【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 間。要順利實(shí)現(xiàn)聚合釜密閉技術(shù)，必須解決聚合釜自動(dòng)防粘釜噴涂技術(shù)，選用高效防粘釜?jiǎng)?，解決聚合釜自動(dòng)水洗技術(shù)及聚合釜下料不完全的技術(shù)問題。密閉技術(shù)聚合釜放料最好采用泵輸送，在聚合釜放料結(jié)束時(shí)可以通過泵壓力或電流得出，這樣可避免放料不凈造成水洗廢料單耗高的問題。 年產(chǎn) 1 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設(shè)計(jì) 11 此設(shè)計(jì)中聚合釜的密閉技術(shù) 采用雙位防黏釜噴涂設(shè)備和雙位自動(dòng)高壓水設(shè)備，可以防止聚合釜存在噴涂和水洗不到的死區(qū)而造成的 PVC 糊樹脂下一批料的質(zhì)量下降 。 （ 2）高溫?zé)崦擕}水技術(shù) 對(duì)于脫鹽水部分采用采用高溫?zé)崦擕}水技術(shù)，此技術(shù)在 VCM 聚合時(shí)不需升溫時(shí)間，縮短了聚合反應(yīng)輔助時(shí)間，同時(shí)由于脫鹽水溫度高，使得脫鹽水中氧氣含量減少，有助于縮短聚合時(shí)間。采用高溫?zé)崦擕}水技術(shù)時(shí)，引發(fā)劑必須使用水乳型引發(fā)體系，而且引發(fā)劑必須在最后加入，否則會(huì)導(dǎo)致PVC 樹脂 “魚眼 ”數(shù)增加，此設(shè)計(jì)中的引發(fā)劑由釜底加入，這樣加入比由釜頂加入更有利于引發(fā)劑在聚合體系的分散， 避免局部過熱聚合，減少 “魚眼 ”數(shù)。 （ 3）二次 注 水技術(shù) VCM 聚合隨著反應(yīng)時(shí)間的進(jìn)行，聚合釜內(nèi)物料體積不斷收縮，物料黏度不斷增大，在聚合末期體積比反應(yīng)前收縮 1/6。因此本設(shè)計(jì)采用二次 注 水 技術(shù)，這樣做能提高反應(yīng)前加入 VCM/H2O 的比例，提高聚合釜生產(chǎn)強(qiáng)度；降低反應(yīng)過程中物料的黏度，提高聚合釜移熱能力。 2． 2． 4 脫氣 工序 脫氣工序中主要設(shè)備是卸料槽，從聚合釜中過來的乳漿含有雜質(zhì)，必須要經(jīng)過卸料槽進(jìn)行排氣剝離，除去未反應(yīng)單體和雜質(zhì)。經(jīng)排氣剝離的乳漿固含量約為40%，被送到乳漿貯槽中進(jìn)行儲(chǔ)存；而未反應(yīng)單體則 從槽上面消泡器出口進(jìn)入回收工序，先后經(jīng)過乳漿回收槽、 VCM 氣體回收槽， 除 去單體上所帶的雜質(zhì)后，由回收 VCM 氣體真空泵輸送到回收 VCM 氣體密封水槽中進(jìn)行處理，之后送到氣柜重新利用。 VCM 回收系統(tǒng)工藝流程見圖 聚合釜排氣 ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ─────→┤ │ │水│ │ │ 混合槽排氣 │氣│壓縮機(jī)│ │氣│液│ ─────→┤ ├──→┤分├→┤ ├→───→ 氣 提 汽 │柜│ │ │ │化│ (N VCM) ─────→┤ │ │離│ │ │ └─┘ └┬┘ └┬┘ │ │液 ↓ ↓ ┌┴┐ VCM 貯槽 │水│ └─┘ 氣提 圖 VCM 回收系統(tǒng)工藝流程圖 安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科生 課程 設(shè)計(jì) 12 2． 2． 4． 1 壓縮冷凝法回收 VCM 氣體 脫除 PVC 漿料中 VCM 的方法 可用 直接回收 的 法 ，就 是將未反應(yīng)的 VCM 氣體直接回收至氣柜， PVC 漿料在回收槽中用壓縮空氣對(duì)漿料中殘留的大量 VCM進(jìn)行脫除，氣體直接放空，污染環(huán)境。 本設(shè)計(jì)采用壓縮冷凝法回收未反應(yīng)的 VCM 氣體。 壓縮冷 凝方法是將未反應(yīng)的 VCM 氣體直接送入壓縮機(jī)，壓縮后的氣體經(jīng)冷凝器， VCM 氣體壓力高于冷凝器入口壓力時(shí)，直接進(jìn)入冷凝器冷凝，冷凝后液體 VCM 靠液位差直接流入回收 至 單體貯槽備用 ， 冷凝器中不凝性氣體直接排放，排放的尾氣中大約含 VCM 15%。漿料經(jīng)汽提脫除的未反應(yīng) VCM 后直接回收至氣柜，經(jīng)汽提后 PVC 漿料中殘留的 VCM質(zhì)量分?jǐn)?shù)由 4001000μg/g降至 10μg/g，這樣使 PVC樹脂中的 VCM含量大大降低?；厥召A槽中的廢水定期排放于廢水貯槽中，經(jīng)單獨(dú)汽提處理后再排放。聚合釜入料時(shí)，回收的 VCM 與新 VCM 按規(guī) 定比例混合使用。該回收裝置可同時(shí)回收漿料汽提塔頂?shù)?VCM 氣體。此種技術(shù)可以縮短工藝路線、減少設(shè)備和回收時(shí)間。 2． 2． 5 干燥 工序 本設(shè)計(jì)中 由汽提工序來的 PVC 漿料連續(xù)送入離心機(jī)進(jìn)行干燥。 干燥工段主要有糊樹脂干燥和 干料研磨 兩個(gè)階段 。 首先，膠乳通過膠乳過濾器和膠乳安全過濾器過濾，在霧化器中形成霧狀后進(jìn)入干燥室，同時(shí)經(jīng)過濾后的空氣由泵打入空氣加熱器加熱后與蒸汽會(huì)合，進(jìn)入干燥室，將膠乳汽化干燥。之后，純產(chǎn)品直接進(jìn)入旋風(fēng)分離器，而帶雜質(zhì)的膠乳經(jīng)過袋濾器后也進(jìn)入旋風(fēng)分離器。在旋風(fēng)分離器中，氣體被排出，而固體通過振動(dòng)篩 后，不合格的產(chǎn)品流入粗料貯槽，合格的產(chǎn)品流入研磨料倉(cāng)，進(jìn)入研磨工序。 產(chǎn)品進(jìn)入研磨工序后，打開加料旋轉(zhuǎn)閥，膠乳干料進(jìn)入研磨機(jī)，先分選后研磨，研磨成粉末狀固體顆粒后進(jìn)入第二袋濾器，過濾后進(jìn)入成品料倉(cāng)儲(chǔ)備，經(jīng)旋轉(zhuǎn)加料器進(jìn)入小料筒，然后用包裝機(jī)進(jìn)行包裝成袋裝產(chǎn)品。 目前，國(guó)內(nèi) PVC 生產(chǎn)主要采用氣流加旋風(fēng)干燥技術(shù)和高效組合旋流干燥技術(shù)。高效組合旋流干燥技術(shù)在節(jié)能方面比氣流加旋風(fēng)干燥技術(shù)又有進(jìn)一步的提高，節(jié)能達(dá) 25%，空氣用量減少約 20%，產(chǎn)生的尾氣量和粉塵量也相應(yīng)減少。 年產(chǎn) 1 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設(shè)計(jì) 13 2． 3 主要物料 2． 3． 1 主要物料介紹 (1) 水 要求聚合體系中用的水為去離子水，因?yàn)殡x子特別是鈉離子會(huì)影響保護(hù)膠體等添加劑的作用，并影響最終聚合物性能，使體積電導(dǎo)率下降 ； (2) 保護(hù)膠體（分散劑） 在懸浮聚合中使用的保護(hù)膠體有兩大類：主分散劑和輔助分散劑。主分散劑的主要作用是控制產(chǎn)品粒徑，同時(shí)也會(huì)影響空隙率和其他形態(tài)學(xué)性能。對(duì) PVC 的要求是殘余 VCM 盡量低，同時(shí)盡量容易吸收增塑劑，這就要求 PVC 粒子具有更高且更均一的孔隙率，在加入主分散劑的同時(shí)，配入輔助分散劑，可以滿足這樣的要求 ； (3) 穩(wěn)定劑 其作用主要是在 PVC 樹脂熱加工過程吸收分解 產(chǎn)生的 HCl，以避免 HCl進(jìn)一步催化樹脂分解；消除反應(yīng)生成的自由基或與生成的雙鍵加成，從而消除共軛雙鍵體系。其次是聚氯乙烯塑料制品使用過程中防止或延緩老化過程。在熱加工過程中產(chǎn)生穩(wěn)定作用的稱為熱穩(wěn)定劑 ； (4) 增塑劑 是難以揮發(fā)的小分子化合物。用于聚氯乙烯的增塑劑必須能夠擴(kuò)散進(jìn)入聚氯乙烯大分子之間，并且可與聚氯乙烯混溶。所以對(duì)聚氯乙烯增塑劑的分子結(jié)構(gòu)要求是：含有極性集團(tuán)，但極性不能過強(qiáng)；含有可極化的集團(tuán)如苯基；還含有適當(dāng)斂長(zhǎng)的非極性集團(tuán) ； (5) 填充料 在 PVC 中加入某些無機(jī)填料作為增量劑，以降低成 本，同時(shí)提高某些物理機(jī)械性能（如硬度、熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性與降低收縮率），增加電絕緣性和耐燃性。 2． 3． 2 影響 PVC樹脂質(zhì)量的主要因素 種子膠乳的質(zhì)量直接影響著 PVC的反應(yīng)，繼而影響樹脂質(zhì)量。種子粒徑過大或過小都會(huì)影響聚合反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行，造成反應(yīng)波動(dòng)大，難于控制，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)破乳，有時(shí)在使用某批種子的生產(chǎn)過程中未出現(xiàn)上述不良現(xiàn)象，但生產(chǎn)出的樹脂的 B型黏度偏高 (或個(gè)別超標(biāo) )，這主要是由于本批種子的內(nèi)在質(zhì)量稍差，造成膠乳中大小粒匹配不合理，使樹脂的糊黏度升高。 2． 3． 3 膠乳粒子的分布對(duì) PVC樹脂質(zhì)量的影響 種子乳液法生產(chǎn)的成品膠乳的粒徑是呈雙峰分布的，大小粒子的粒徑分布是否合理是評(píng)價(jià)成品膠乳內(nèi)在質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，所以在使用品質(zhì)較好的種子的安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科生 課程 設(shè)計(jì) 14 前提下，還要嚴(yán)格控制好初始乳化劑的加入量，只有兩者的使用量合理匹配，才能生產(chǎn)出質(zhì)量較好的 PVC樹脂。 前期不反應(yīng)或反應(yīng)極弱對(duì) PVC樹脂質(zhì)量的影響 聚合反應(yīng)前期不反應(yīng)或反應(yīng)極弱現(xiàn)象在以往也曾出現(xiàn)過，但屬于極個(gè)別的現(xiàn)象，沒對(duì)生產(chǎn)造成較大的影響，可自 2020年下半年以來，不反應(yīng)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，表現(xiàn)為人孔投入所需助劑及種子后，再加入單體 0． 8～ 1． 2 m3后，開始加入催化劑，當(dāng)加入 40 L催化劑后反應(yīng)釜仍沒出現(xiàn)反應(yīng)熱，甚至為負(fù)值 (正常時(shí)加入 30 L催化劑就開始反應(yīng) )，然后采用補(bǔ)加 Cu劑的方法促使反應(yīng)進(jìn)行，這樣使聚合反應(yīng)后期溫度波動(dòng)很大，反應(yīng)溫度不好控制，峰溫偏低，吹除壓力高，個(gè)別釜次還出現(xiàn)破乳現(xiàn)象，回收過程中帶料嚴(yán)重，膠乳黏稠，打料困難，干燥的樹脂 B型黏度超標(biāo)。 瞬時(shí)乳化劑加入量對(duì) PVC樹脂質(zhì)量的影響 在乳液聚合中乳液體系的穩(wěn)定性是非常重要的，乳化劑的加入量是否適宜將直接影響整個(gè)反應(yīng)體系的穩(wěn)定性。當(dāng)乳化劑加入量過低時(shí)，僅部分膠乳粒子表面被乳化 劑分子覆蓋保護(hù)，易造成大部分膠乳凝聚，甚至出現(xiàn)破乳情況；而乳化劑加入量過多又會(huì)造成反應(yīng)劇烈，不易控制，使小粒子數(shù)增多，粒徑分布不合理，同樣會(huì)影響樹脂質(zhì)量。 干燥器出口溫度對(duì) PVC樹脂質(zhì)量的影響 膠乳在噴霧干燥過程中，若干燥器出口溫度過高，則形成的二次粒子凝集很牢固，從而造成樹脂在調(diào)糊過程中不易崩解為一次粒子或崩解速度較慢，從而導(dǎo)致糊性能差。 2． 3． 4 相應(yīng)措施及對(duì)策 對(duì)種子品質(zhì)的控制 ： 在配方不改變的情況下，生產(chǎn)過程中時(shí)常出現(xiàn)種子粒徑重復(fù)性差及含固量不穩(wěn)定的現(xiàn)象，制定了如下措施： (1) 固定種子聚合釜 避免由于變換聚合釜而造成種子粒徑重復(fù)性差 ； (2) 生產(chǎn)種子時(shí)由專人負(fù)責(zé)操作控制，避免由于操作人員控制手法不同而造成種子粒徑重復(fù)性差 。 2． 4 質(zhì)量指標(biāo)和分析 所有的 PVC 生產(chǎn)商都要對(duì)每一批產(chǎn)品測(cè)定一些列參數(shù)，這是常規(guī)質(zhì)量控制的一部分。這些參數(shù)包括 K 值、平均粒徑及其分布、表觀密度、空隙率、雜質(zhì)、年產(chǎn) 1 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設(shè)計(jì) 15 分散性、顏色、熱穩(wěn)定性和 VCM 的殘留量。由于不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)批量大小不同，漿料混合設(shè)備的復(fù)雜程度有差異 ， 干燥車間料倉(cāng)容積也有差別 ， 所以很難給出典型的測(cè)試規(guī)范。采用大型壓力釜的現(xiàn)代生產(chǎn)廠 ， 要對(duì)每一釜聚合物進(jìn)行測(cè)試，另 外還要測(cè)定干燥和混合后的產(chǎn)品 ， 以作比較。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科生 課程 設(shè)計(jì) 16 第 三 章 工藝計(jì)算 3． 1 聚合物料衡算示意圖 聚合釜沉析釜?dú)饬鞲稍锓序v干燥篩分包裝PVC水離心機(jī)水PVC明膠等空氣PVC水熱風(fēng)PVC空氣PVC水PVC水熱風(fēng)水蒸氣N a OH 溶液損失 PVC損失 PVC去母液池明膠N a OH水PVC 等VC水分散劑等VC水分散劑P P V C 等R V C M 圖 聚合物料衡算示意圖 年產(chǎn) 1 萬噸 PVC 糊樹脂聚合工藝設(shè)計(jì) 17 3． 2 聚合 物料計(jì)算 3． 2． 1 反應(yīng)各步驟損失量 聚合部分 粘壁、泄露、泡末夾等損失占 1%； 沉析部分 破壞低聚物及吹風(fēng)降溫?fù)p失占 1%； 離心部分 母液中帶走損失占 %； 干燥部分 飛揚(yáng)、旋風(fēng)分離及不合格物損失 2%； 提氣 VCM 回收率 95%