PVC聚合车间工艺讲解

聚合车间工艺讲解C=CHCLHHHCLHHnn简介第一节课：聚合岗位简介、理论知识、注意事项第二节课：汽提岗位简介、理论知识、工艺流程、注意事项、异常处理第三节课：干燥岗位简介、理论知识、工艺流程、工艺指标、岗位注意事项。简介Synopsis聚合过程的任务是以纯度为99.99%氯乙烯单体（VCM）为原料，以去离子水为分散体系，以PVA（聚乙烯醇）等物质为分散剂，以过氧化物为引发剂，采用悬浮聚合的方法生产符合国标的聚氯乙烯树脂（PVC）。悬浮法聚合工艺聚氯乙烯的性质及用途(1)化学式，n为590~2500CH2—CH——|Cln(2)平均式量36870~93750；(3)外观白色粉末；(4)密度0.4~0.65g/mL(5)热分解点100℃开始降解放出氯化氢(6)颗粒直径60~150um1.主要性质及性能悬浮法聚合工艺氯乙烯悬浮聚合反应是自由基性链锁聚合反应，即在聚合釜内加入一定量的无离子水，在引发剂、分散剂及其他助剂作用下，借助较强的搅拌和剪切作用，使氯乙烯单体在一定的温度和压力下进行分子聚合。聚合釜经定量涂壁液喷淋涂壁后（目的是防粘釜），往釜内加入配方量的缓冲剂碳酸氢铵以稳定聚合体系的pH值，然后在加入配方量的无离子水的同时（水加入约1～2吨后，单体也开始入料，同时启动聚合釜搅拌），向釜内加入配方量的VCM单体，然后加入配方量的分散剂和引发剂以引发聚合反应。搅拌约40分钟后体系温度升至反应温度，整个反应过程通过控制聚合釜夹套的循环水流量来控制聚合体系温度在要求范围内，以保证得到规定聚合度的PVC产品。悬浮法氯乙烯聚合工艺悬浮法聚合工艺在聚合反应进行约6个小时后体系压力开始降低，待体系压力降至规定值后便向体系加入配方量的终止剂终止聚合反应。对于反应结束的釜，将浆料出料到浆料料槽，浆料料槽内加入消泡剂，在回收管线上加入阻聚剂，同时对刚出完料的釜和浆料槽进行高低压VCM残留回收。出料槽内经回收过的PVC浆料连续用汽提供料泵送往汽提塔塔顶。浆料在塔内与塔底进入的蒸汽逆向流动脱析浆料中的VCM单体，塔顶馏出物经循环水冷凝器冷凝后回收，汽提塔底出来的PVC浆料送往离心干燥工序。在机理上，PVC的聚合度仅仅取决于温度，因此温度的控制十分重要(±0.2℃)，一般采用夹套冷却的方式，同时引发体系有平缓的聚合速度，聚合釜有良好的传热性能；在60℃以下时，调整聚合温度是改变PVC型号的主要措施，60℃以上，除温度外，还通过链转移剂来控制分子量（聚合度）；悬浮法氯乙烯聚合工艺悬浮聚合工艺悬浮法氯乙烯聚合工艺流程图助剂配制助剂配制1、分散剂的配制：将各种分散剂以一定比例溶解于水中，形成均匀溶液、无结块。然后打入储槽，开搅拌、通冷却水低温储存等待投料。2、引发剂的配制：将引发剂乳液、水按一定比例在配制槽中混合均匀，然后打入储槽，开搅拌、通冷却水低温储存等待投料。3、终止剂、涂釜液、消泡剂、阻聚剂、紧急事故中止剂及连调节剂的充装。各种助剂的配制属于物理过程，将各种原料溶解混合分散均匀即可；助剂的充装是将采购的桶装成品装入相应助剂贮槽即可。终止剂、消泡剂、涂釜液、阻聚剂、紧急事故终止剂、链调节剂均为成品，直接装入各自的贮槽和加料壶中，可直接使用。聚合方法简介主要助剂物料名称化学成分作用分散剂PVA（聚乙烯醇）稳定单体油滴，阻止油滴相互聚集或合并。HPMC（羟丙基甲基纤维素）引发剂EHP（过氧化二碳酸二2-乙基已酯）提供自由基缓冲剂碳酸氢氨中和PH+，保证聚合反应在中性体系中进行终止剂丙酮缩氨基硫脲终止反应和调整聚合反应速率NO紧急停车，断电情况下使用阻聚剂壬基苯酚防止回收单体自聚助剂作用介绍悬浮聚合体系一般由单体、引发剂、去离子水及分散剂四个基本组分组成；防粘附剂：通常用专用防粘釜剂进行涂壁。防粘釜剂是涂在聚合釜内表面及内部构件表面，用以抑制聚合反应时粘壁。这是一种化学处理工艺，如果使用得法，聚合釜内壁表面，经多次连续聚合后也不会粘壁。缓冲剂：的作用是在反应期间使浆液PH值保持近似中性。这有助于树脂聚合时的胶体（分散剂）稳定性。引发剂：的作用是引发VCM聚合，引发剂的用量则可以调节聚合反应进行的速度。为使反应温度保持恒定，通过改变加入聚合釜内的引发剂的用量控制反应速率。VCM聚合是一种自动加速反应，在这种反应中，引发剂的用量是一个重要参数。悬浮聚合各助剂作用介绍结果Result分散剂单体与聚合物共存时，聚合物一单体粒子有粘性，为了防止粒子相互粘结，体系中常加有分散剂，使粒子表面形成保护膜。分散剂的主要作用是控制PVC树脂的颗粒大小，保持系统的稳定性。终止剂本工艺采用两种终止剂，常规终止剂和紧急事故终止剂，常规终止剂通过有效地与引发剂反应，破坏引发剂，终止聚合反应。常规终止剂用于釜聚合反应正常结束时的聚合终止。紧急事故终止剂是在紧急事故状态下加入。所以，这种终止剂只有在别无他法处理聚合反应的情况下才使用。常规终止剂通过有效地与引发剂反应，破坏引发剂，终止聚合反应。聚合过程聚合过程主要按以下工艺过程顺序进行•1聚合系统打压试漏和置换（初次开车，开过釜盖，釜大修进行此操作）•2聚合釜涂壁•3加料缸投料•4软水入料•5单体入料•6分散剂入料•7引发剂入料•8聚合釜冷搅40分钟•9聚合釜升温•10反应控制监视•11终止剂入料（反应结束）•12聚合釜出料反应结束10分钟后聚合方法简介涂壁软水单体引发剂分散剂终止剂涂壁软水单体引发剂分散剂终止剂聚合参数聚合方法简介聚合方法简介出料：①待釜降压之规定值（根据转化率设定），提前10分钟通知氯乙烯压缩岗位及聚合司泵岗位做好出料准备。②岗位人员用氮气将定量的消泡剂压入沉析槽内，关闭消泡剂进口阀，开其回收阀及进料球阀，进料。③待釜压降至规定压力后，打开终止剂手阀，由计算机自动加入自动计量配好的终止剂入釜。④将终止剂压入釜内后，十分钟后可以出料。通知司泵出料，在出料期间应注意沉析槽回收管上视镜。待釜压降至0.40Mpa时，开釜上喷淋阀，手阀，由计算机加入定量的高压水，冲洗聚合釜釜壁上的积料。⑤待釜压降至0.20Mpa以下时停搅拌，通知司泵出料结束，待司泵用高压水将出料管冲洗完毕后，关沉析槽进料球阀。通知司泵往3#沉析槽打料。⑥喷涂（DCS系统自动完成前面已经讲过）：聚合产品质量控制1、分子量的工艺控制本工艺生产的PVC树脂的分子量靠聚合温度进行控制。如果要降低分子量，就要降低聚合温度。我们车间的做法是利用温度变化对树脂的特性粘度有较大影响这一特点，通过改变聚合温度来控制树脂的分子量。每釜用的引发剂量，通常取决于聚合釜的换热能力。聚合产品质量控制2、颗粒度的工艺控制树脂的颗粒度，在很大程度上取决于每批料中所用的分散剂的数量和聚合釜内搅拌方式（我厂采用顶伸式，70方的采用底伸式）。在本生产装置的悬浮PVC生产工艺中，搅拌速度是恒定的。搅拌器速度，叶片大小和叶片位置，聚合釜内的档板形态被设计成是不可调的。所以树脂的颗粒度通过改变每批料所用的分散剂总含固量进行控制。。聚合产品质量控制3、孔隙率的工艺控制颗粒的孔隙率或称孔隙空间，主要是通过聚合终端转化率来进行控制。在单体转化率达到82%～85%以前，树脂的孔隙率随着转化率的提高而下降。聚合反应一但达到了这一点，孔隙率的变化变的非常小。而增塑剂的吸收率也有影响。降低水与VCM的比率则会降低孔隙率。改变某些分散剂在聚合配方中的配比量，对树脂孔隙率也略有影响。聚合产品质量控制4、树脂中残留VCM的工艺控制树脂中残留VCM的含量取决于PVC浆液汽提系统的操作。汽提塔的设计能满足将所有型号的树脂残留VCM含量降到国标要求的水平。5、黑黄树脂的工艺控制黑黄树脂的测试是检验PVC树脂受污染程度的一种手段，生产操作平稳，设备清洗防护完善可将黑黄树脂减少到最少程度。工艺过程中发生的热降解或沾染上像涂釜液这样的物质都会造成黑树脂。聚合产品质量控制6、“鱼眼”的工艺控制“鱼眼”是一种不塑化的树脂颗粒，留在聚合釜中或重新加入聚合釜中的树脂是造成“鱼眼”的常见原因。聚合釜冲洗不干净，或由于误操作，回收VCM中夹带有大量的PVC粒子，都会造成“鱼眼”的形成。这是因为PVC粒子在聚合釜中与VCM混合，树脂的孔隙结构中会被VCM饱和，VCM在树脂孔隙中聚合，“再聚合”的树脂颗粒，将会大大降低颗粒的增塑剂吸收率。紧急终止剂P1、首先是处理反应剧烈的釜。检查该釜的紧急终止剂罐的放空和加料是否是关闭的。（罐内是已经备好的50公斤终止剂）50kg切换为手动2、一人将底阀自动切换为手动打开，一般开底阀1/3处或是底阀处压力表有显示压力稍开大即可。同时另一人关闭底阀处DN125的大球阀。根据底阀处压力表显示压力来判断釜压和底阀是否已经打开。3、打开高压氮气阀终止剂罐的进口阀，将压力增至2.0MPA-2.5MPA时，依次打开终止剂罐底小球阀，底阀处小球阀，观察终止剂罐的压力降低情况，当压力突然降快时证明终止剂已经加完。PPP2.0MPA-2.5MPAP4、然后关闭罐底小球阀，将压力再次打起来2.0MPA-2.5MPA，打开罐底小球阀，使加入釜内的终止剂均匀混合，快速起到终止效果。关闭罐底小球阀，处理其它反应剧烈的聚合釜。釜底紧急终止剂的加入方法聚合釜氮气（1）操作工应了解掌握各釜的反应状况(有几只釜在反应,反应的时间)。（2）班长通知司泵开釜底自来水,要求反应剧烈的阀位要开稍大,反应后期的釜可少开或不开。（3）班长通知进出料人员到现场,观察各釜压上涨情况,根据合成气柜高低可适当开回收降压,若回收不及可手动放空,控制釜压在1.10Mpa以内,若控制不住,可抬自动放空,或加终止剂,终止反应。（4）看釜联系调度及软水站,查明停水原因,并及时处理,并联系合成,说明聚合釜需要大量回收,请注意气柜变化。（5）待循环水供上,逐步控制循环水用量,首先将反应剧烈的循环水全开,待夹套温度降到20摄氏度左右,再开另外聚合釜循环水阀位,待夹套温度被打下来后,通知司泵关釜底自来水,用循环水控制釜温。8聚合异常处理1、停循环水措施：（1）全分厂停电，当班操作工密切观察反应剧烈（反应中期）釜的釜压、釜温变化情况，停电时间在2分钟~5分钟以内，釜压力达到1.0MPa可根据气柜高度适当回收，如果回收不及此时应立即关回收阀开放空阀，主要是针对反应中期的釜。停电时间超过5分钟，釜压达到1.0MPa必须大量放空。釜压力达到13.5Mpa时，自动放空装置开始自动放空。一般情况下，通过回收、放空后，釜压应控制在1.10Mpa以内。此时停止任何作业区动火，安排专人布置警戒线,应杜绝厂区内行驶车辆，其余人员可撤离至上风口处。（2）若是单台聚合釜跳电：①聚合釜控制开关、控制柜开关跳：可以重新启动。②控制柜触点烧：可切换到备用控制柜，必须把控制柜开关关掉，将控制柜旋出，再启动控制柜开关。③加入紧急终止剂：（3）聚合车间停电，联系电工处理，有可能是哪一台设备短路将聚合车间的电冲掉，当班操作工应密切注意反应剧烈的釜的釜温、釜压变化情况，停电时间在2分钟以内，压力达到1.0MPa可根据气柜高度适当回收，如果回收不及，应立即关闭回收阀开放空阀进行放空处理。①班长通知进出料人员到现厂密切观察釜温釜压变化情况,根据合成气柜高度适当回收,如气柜高或回收不及时,关回收,开放空进行降压,使釜压控制在1.10Mpa以内。②看釜人员联系调度及合成。③司泵可根据各釜反应情况,相应开各釜的釜底自来水阀。④待来电之后,进出料人员检查各釜供油箱及搅拌情况，及时开启,司泵人员检查各釜循环泵运行情况,看釜人员根据釜压,逐步将各釜控制平稳,司泵关釜底自来水。聚合异常处理2、聚合釜在反应过程中突然停电的处理方法：加紧急终止剂、回收、并开釜底自来水。压釜操作，看釜与调度、压缩联系，聚合釜需压釜进行大量回收，并联系车间。（1）首先将空釜准备好，待压（此釜应具备的条件：a.底阀打开b.循环泵开启，开阀降温，c.必须是空釜，最好是喷涂过的釜）。（2）将正常釜异常釜出料球阀开关状态进行检查，关闭沉析槽的进料阀。（3）待以上准备工作完成后，司泵人员先将准备的空釜出料阀，底阀全开，再将被压的釜出料球阀全开后，将其出料底