聚乙烯醇生产过程中的提产节能措施

文/查从元（安徽皖维高新材料股份有限公司）

一、聚乙烯醇的生成过程

聚乙烯醇（PVA）是一种无污染、易降解的重要有机化工原料，其性质受醇解度、聚合度和化学结构等影响，广泛应用于电子、液晶显示、汽车制造、医药等领域。根据原料来源的不同，聚乙烯醇的生成又可分为电石乙炔法、天然气乙炔法、石油乙烯法和生物质乙烯法，但四条路线后续聚合、回收、醇解和包装等工序相似。具体如下：以乙炔或乙烯为原料得到的醋酸乙烯（VAC）为聚合单体，甲醇为溶剂和链转移剂，偶氮或过氧化物为引发剂进行部分溶液聚合，而后通过脱除单体得到聚醋酸乙烯甲醇溶液送入醇解工序，在碱的催化下进行酯交换反应，经过粉碎、压榨和干燥得到PVA 成品，经风送至包装工序。聚合和醇解工序产生的废液，通过回收工序中的VAC 系统、甲醇系统、精甲酯系统和乙醛系统处理后，得到精VAC 和精甲醇回用，而高纯度的精甲酯和精乙醛用于外售。整个制备流程如图1 所示。该流程反应器、塔器数量多，造成聚乙烯醇行业能耗较高，影响着企业的发展。本文结合企业的实际，总结了聚乙烯醇生成过程中增产节能的方法，为行业发展提供了借鉴。

图1 聚乙烯醇制取示意图

二、提高PVA 醇解生产线的台时产量

聚乙烯醇的醇解度一般有78%、88%、98%三种，部分醇解的醇解度通常为87%～89%，完全醇解的醇解度为98%～100%。PVA 醇解主流工艺为低碱皮带醇解工艺，采用的静态混合器均混聚醋酸乙烯和碱甲醇溶液，而后在皮带上进行酯交换反应得到PVA 块状物，经过第一粉碎机和第二粉碎机粉碎成颗粒状后，由挤压机压榨后进入干燥机干燥后得到成品PVA。受限于聚乙烯醇树脂浓度和颗粒度大小等影响，醇解生产线的台时产量有进一步提高的空间。

1.提高完全醇解PVA 的产量

（1）提高树脂浓度和合格率。优化甲醇配比、引发剂添加率、反应时间及脱单塔吹入甲醇量等工艺参数，严格落实工艺对标运行，将树脂浓度由30%±1%逐步上调至35%±1%，保证合格率在92%以上。

（2）改造第二粉碎剂筛网，保证长时间运行。通过理论计算，设计加工出最佳开孔率的筛网并进行使用。结果发现，筛网改造后，第二粉碎机下料通畅，不再出现架桥现象，设备长时间稳定运行，运转率在98%以上。

改造后，完全醇解PVA（如1799）产量日均最高增加4 吨，由29 吨/天提高至33 吨/天，减少了回收母液处理量，从而节省了蒸汽等公用工程消耗，大大降低了PVA 的生产成本，经济效益显著增加。

2.提高部分醇解PVA 的产量

低醇解度PVA 由于醇解反应不完全，在干燥过程中会进一步反应析出废液，导致干燥机的干燥难度大、效果差，造成低醇解度PVA 的生产周期在15 天左右，而以下技术改造达到了提高产量和延长生产周期的目的。

（1）通过提高聚醋酸乙烯的甲醇溶液的质量浓度、优化醇解工艺参数，提高了醇解反应的完全程度。

（2）通过螺杆挤压机对粉碎后物料进行脱液的同时，加入清液，以起到清洗滤网防止堵塞的作用。所选清液优先采用通过干燥机对脱液后物料进行干燥时（即干燥单元）所产生的蒸汽冷凝后的冷凝液，以使物料得到充分的循环利用。

改造后，台时产量由18 吨/（台·天）增加至22 吨/（台·天），生产周期由15 天左右延长至约45天，其中PVA-1792 生产周期延长至45 天，PVA-1788生产周期延长至40 天，有效避免了滤网的堵塞，减少了螺杆挤压机及干燥机的清扫周期，提高了产量和开工率，降低了生产成本，保证了生产的连续性。

3.提高精制醋酸甲酯的产量

（1）回收精醋酸甲酯系统的设计产能为150 吨/天，消耗蒸汽为12 吨/小时，不能满足现分厂PVA 母液中的甲酯回收的需要且生产成本较高。分厂进行技术攻关，一是调整加压塔的回流比；二是调控加压塔釜温与中温、釜温与下下中温的温差，将其作为直接判断甲酯质量是否合格的依据。优化后精甲酯日产200 吨以上，消耗蒸汽仍为12 吨/小时，吨精甲酯蒸汽消耗由1.93吨降至1.44 吨。

（2）回收乙醛塔釜料送原料工序储槽，待储槽液位上涨到一定高度时，回收精醋酸甲酯系统停车，将储槽料搭加到回收第一精馏塔生产粗甲酯对外销售，但因粗甲酯售价低，导致PVA 副产品收益低，造成PVA 成本上升；企业集思广益，改变乙醛塔釜料送出方式，直接配管至第一精馏塔加料管线，变粗甲酯为精甲酯，产品质量完全达到企业标准，从而增加了精甲酯产品的产量和附加值。

三、PVA 生成过程中的节能措施

回收工序主要的任务是将醇解母液中的甲醇、醋酸甲酯和醋酸钠等提纯回用或外售。该工序的精馏塔多，且操作温度高低不一，是最重要的用能单元。热耦合精馏技术是一种既节约冷却水又充分利用热量的技术，因此，利用热耦合技术是回收工序降低PVA 生成能耗的重要措施。

（1）在醋酸甲酯系统中，精甲酯精制塔是正压塔，塔顶蒸汽未经冷凝冷却器，而是依靠塔顶压力进入精甲酯浓缩塔再沸器，加热精甲酯浓缩塔塔釜物料，与塔釜物料换热后进入回流罐。而精甲酯精制塔釜高热液体进入换热器，与来自浓缩塔测采液换热后进一步冷却后送往罐场待售，而加热后的测采液进入精制塔进行分离，可节约蒸汽120 吨/天。

（2）在聚合三塔中，调整优化工艺参数，使其顶部产生带压蒸汽，直接进入回收第一精馏塔再沸器，加热塔釜物料，换热后进入回流罐，可节约蒸汽216 吨/天。

（3）回收工序四塔再沸器蒸汽换热后的高温蒸汽冷凝水，进入乙醛浓缩塔再沸器，用于塔釜物料加热后送动力分厂，可节省蒸汽12 吨/天。回收工序精甲酯精制塔再沸器蒸汽换热后的高温蒸汽冷凝水，作为醋酸乙烯精制塔再沸器热源，与塔釜醋酸乙烯物料换热后作为乙醛塔再沸器热源，加热塔物料后作为冷凝水使用，可节省蒸汽29 吨/天。

通过以上措施不仅节约了精馏塔热量冷却所需的循环水，而且节约了冷料加热所需的蒸汽使用量，大大降低了PVA 生成过程中的蒸汽消耗。

四、结语

PVA 生成过程中，通过工艺优化、技术改造和热量耦合有效提高了装置的产量并降低了蒸汽的消耗。其中：PVA 增产约4 吨/天，且延长了生产周期；节约蒸汽约400 吨/天，节能效果显著，为企业带来了可观的经济效益。