悬浮法PVC 聚合辅助体系能效提升的研究与应用

郭海燕

（新疆天业（集团）有限公司，新疆 石河子832000）

聚氯乙烯性能优良，用途广泛，价格也较为低廉，其消费量约占世界合成树脂总量的30%，在全球产量仅次于聚乙烯的热塑性合成树脂。PVC 树脂的生产工艺有多种，根据其单体氯乙烯生产工艺的不同，主要分为电石法和乙烯2 种。目前，在全球范围内，乙烯法制PVC 为主导生产工艺，随着国民经济的快速发展，中国石油资源相对匮乏，油价不断攀升，导致石油化工下游行业生产成本增加，影响到乙烯法PVC 的生产。因中国电石产能丰富且电石供应链稳定，电石法生产工艺相对生产成本较低，同时，中国“贫油、少气、富煤”的资源结构决定电石法生产工艺还将在一个较长的时间里有较大的发展及创新[1]。

1 PVC 聚合技术特点

目前，生产PVC 的方法主要有悬浮法、 乳液法、微悬浮法及混合法4 种，其中以悬浮法技术应用最广。聚合技术的发展一直往大型聚合釜、先进助剂技术、先进防粘釜技术、高效能助剂技术、聚合辅助体系技术、单体回收技术、创新智能化自动控制技术等方向发展。各项主创技术中，大型聚合釜技术由70.5 m3、120 m3、200 m3全密闭式聚合反应釜代表了更高的技术水平，生产中单体残留较低，回收系统也较为先进。先进防粘釜技术中有独特的釜型设计、专用的防粘釜剂可以耐酸耐碱、反应中喷淋注水等技术达到防粘釜技术。高效能助剂技术中大多采用多元复合分散剂体系，特别是低醇解度聚乙烯醇分散剂应用，调料剂的使用，国产终止剂ATSC 代替进口双酚A 等技术的应用，都取得了一定的提升效果。聚合辅助体系技术主要是通过对聚合辅助系统建立模拟实验，变更投料提高聚氯乙烯树脂产量和质量的技术。单体回收技术目前主要由连续汽提塔替代釜式汽提技术，提升PVC 和VCM回收率，提高了产品品质和质量。创新智能化自动控制技术中大多采用DCS 集散控制系统或PLC 控制，在密封入料、出料、升温及温控方面有了更为完善的控制系统与操作程序，先进助剂技术大多采用国内外先进的助剂产品作为试验或生产的核心技术。现仅就聚合辅助体系技术可钻研的技术空间进行的研究与应用方面进行说明。

2 悬浮法PVC 聚合辅助体系技术提升思路与实施

悬浮法PVC 聚合辅助系统包括常规聚合生产所用软水、单体、辅助助剂的入料系统、喷涂系统、涂壁系统、出料系统、反应辅助系统等，通过对聚合辅助系统建立模拟实验，变更投料相关设计，达到提高聚氯乙烯树脂产量和质量的目的；更改出料工艺及参数，减缓管线震动降低安全隐患，在减少聚合辅助系统所需时间，提高聚合釜利用率，提升产量的同时优化树脂颗粒形态、粒径分布、吸油率、表观密度、疏松度、鱼眼等指标达到增产提质并降低安全隐患的目的。

2.1 软水与单体制约因素及提升实施

目前，悬浮法PVC 聚合密闭入料系统中软水、单体管线流量145 t/h，2.2~2.4 m/s，易挥发液体最高4 m，以下均为制约软水与单体流量的因素。

（1）软水、单体流量计及其调节阀全部为DN80管线约10 m；

（2）单体管线在聚合各楼层层面入釜管线约为DN100，每台约8 m，包括入釜管口为DN100；

（3）单体过滤器过滤面积受限，现过滤器总量面积为7.5 m2。

解决方案及实施：单体本身的性能所限制流速不易过高，加大软水、单体流量计管径为DN100，单体入料时间可缩短1.5 min，同时提高单体过滤器过滤面积，面积由7.5 m2增加到9.5 m2。

2.2 分散剂制约因素及提升实施

分散剂入料流量为2 300 ㎏/h，加入时间在12 min左右，制约因素，加料泵流量较小，难以达到分散剂加料流量扩容需求。

解决方案及实施：更换加料泵将加料流量由2 300 kg/h 提高到3300 kg/h，加料时间可以缩短2 min，2种分散剂加料时间合计缩短到4 min。

2.3 出料系统制约因素及提升实施

聚合出料程序中，将PVC 浆料由聚合釜底自动排入出料槽中，分别来自聚合釜、出料槽、泡沫捕集器的未反应的单体，通过压缩冷凝系统将其冷凝为液体后，进回收单体贮槽中用于下一釜加料。出料管线为DN150，调节阀为DN100，聚合釜出料流量为280 m3/h；全部出料程序启动（包括底阀及各阀门的开关）到停止约30 min。

解决方案及实施：提高出料流量至320 m3/h，相关技术人员做了试验与测试，并实时进行更改，更换出料调节阀和出料流量计，由原来的DN100 更换为管径为DN150 流量计和DN150 调节阀，出料全程约缩短1.5 min，现出料时间为28.5 min。

3 实施后效果分析

综合上述改造和工艺参数的调整，聚合釜出入料时间共缩短5 min。 全年平均每天安装31 釜计算，生产天数按照355 天计算，计算全年提高产能约2 500 t 左右。同时减少了单釜投料时间，单体泵、软水泵、出料泵、分散剂加料泵的运行时间，降低了能耗。减少出入料的辅助时间，增加了投料釜数，提高了聚合釜的设备的利用率，提高了产品产量。方案实施中将入釜单体过滤器更换为面积较大的过滤器，减少了滤芯次数的更换，节约材料，也降低了操作人员反复更换滤芯的劳动强度。通过对聚合釜出入料管线进行改造，缩短了工艺过程所需要的时间，资源利用效率得到最大限度的提高。设备利用效率的提高， 减少了生产过程中对环境造成的污染，对环保有利。

4 结语

此次悬浮法PVC 聚合辅助系统体系能效提升的研究与应用，最大限度地研究并利用了时间、能源消耗，大大降低了能源消耗，实现对各工艺步骤的时间优化调控。自成功投入运行以来，系统运行稳定，使聚合釜生产釜数得以提高。单位产品的平均能源消耗降低，有力的支持了整个大系统的节能减排计划，此外，由于工艺的优化，降低了设备维修时有害气体的外排，有利于生态环境的保护。