浅析甲基氯化锡合成过程中节能环保控制方法

幸响云　花蓓

【摘要】：通过对日常工作中锡化反应现场来看，硫醇甲基锡生产系统中，通过一些基础操作总结，发现有些批次反应温度不稳定，反应时间过长，反应不彻底，能源消耗大，废底料增多，成本高，中间体浓度不稳定，影响了产品的质量。锡化反应操作方法直接影响生产效率，每年产量达万吨产量，这对公司节能环保方面带来了巨大的压力，几个关键环节直接影响节能环保问题，可改进创新。

【关键词】：反应原理；反应过程；存在的问题；分析问题；解决问题；节能环保

前言

甲基氯化锡是二甲基二甲基二氯化锡与一甲基三氯化锡按一定比例组成的混合物。是制备甲基锡的中间体。甲基锡是优质的PVC用热稳定剂。硫醇甲基锡生产运行中，为提高生产运作效率，从生产过程控制，寻求一套更有利于锡化反应控制方法，使锡化反应更彻底，锡直收率更高、产品质量更好，更节能环保。在确保安全的前提下生产出优质的甲基氯化锡中间体。同时，锡化反应是硫醇甲基錫生产过程中最重要的环节，反应控制的好坏直接影响硫醇甲基锡生产产量和产品质量，直接影响整个锡化工产业节能环保问题。因此，控制好锡化反应是硫醇甲基锡生产过程中最重要的一项工作。

1、锡化反应原理

Sn+2CH3Cl→（CH3）2SnCl2

（CH3）2SnCl2+SnCl4→2CH3SnCl3

2、锡化反应过程

甲基氯化锡中间体混合物的制备过程，在带有搅拌装置的压力容器釜加入一定量的锡和EA3，升温至200℃左右，缓慢通入CH3Cl气体，保持釜压在1—1450KPa以下，随着反应的进行，CH3Cl逐渐被消耗，压力下降，此时间歇式补给CH3Cl，使得反应持续进行，温度在222℃左右进行反应，直至压力下降缓慢或不再下降，歧化5小时，进行降温至180℃左右，釜内压力为850KPa，压料至蒸馏釜内进行蒸馏提纯，用污水处理后的回收水作溶剂，合成甲基氯化锡中间体。

2.1进行锡化反应应先注意以下几点

（1） 在停车状态下，锡化釜上的所有阀门都处于关闭状态；

（2） 锡化釜在准备升温生产前，必须检查整套生产系统相关设备是否安全完好，各控制系统处于连锁投入状态，管道电热带通电保温温度在150℃左右，防止管道和管口阀门堵塞，同时锡化釜搅拌器的冷却水系统运行正常；

（3） 锡化反应成功的基本条件：锡化投料前，釜中不能有水分和空气。锡化釜必须干燥，必须抽尽空气。

2.2 投锡原料和EA3

（1）投锡粉时，锡化釜内温度控制在180-183℃左右，最好在180℃，而且锡化釜的放空管和蒸馏釜的放空管保温正常；

（2）检查缓冲罐、吸收罐的液位，溶解釜里是否有水，一切到达标准后，启动溶解釜下的循环泵；

（3）启动锡化釜搅拌器并调节搅拌速度达到要求值；

（4）启动真空系统，打开吸收罐上的真空阀、蒸至溶的放空阀、锡至蒸放空阀、对锡化釜进行抽真空，其他阀门处于关闭状态；

（5）当锡化釜中的真空度达到要求值时（微负压- 20KPa以上），打开锡原料加料口，把准备好的锡原料按要求缓慢、均匀加入锡化釜内，不能前快后慢，锡原料在釜内堆积，搅拌受力不均，导致搅拌振动，根据实际情况，控制在15min左右；

（6）如果需要加EA3，则当锡原料加到还剩45Kg左右时，把EA3和剩余的锡原料均匀加入釜内，加料完毕后，关闭锡原料进料口，放空阀及相关阀门；

全面系统地对设备运行情况进行检查，一切正常后方可进行锡化反应。

3、锡化反应阶段常出现的问题

从图1是锡化反应实际曲线，此批反应是一批典型的操作控制上出现问题的，反应是不彻底，温度大起大落，出现超温现象，甚至出现反应中断现象。

首先，投料时油温没升到相应的温度，锡化釜内的温度只有165℃，温度偏低，投料结束时，锡化釜内温度只有171℃就开始进气，由于起始温度比较低、进气较大，所以前期升温比较缓慢，压力随着进气量的增大而不断上升，这时进入的EA1并未反应，只是增加了釜内的压力，而操作人员认为反应时间到了就盲目的加分配剂，反应温度会升高，但反应并没有真正引发，只是一种假象，此时通冷却水，反应温度仅升高一小段就会往下降，导致本来起始温度就低的反应釜内温度更低，此时采取加热措施，这样加入的分配剂在相应的温度开始引发反应，而这时反应温度会迅猛上升，本来釜内压力就高，导热油温度又高，此时即使通冷却水、关进气也来不及，出现超温现象，导致整体反应较慢。温度不稳定，歧化反应温度又偏低，反复加热，控制不当，油温高，锡化釜内的压力高，温度高，歧化又出现超温，浪费大量的时间，这一切操作控制就造成此批反应不彻底的原因。每一批反应都不一样，这就要求我们从每一个细节做起，对反应要有预见性，杜绝误操作。

3.1分析存在的问题

（1）现场操作不当，导致堵管现象，耽误正常生产，清通管道时污染环境；

（2）操作人员对反应趋势判断不准确，通冷却水时机拿捏不准，反复加热，能源消耗大；

（3）反应釜搅拌出现振动、损坏现象、反应中断、反应不彻底、维修搅拌时污染环境；

生产过程中每一个反应细节都相当关键，一旦出现操作上的失误，就会延长反应所用的时间，浪费大量的生产成本，直接影响锡化反应的生产效益，造成环境污染。

3.2解决问题

（1）质量管理员在锡化工序对员工现场操作进行监督，并向车间汇报，制定相应的惩罚制度。对于因操作失误而造成压料管道堵塞，阀门内漏不及时更换的；溶解釜加水量如果把水加多或加少，并没做好相应的记录的；生产系统内如果在交接班时，有阀门未关或者误操作的；压料或者蒸馏时如果发现吸收罐中液体看不到的等情况；给予处罚。

（2）锡化反应波动较大，不稳定，操作人员责任心不强等问题，由工序长负责监督，加强各班组与车间的联系沟通，制定控制相关反应的最佳方法；锡半球由当班班长在投料之前负责检查物料是否达到工艺要求，是否有杂质，是否有块状，导致堵塞阀门，若出现问题，立即返回原料房进行处理。对EA1、分配剂由材料员负责，确保使用优质的物料进行生产，对于分配剂的加入，根据反应情况，按时按量进行，确保准确无误。

（3）在锡化工序主要针对锡化反应控制不当，反应趋势判断不准现象，制定相应的培训计划，进行一对一的师带徒现场操作培训，杜绝因反应不完全、超温结块导致搅拌振动，通过不定期的组织会议对各个班组成员进行强化培训，不断总结在反应过程出现异常现象的原因，根据现场反应的情况采取更佳适合的方法；采取岗位大练兵，提升员工的专业知识和操作水平，增强每一个员工的责任意识，提高员工的工作积极性。

以上方法结合实际生产过程中，取得了明显的成效，使得设备保养和安全生产上都有很大的保证，提高了生产效率。

4、数据曲线分析

2017年8月对生产现场某批反应数据曲线进行分析：

从图2記录反应数据曲线来看，这批反应比较理想。

首先，投锡原料时，温度、油温都升到相应温度。锡化反应前1.5小时是比较关键，进气量不要过大，有反应迹象时，加入分配剂，温度在222℃左右，釜内压力在500KPa左右，进入前期反应，用进气量，冷却水来控制锡化釜内反应温度，锡化反应是放热反应，反应自始至终进气量不能间断，前期反应过程中一般不启停导热油系统温度，前3小时锡化釜内压力保持在850KPa左右，EA1消耗350L左右，进入歧化状态，反应温度保持在222℃左右，不能过低，锡化釜内压力保持在1350 KPa左右，4小时的歧化时间，共消耗EA1在520L左右。这批锡化反应就比较理想，反应完全、彻底，能耗、成本低，节能、环保。

结论

要真正把握上述的关键环节，关键还是靠人，从人员素质和操作技能提升上下功夫，确保投入的锡原料彻底反应，防止其残留在锡化釜内，导致搅拌振动。在蒸馏釜、底料罐中残留，减少废底料量，污染环境，提高了锡直收率。这样既节约了水电，又提高了生产效率，每一批反应都要在反应变化中处理好每一个细节，才会有利于锡化反应，一批操作好的反应比控制不当的反应可多消耗EA150L左右。一批理想的反应，汽化釜内的压力、液位、锡化釜的温度、压力、遵循“三平一斜原则”这就要求员工要有相当高的操作水平，杜绝在反应过程中出现锡化釜内压力高、温度高、釜外油温高“三高现象”，这样就会出现超温、超压现象，导致出现安全事故，影响产品的质量。有些细节完全可以人为控制的。要带着细心、用心、责任心去处理好每一个关键点，降低生产成本，从而提高生产效率。

通过以上的数据分析，只要不断探索、分析、总结、创新，我们有能力、有信心做好甲基氯化锡生产的各个环节，克服种种困难，达到了节能降耗、环保目的。促进清洁生产的新思路是我们追求的目标，从而为整个锡化工产业发展做节能环保技术保证。

【参考文献】：

[1]张光远，腾于发，闻生荣.二甲基二氯化锡和甲基三氯化锡混合物的制备.中国.1077196[P].1993.10-13

[2]刘松伟，吴广文.直接法合成甲基氯化物的工艺研究[J].化工中间体.2008.（10）.21

作者简介：幸响云.1983.男.云南.环保工程师.管理学士学位.现从事化工环保技术研究工作.花蓓.云南.化工工程师.工学学士.现从事化工技术研究工作。