氯乙烯聚合产生粗料的预防措施

2015-01-29赵峰

中国氯碱 2015年9期

赵峰

（内蒙古联丰稀土化工研究院，内蒙古乌海016034）

目前，70 m3以上的大型聚合釜已在PVC 行业普遍采用，其优点是：（1）PVC 树脂产品质量均一性提高；（2）装置的占地面积减少；（3）企业建设投资费用降低；（4）装置生产管理费用和维修费用降低。同时，随着DCS 技术的不断完善，聚合生产过程的安全性、稳定性也得到了保证。

从实际控制看，采用大型釜出现事故后造成的危害也大，尽管DCS 提高了过程控制的同一性，但同样出现异常时极有可能是连续性、大批量的。现有的聚合过程普遍设有粗料预警系统，一般认为产生粗料的可能性不大，事实上，从行业生产情况并结合内蒙古乌海化工有限公司（以下简称乌海化工）过去几年的生产实践，在PVC 聚合过程遇到了不同形式的粗料和聚合反应爆聚现象，这不但给企业带来了巨大损失，而且也给正常生产造成了极大的影响。

1 聚合基本工艺

1.1 生产工艺

配料工序按相关技术要求将物料配置完毕后，由仪控工按给定的配方向聚合釜入料、反应，最终待压降达到工艺要求时加入终止剂出料，未反应的氯乙烯经回收装置去回收单体贮槽。

1.2 入料及控制方式

（1）所有的物料先行配置成溶液，再分析其浓度后输入入料程序设定栏。

（2）对各种不同的物料分别配有相应的入料泵及流量计，单体及纯水均采用双流量计。有的企业还装有称重槽用来对流量计校核。

（3）在程序设定中对加料泵、流量计、主要物料阀门均有提示设置，以利于控制人员直观地掌握现有进度。

（4）等温入料完毕送达体系即达正常反应温度，系统切换至反应状态，循环冷却水开启。

（5）反应过程依参数设定温控可调至自动状态，特殊情况时可切换至手动进行处置。

（6）反应出现压降并达设定值时加入终止剂，出料时系统有出料泵，一并开启回收系统。

（7）出料过程有冲洗设置以确保出料彻底、干净。

（8）系统设有涂布装置依设定喷淋涂布，但涂布液的冲洗排放需经放尽阀观察。

2 产生粗料的几种现象

聚合的过程控制设定己基本达到了全方位监控，但实际生产中仍旧存在粗料或异常现象的发生。

2.1 流量计不准

单体或无离子水流量计不准对聚合入料的危害是相当大的，多数出现粗料的原因也发生在这个环节，流量计不准有可能造成水油比失调，严重偏离生产配方等，对此应予以高度重视。

（1）原因分析

对流量计首先要确保其按技术参数要求进行安装，实际生产中出现问题的主要原因有。

a.因安装不合理造成加料过程中振动大，从而导致误差大，且易损坏而造成偏差增大进而发生事故；

b.系统产生的自聚物进入其中并卡死，会使显示值偏离实际值。

（2）预防措施

a.对安装的流量计要进行有效的固定，决不允许使用过程中产生振动现象，日常要加强对流量计的维护工作；

b.对流量计要定期进行校验。由于主要物料加料一般为双流量计，当2 个流量计同时出现偏差时要及时分析，同时，可将软水或单体贮槽的液位通过计算自动生成，将生成值与流量计加料值相比较，以判断是否出现问题再作处置。最终查清原因对其校正或修复。

2.2 无离子水质异常

实际生产中，无离子水往往不为人们所重视，出现问题后由于是事后分析，对水质的影响往往无法确认，事实上水质异常是产生粗料的一个重要原因。

（1）原因分析

一般情况下，造成无离子水波动的因素有2 个。一个是正常生产渠道的无离子水，在制作过程中若以树脂交换法，则会在对树脂酸洗、碱洗或系统冲洗时由于操作不当造成水质异常，要么呈酸性，要么呈碱性；另一个来源是干燥加热片的蒸汽冷凝水，由于其品质较高，目前PVC 企业基本上将其用于聚合投料生产，而且正常情况下其不会对聚合反应造成异常。但乌海化工自产蒸汽中加有Na3（PO4），同时还向蒸汽中刻意加入氨水使其呈碱性以达到保护管道和设备的目的。当这部分冷凝水用于生产中就会造成最终加入聚合釜中的无离子水严重偏碱性，其对分散剂的性能会造成破坏进而可能产生粗料。更为严重的是一旦用其来配制分散剂将有可能造成重大质量事故发生。

（2）预防措施

乌海化工过去相当长一段时间使用蒸汽冷凝水，时常发生质量事故，后经分析对其停用后彻底消除了这类事故。

对生产中的无离子水要严格进行检测并作好记录，特别是对交换树脂的处理过程中严加监控，通常对其酸碱度、电导率应专人测定。对非正常途径来的无离子水要认真分析，且不宜用于聚合系统，并应对其制定相关的操作制度，以防因人员变化而造成混用。

2.3 分散剂异常

（1）原因分析

分散剂出现异常主要表现在以下几个方面。

a.因分析浓度偏差较大而出现大批量的产品质量异常。由于配方设定后其用量的绝对值是自动生成的，浓度的极小差异会最终导致加入量的较大差异；

b.配料工将不同的分散剂混配。通常情况下由于许多企业只有一个配制槽，对不同的分散剂配制好后放入相应的贮槽中，但曾出现过配制人员因配好的分散剂液位受限而将剩余的混放，从而造成质量异常乃至粗料的产生；

c.分散剂质量异常。主要表现在因其贮存不当而出现结块现象。

（2）预防措施

a.对配制好的分散剂在分析浓度时宜作两三个平行样进行比较。同时，技术人员要根据配料情况进行推算以确定所配分散剂的基本浓度，从而为最终分析提供参考；

b.加强对配料工的管理和培训，特别是不同物料的性质对配料人员要针对性地予以强化。曾有配料工从事过聚合仪控，错误地认为几个分散剂最终还是要加入到聚合釜内，所以每当发生贮存受限时就将其放入另一贮槽，后经培训才消除了这一行为；

c.配制过程中要严格进行过筛，发生结块或质量异常立即停用；

d.由于季节性差异对分散剂的用量应及时调整，地区温差会导致配制的分散剂实际使用效果存在差异。

2.4 阀门内漏

尽管聚合过程按初始模块、控制模块、人工干预模块、故障/误差处理模块和结束模块的程序有较为详尽的设定[1]，但阀门内漏现象在实际生产过程中则普遍存在，而且比较难以判定，从而使设置的模块产生虚假实施，由此造成的粗料现象。常易出现内漏的阀门主要有热水入料阀、釜底出料阀等。

（1）原因分析

热水入料阀由于其温度一般在80 ℃以上（70 m3聚合釜设定温度83 ℃左右），内部采用聚四氟密封，这种材料通常情况下耐腐蚀性、密封性均较好，但其最大的缺点是耐热性差，其线膨胀系数在20～60 ℃下就达1.03×10-4/℃，随着温度的升高，其耐热性变差。为了开关方便且易于控制，入料阀通常为球形阀，主要依靠内部的一对密封圈，频繁的开启加料受热，使其寿命大受影响，一般只能使用三个月左右，若发生内漏现象极有可能使热水内漏至其他釜内，从而使聚合加料异常而产生粗料。

（2）预防措施

热水入料阀内漏在行业内普遍存在，有单位曾与科研单位合作开发热水入料专用密封材料，但没有实质性的进展。实际生产中通常为事后检查，往往已对生产造成了损失。同时单体入料阀、聚合釜出料阀也易出现内漏情况，对此可采用超声波检测仪或阀门内漏检测仪。

这2 种检测仪都是将内漏产生的信号经过仪器处理，转变为可以听见的声音信号，从而发现阀门的内漏并加以处理。当然一旦对某个釜的阀门使用中明显认为存在异常，最有效的办法是停用并检查。

2.5 生产中的人为因素

人为因素是产生粗料的一大顽疾，这其中既有控制人员的因素，也有管理人员的因素。

（1）原因分析

a.生产人员引起的误操作。由于人员素质参差不齐，技术水平、工作经验差异较大，因此生产过程中的误操作时有发生。这其中有2 方面的原因，一个是现场巡检工引起的，因将关键阀门未操作到位，从而给主控带来误导。实际生产中就曾出现巡检工未将放尽阀关闭到位，在入料时发现后只是重新关闭继续投料而最终出现粗料；另一个是主控对控制过程中出现的曲线异常没有认真分析而继续反应最终造成粗料产生。

b.管理人员引起的。从实际生产情况看，现有70 m3以上的聚合釜粗料大多出现在反应的30～70min，这也是聚合成粒的危险期。在聚合反应过程中，正常情况下反应的搅拌电流曲线的微小变化可能是粗料己经产生，此时必须要作出快速的判断并采取措施才能将损失减到最小，否则最终会造成更大的损失。

（2）预防措施

对此应加强培训，制定严格的管理制度，坚持经常性地规范从业人员的行为；

a.定期根据不同的工种进行针对性的技术培训，提高从业人员的专业知识水平；

b.对从业人员的操作实行规范化管理，尤其是现场作业做好生产记事，针对生产过程中的异常现象采取逐级反馈制度，即使出现误操作，及时补救，尽量将损失降到最低；

c.在聚合的敏感反应阶段，一旦电流曲线异常而无法确定原因时宜采取回收以尽可能地降低控制风险。