 （10）采用旋風(fēng)干燥技術(shù)，旋風(fēng)干燥器具有結(jié)構(gòu)簡單，能耗低，效率高，床內(nèi)無死角，自動化控制水平高，投資少等優(yōu)點。（11）聚合釜生產(chǎn)全過程采用DCS控制，從清釜、涂釜、加料聚合到干燥、包裝，實現(xiàn)了精確控制，提高了生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定運行。3.2 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)分析 國產(chǎn)70m聚合釜的PVC生產(chǎn)裝置采用以下4項措

15、施后，達到了節(jié)能降耗的目的。（1）采用全密閉的生產(chǎn)形式，對含有VCM的廢水進行汽提，回收了VCM減少損失。（2）漿料汽提塔采用螺旋板式換熱器對進出塔物料進行熱交換，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)兩級沉降過濾后，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)濟指標(biāo)見表34、135m與70m聚合釜PVC生產(chǎn)技術(shù)對比 135m與70m聚合釜PVC生產(chǎn)技術(shù)對比情況見表45、結(jié)語 通過分析可知，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)強度和生產(chǎn)能力有較大區(qū)別。20多年來，我國先后從國外引進多套先進的PVC生產(chǎn)裝置和技術(shù)，經(jīng)過不斷的創(chuàng)新發(fā)展，形成了具有國際先進水平的國產(chǎn)PVC生產(chǎn)技術(shù)，在2004年國內(nèi)擴建和新建的PVC生產(chǎn)裝置中，國產(chǎn)70m聚合釜的PVC生產(chǎn)技術(shù)占主導(dǎo)地位，該項技術(shù)適