樹脂廠聚合裝置

聚合課件樹脂廠聚合裝置學(xué)習內(nèi)容聚氯乙烯懸浮聚合原理聚氯乙烯樹脂生產(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、聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)原料氯乙烯單體物理性質(zhì)：分子式：C2H3CL

相對分子質(zhì)量（分子量）：62.5

沸點：-13.9℃[760×133.322Pa(760mmHg)]

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

乙炔≤10PPm

水≤300PPm

鐵≤5PPm

乙醛≤10PPm

高沸物≤20PPm

二、聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)原料單體中含雜質(zhì)對聚合反應(yīng)的影響：單體中乙炔對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。當乙炔含量較高時，生產(chǎn)上一般采取降低聚合溫度的辦法，以免樹脂轉(zhuǎn)型；或在聚合反應(yīng)初期適當提高聚合溫度，消除誘導(dǎo)期的延長；亦可在加料后，適當回部分氣，以降低單體中乙炔的含量。從樹脂質(zhì)量及安全生產(chǎn)上看，這些都不是理想之計，正確的辦法是在VCM精餾時脫除。二、聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)原料單體中高沸物對聚合的影響

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，影響樹脂的顆粒形態(tài)以及聚合釜粘釜和魚眼等。一般高沸物含量較高時，可借降低反應(yīng)溫度來處理。二、聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)原料鐵質(zhì)對聚合的影響無論是軟水、引發(fā)劑、分散劑及單體中的鐵離子對聚合反應(yīng)都有不利影響，使聚合誘導(dǎo)期延長，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。單體輸送及儲存時注意不使其呈酸性，降低單體含水。聚合進界區(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)過濾器處理，且投料水需控制總硬度。二、聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)原料水工藝指標要求溫度：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)對聚合的影響硬度過高，影響產(chǎn)品的電絕緣性能和熱穩(wěn)定性；氯離子過高，對聚乙烯醇分散體系，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值對分散體系有顯著的破壞作用，較高的PH值會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)還會影響粘釜及魚眼的生成。二、聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)原料聚合生產(chǎn)過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、聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)原料引發(fā)劑體系：復(fù)合引發(fā)劑組成：

EHP：過氧化二碳酸二（2-乙基）己脂

CNP：過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％的安全無毒水乳液。當氯乙烯聚合達到壓力降時或遇到聚合發(fā)生異常情況時用泵加入聚合釜中，既可立即終止聚合，又可提高樹脂熱穩(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)時間有關(guān)；單釜引發(fā)劑與終止劑加入量不匹配時，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、聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)原料涂釜劑體系：我公司使用的防粘釜劑為無味淡黃色有機聚合物，這種防粘釜劑無毒，只對人體眼睛有較輕微的刺激性，在聚合反應(yīng)中無阻聚作用，對PVC產(chǎn)品質(zhì)量無影響，也不會造成廢水污染。這種溶液是貯存在一個密閉的不銹鋼儲罐中，不需攪拌，但要求氮封，其氮封壓力為0.05-0.2MPa。使用時采用蒸汽霧化，經(jīng)釜頂呈180℃對稱的噴淋閥裝置進入聚合釜內(nèi)，霧化的防粘釜劑在釜內(nèi)構(gòu)件上，形成了一層均勻沒有死角的涂層表面，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，通過入釜純水總管線加入聚合釜中。二、聚氯乙烯樹脂生產(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，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，消泡劑加入量低導(dǎo)致汽提控制不穩(wěn)定，影響樹脂殘留及雜質(zhì)超。消泡劑加入量大時，一則增加樹脂成本，二則離心母液水中COD值高，生化處理系統(tǒng)超負荷時，COD降解受影響，離心母液水處理后回循環(huán)水補水系統(tǒng)，COD高會污染循環(huán)水系統(tǒng)，產(chǎn)生藻類等有機物，循環(huán)水給全廠換熱設(shè)備換熱時，有機物藻類影響換熱設(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：各儲槽液位是否滿足加料要求；入料、出料時各閥門是否在正確位置；加料單體及純水兩流量計最大允許誤差≤總加料量的1.5％；加單體過程中現(xiàn)場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)冷管流量計顯示為零；聚合釜底攪拌、油站、機封運轉(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；出料時攪拌功率、漿料流量、出料泵電流值是否正常；出料過濾器觀察出料情況是否正常。聯(lián)動入料、出料時核對釜及出料槽，待DCS顯示正確釜及槽后點擊確認；出料時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、機封水泵、終止劑泵等因裝置停電無法啟動通知調(diào)度及電工檢查電源，確定停電原因及時間主控密切注意每臺釜的反應(yīng)情況，并將反應(yīng)劇烈的釜夾套、擋板冷卻水閥全部打開主控指揮巡檢依次打開應(yīng)急終止劑管道手閥，打開氮氣瓶手閥并調(diào)節(jié)氮氣壓力至12公斤，依次或同時加入應(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閥的氣源切換至氮氣，壓力調(diào)節(jié)至0.65Mpa，做好放空泄壓準備應(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行封堵，禁止一切行人、車輛行駛通行。主控根據(jù)釜壓變化打開VSP-PX07閥，調(diào)節(jié)PV-PX02閥的開度，使釜壓控制在1.2Mpa以內(nèi)，并隨時進行超壓放空調(diào)節(jié)。單臺釜機械故障、攪拌跳停聚合釜攪拌跳?，F(xiàn)場巡檢做好手動加入緊急終止劑準備應(yīng)急終止劑全部加完后，釜壓仍繼續(xù)上漲達到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行封堵，禁止一切行人、車輛行駛通行。主控根據(jù)釜壓變化打開VSP-PX07閥，調(diào)節(jié)PV-PX02閥的開度，使釜壓控制在1.2Mpa以內(nèi)，并隨時進行超壓放空調(diào)節(jié)。巡檢對釜減速機、電機排查，聯(lián)軸器手動盤車，確認攪拌是否存在設(shè)備故障，巡檢立即手動嘗試啟動聚合釜攪拌主控通知調(diào)度及電工檢查電源，確定停電原因及時間；并檢查釜冷卻水流量，并手動及時打開夾套及擋板冷卻水調(diào)節(jié)閥主控時刻監(jiān)視釜壓的變化情況，當釜壓超過正常反應(yīng)壓力0.1Mpa時，開始加入220Kg常規(guī)終止劑，如釜壓繼續(xù)上漲0.1Mpa時主控指揮巡檢打開應(yīng)急終止劑管道手閥，氮氣瓶手閥并調(diào)節(jié)氮氣壓力至12公斤，加入應(yīng)急終止劑聯(lián)軸器可動聯(lián)軸器不可動通知電工檢查電路是否出現(xiàn)故障并及時處理。再次啟動攪拌。若未轉(zhuǎn)動若轉(zhuǎn)動原地待命繼續(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），開人孔通風置換，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），開人孔通風置換，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），開人孔通風置換，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；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，聚合釜溫度超過反應(yīng)溫度的2~4℃，那么高溫水經(jīng)VSP-PX22閥時，密封墊熱脹冷縮變形，反復(fù)次數(shù)后變形嚴重導(dǎo)致密封不嚴。后果：聚合釜出料時，漿料倒串至VSP-PX22閥另一側(cè)，待下一釜入料時，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)完畢后樹脂成品魚眼超。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；待停車檢修時更換VSP-PX22閥密封墊。四、汽提工藝及設(shè)備汽提作用：當聚合反應(yīng)達到規(guī)定壓力降時，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，必須進行回收再利用。本裝置的漿料是通過漿料汽提塔（CL-1G）來去除殘留的VCM單體。將漿料用進塔漿料泵送入漿料汽提塔，通往蒸汽加熱漿料，從而達到脫除PVC樹脂中的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樹脂中的單體脫除并回收。其目的有三個：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(以干燥的樹脂計)。回收VCM。這樣可以防止VCM在干燥過程中(如混料槽、離心機、干燥器等設(shè)備中)逸到大氣中。以最少的投資達到上述兩個目的，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：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，塔底溫度超出工藝控制指標，塔頂溫度低，塔壓差高時，汽提出料泵進口排污取樣觀察雜質(zhì)，出現(xiàn)雜質(zhì)時，可以采取切換包裝料倉的辦法解決因雜質(zhì)超影響批量樹脂不合格現(xiàn)象。包裝料倉保證一條線一個料倉為空，出現(xiàn)汽提波動情況雜質(zhì)超時，切換料倉分路閥至空料倉，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，將料倉切換至原料倉。其中樹脂雜質(zhì)超料倉內(nèi)的樹脂分批包裝并擺放，另出另銷。五、干燥工藝及設(shè)備干燥工藝工藝控制指標：蒸汽規(guī)格：0.8MPa（飽和蒸汽）干燥床中部溫度：45~65℃（根據(jù)振動篩取樣分析水分隨時調(diào)節(jié)干燥床中部溫度）主要設(shè)備異常情況處理：開車初期，由于設(shè)計鼓引風機風量與產(chǎn)能不匹配，導(dǎo)致氣流管底部易積料，停車處理積料頻繁，2010年技改，在底部加裝清掃裝置后，積料明顯減少，且停車次數(shù)降低，廢料量也少很多，提高了樹脂正品率。因外界空氣質(zhì)量差，風沙大，空氣過濾間需及時清洗或更換，避免因空氣過濾間過濾效果差而影響樹脂成品雜質(zhì)。各離心泵、離心機、漿料過濾器切換或開停時需沖洗干凈，避免因殘余樹脂在運轉(zhuǎn)設(shè)備內(nèi)沉積研磨成塑化顆粒，導(dǎo)致振動篩下料難，篩余物多，廢料量大，員工勞動強度大。六、節(jié)能降耗備品備件消耗：單體過濾器、回收單體過濾器的棉棒濾芯、支架等沖洗干凈可以繼續(xù)利用的重復(fù)利用；干燥料倉頂?shù)某龎m濾袋更換下來吹掃后重復(fù)利用；氣力輸送空氣過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；振動篩篩頭料袋裝后倒回振動篩重復(fù)篩一次；嚴格控制掃地料的產(chǎn)生（干燥振動篩及包裝車間）；汽提塔控制穩(wěn)定時，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)當指出，液態(tài)氯乙烯無論從設(shè)備或從管道向外泄漏，都是極其危險的，一方面它遇到外界火源會爆炸起火，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：氯乙烯對人有麻醉作用，急性中毒癥為：頭暈、渾身軟弱無力，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。當氯乙烯濃度在1%時有麻醉感，5%以上時開始有上述癥狀。所以，空氣中氯乙烯最大允許濃度為30