聚氯乙烯项目聚合工艺和管道布置要求

（天能化工有限公司，石河子市，832000）李涛

聚氯乙烯项目聚合工艺和管道布置要求

（天能化工有限公司，石河子市，832000）李涛

详细阐述了聚氯乙烯聚合工艺设计的内容，具体涉及到工艺流程与每一个相关环节的控制，在此基础上，分析了聚合釜这一核心设备，主要包括其安装步骤与管道布置等方面内容。

聚合釜；工艺设计；聚氯乙烯；管道布置

聚氯乙烯（PVC）材料在我们的日常生活中经常使用到，其属于其中一种合成树脂，在诸多领域得到应用，例如医疗设备、电缆、管道等等，到现在为止，我国在所有的合成树脂之中，PVC产量排在第一位。按照用途，生产氯乙烯的均聚物过程中选择的聚合方法有所区别，一般包括以下五种类型：乳液、悬浮、本体、溶液和微悬浮聚合。本文主要研究PVC项目聚合工艺设计和管道布置相关问题。

1 聚合工艺设计

从流程方面进行分析，PVC的聚合工艺主要包括以下几步：

1.1 配制助剂

这个过程中，应当对以下几种助剂进行配制，具体如下所示：

（1）碱液：从整体上来说，调配的浆料应当为中性的，具体来说，能够通过碱液来将它的酸性降低，以这种方法使聚合物保持稳定，防止对管道与别的设备造成酸性侵害。

（2）引发剂：这种助剂主要负责引发聚合反应，配制过程中应当在专门的配制槽中。同时，使用专用加料槽来对加料量进行调控，使用以后还应当通过专门的洗剂对加料管线、加料槽进行清理，把剩下的料从冲洗水流向聚合釜里面，需要注意的一个问题是，冲洗的水量同样应当保持在加水剂量以内，以充分确保各次加料、配水的准确可靠。这种助剂的加料槽里面存在各种夹层与搅拌机，以确保它们完全混合。

（3）涂壁剂：使用这种助剂的时候，将其涂在聚合釜内壁上，可以避免聚合反应中设备内表面结垢。

（4）链转移剂：氯乙烯生产过程中，乙烯的K值随着聚合反应温度的升高而降低，然而，如果聚合温度相对较高，那么将会消耗相对较多的燃料，此时能够利用这种助剂来降低低K值聚合反应的需要温度，从而能够减小燃料的使用。这种助剂能够成品使用，无需自行调配，直接经由卸料泵将其添加至封闭的贮槽中，后者中配备了氮气保护装置，在加料的时候它可确保气密性与内外的气压平衡。

（5）分散剂

生产氯乙烯的时候，往往要适当调节其颗粒度，这个过程中将会使用这种助剂。添加这种助剂时，应当先在加料槽中称重，然后通过加料泵将其加到聚合釜之中，加料过程中还应当使用洗剂洗净加料槽与管道中剩下的分散剂，使它们流到聚合釜里面，对于总的加水量，冲洗过程中使用的水量同样应当考虑到其中，切实保证添加水量与分散剂的准确。

1.2 汽提废水

此过程中，主要是废水在流入收集池以前，通过汽提塔对其进行VCM单体的过滤与消除，通常情况下，此处所说废水是来自于VCM分离回收过程，除此之外，还包括各设置和管道的冷凝水，再加上每一个设备里面用来进行密封的水。

1.3 聚合反应

这个过程中使用的压力容器是聚合釜，它的里面包含着冷却隔层与搅拌装置，正如上文所述，聚合反应过程中，温度在很大程度上决定着氯乙烯的品质，将引发剂添加到聚合釜里面，通过这种方式来降低反应温度，从而能够生产出高品质的产品。另一方面，为较好的确保反应过程中温度处于稳定状态，应当通过循环的冷却水来进行降温。

聚合反应生成的聚氯乙烯和VCM比重有所区别，后者相对较轻，所以发生反应一段时间以后，聚氯乙烯与VCM两者将会出现分层现象，同时还会在分层面结垢，这样将对热量的传递产生负面作用，使得聚合反应不完全或温度不均衡而造成产物品质下降。因此，应当持续运行搅拌机，最大限度到确保热量的充分交换，使得聚合反应始终处于可控状态。

能够利用监测聚合釜里热平衡情况来了解反应状况，然后这种手段不太实用，通常情况下，生产过程中往往利用测定其中压力的改变来判断聚合反应状况。要是确定聚合反应非常彻底了，这种情况下，则能够添加上终止剂，接着聚合反应将终止，在此基础上，才能够出料。所谓出料，将将产生的PVP浆料挤到出料槽中，后者与聚合釜之间的管道中具备过滤拦网，能够滤出浆料中的许多块料不溶物。出料结束以后应当清洗聚合釜，还应当对涂壁剂进行涂抹，再次开展后续的聚合反应。出料槽中的浆料中有许多没有未完全反应的VCM，必须回收它们，然后把它们重新添加至聚合釜中反应，通过这种方法里提高VCM的利用率。一定比例的气态VCM能够在浆料回收过程中通过汽提塔进行回收，这样来减小其中的VCM浓度，在提高再利用率的基础上实现了VCM排放的降低，从而对环境的影响减小。值得一提的问题是浆料进入汽提塔之前必须首先将其破碎，防止对汽提塔产生破坏。

1.4 清洗冷凝器与聚合釜

设备长期运行以后，设备、管道里面那么产生许多树脂的堆积，同时，一般清洗方法不容易洗净。这样需要安装了高压清洗系统，最高水压为40MPa，还应当洗净搅拌器等器件。一般情况下，清洗站部署在聚合釜中，因冷凝器具有许多繁杂的结构，所以应当通过高水压来冲洗，通常使用45MPa则能够将其洗净。

1.5 冷凝水与蒸汽系统

（1）冷凝水系统：这部分主要负责冷凝并收集各个部位形成的高温蒸汽。一般情况下，PVP生产设备中形成的蒸汽具有相对较高的温度，同时还存在一定压力，能够通过凝液槽来进行冷凝处理，在此基础上，将其送至冷却系统，提供冷却水。

（2）蒸汽系统：清洗聚合釜过程中往往涉及到高压高温蒸汽，而并非直接应用高压水，清洗之后能够用于加热。

2 聚合釜的设备与管道布置

2.1 70m3聚合釜

我国大部分PVC生产商，特别是对于中小型公司，在实践中均通过70m3聚合釜来进行反应，同时该种设备的生产与应用比较成熟，所以非常可靠，且所需的成本相对较低，具有良好的经济效益。现阶段，单条生产线往往需要6台这样的设备，年生产能力达到120kt。

一般来说，该种生产线上要布置四部分设备：配料、聚合、浆料和汽提。其中，对于前者来说，其整体厂房为封闭式结构，往往为封闭的混凝土结构，由于聚乙烯具有易燃易爆的性质，因此必须做好通风措施。由于在聚合釜的吊装孔位置需要检修设备，因此管道应当安装在另外一侧；配料槽两侧分别是管道与加料口；下料过程中需通过管道的坡度来过滤，同时全部加料管道的形状应当集中布置，以便于快速控制。六个聚合釜尽可能的接近引发剂、分散剂的接口，并且还应与全部聚合釜保持等距离。

2.2 108m3聚合釜

伴随聚合工艺的急剧发展，逐渐推出更好的技术，而最好的当属日本智索生产的108m3聚合釜，其既有较高的产能，也能保证相对较好的产品质量，而且消耗相对较低，所以得到广泛应用。

拿当前最普及的108m3聚合釜来说，其年产能达到40kt，年产300kt的生产线包括八台设备。整体来说，其设备和厂房布置整体与70m3生产线大致相当，然而该种设备容积相对较大，其中包含平车（负责浆料的运送）与冷凝器。

不仅要满足70m3聚合釜的管道布设条件，而且还必须在新加的冷凝器的弯头部位配置上盘管与法兰，为维护与检修聚合釜与冷凝器提供有利条件；需要注意对于聚合釜来说，其进料管道的坡度必须超过5%，具体来说，根据运输的物料类型来采用相应的阀门型号，应当尽可能的就近布置每一个进料开关，以便于对其进行控制。

3 小结

综上所述，近年来聚氯乙烯在各个领域得到广泛应用，医疗卫生、管道等各个方面，同时对其产能与质量提出了一系列新的更高的要求，此外，国家以及广大人民群众对于环保的要求日益提高，因此，需要不断优化聚合工艺，这就使得高产能的108m3聚合釜生产线日益普及。为充分发挥新技术、新工艺的优势，相关设计和操作人员应当细致深入的探讨生产经验，为聚氯乙烯生产的安全运行提供坚实的保障。

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TQ325.3

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1008-0899（2017）02-0044-03