氯乙烯单体质量对PVC树脂白度的影响及改进措施

梁寅祥，聂方超，刘 伟，李少军

（陕西金泰氯碱化工有限公司，陕西 米脂 718100）

陕西金泰氯碱化工有限公司（简称金泰氯碱）二期聚氯乙烯项目自2014年建成投产后，所生产的SG-5型PVC树脂白度指标时常达不到国际标准的优等品标准。SG-5型PVC树脂的国际标准为白度（160℃，10 min）优等品≥78%，一等品≥75%，合格品≥70%。而金泰氯碱生产的PVC树脂的白度主要75%～77%，最低时达到74%，严重影响了产品的质量等级。部分产品白度的检验结果见表1。

1 影响PVC树脂白度的因素

1.1 氯乙烯单体质量对PVC树脂白度的影响

氯乙烯单体质量对PVC树脂的热老化白度有着非常重要的影响。在水存在的情况下，氯乙烯会发生分解，产生盐酸，腐蚀管道，从而产生铁离子，铁离子可以使氯乙烯与氯化氢反应生成1，1-二氯乙烷，从而增加氯乙烯的单耗，其反应为：

氯乙烯中水含量越高，水解越严重，对设备的腐蚀也就越严重，铁离子的含量就越高，氯乙烯单体中又不可避免含有微量的氧，铁离子的存在促进了聚合系统中氧与氯乙烯反应生成过氧化物，过氧化物的存在又反向促进氯乙烯的水解。

氯乙烯单体如果显酸性或者铁含量高会严重影响PVC树脂的白度。铁离子会使聚合后的树脂色泽变黄或者成为黑点。氯乙烯单体中的铁一般以离子型铁的氯化物和铁的氧化物两种形式存在，微量的铁离子或者氧化物就能催化脱氯化氢，使聚合后的PVC树脂的耐热性能下降，严重的还会影响树脂的外观、色泽，产生黄料或者粉料。所以提高氯乙烯的单体质量，降低氯乙烯单体中的含水量，对PVC树脂的白度有着重要作用。

表1 PVC树脂白度的检验结果

1.2 除盐水质量对PVC成品白度的影响

除盐水中如果含有铁离子，也将对PVC树脂的白度产生影响。

1.3 聚合温度对PVC成品白度的影响

PVC树脂的热老化性能的高低，最主要取决于其自身的分子结构。聚合温度决定了聚氯乙烯的分子质量，一般情况下，聚合的温度越高，所得的树脂的分子质量越低，树脂的热老化性能就越差。

1.4 聚合转化率对PVC成品白度的影响

聚合转化率是影响PVC树脂热老化性的又一因素，转化率越高，PVC树脂的产量就越高，当转化率达到80%后，如果继续聚合，PVC分子中不稳定结构的比例会不断增加，PVC树脂的热老化性能下降。因此如果把聚合转化率控制在80%左右出料，既不会影响树脂的产量，也能很好的控制产品的白度。

此外，汽提、干燥温度、反应时间，聚合反应过程中添加的引发剂、分散剂、消泡剂、终止剂的种类及用量也会对PVC成品的白度产生影响。

2 通过提高氯乙烯质量来提高PVC树脂白度的措施及效果

在传统的电石法氯乙烯生产工艺中，为除去氯乙烯气体中夹带的氯化氢等酸性物质，都设计有碱洗过程，碱洗后的氯乙烯气体中含有饱和的水雾，因此在进压缩机之前要进一步除去水分。

金泰氯碱氯乙烯合成工序二期项目在氯乙烯进压缩机前采用机前预冷器加机前除雾器的脱水工艺。机前预冷器以7℃水作为冷介质，可以将氯乙烯气体的温度降到10℃以下，使氯乙烯气体中夹带的水雾冷凝成液态，从预冷器底部排掉。经过机前预冷器的氯乙烯气体除去一部分水分后又经过2台并联的机前除雾器除雾，最终在进入氯乙烯压缩机时的氯乙烯水含量将下降到1 100×10-6～1 500×10-6。氯乙烯气体经压缩机压缩后，压力在0.50～0.60 MPa，气体温度升高到70～90℃，先经过机后空冷器初步冷却后，再经过全凝器冷却，冷却后的温度将下降到10～20℃，此状态下的大部分氯乙烯及水蒸气将液化，液态的氯乙烯再进入水分离器，由于氯乙烯和水的密度不同，在水分离器中会分层脱水。最终，在经过成品冷凝器后氯乙烯的含水量将降至250×10-6。

但在实际生产过程中发现，这样处理后的氯乙烯的含水量在 600×10-6～800×10-6，没有达到控制指标，所生产的PVC树脂白度也没有达到优等品标准。经研究决定新增1套固碱干燥器装置，用来进一步降低氯乙烯单体中的含水量。

目前，固碱干燥器多使用片碱作为干燥剂，但由于片碱机械强度低，容易糊溶，设备阻力大，并且能耗高，严重时还会引起设备堵塞，影响设备使用寿命，增加操作人员劳动强度，还可能造成系统停车；而且片碱易破裂，造成片碱单耗增加。因为干燥剂的问题，多数企业不使用固碱干燥器。

金泰氯碱通过研究，采用了球状粒碱作为固碱干燥器的干燥剂，该粒碱呈椭圆状，长度为25～30 mm，厚度约10 mm左右，具有吸水性强、持续周期长、使用效率高、不易破损等特点。固碱干燥器设置在成品冷凝器后，进单体储槽之前，2台并联，1用1备。从成品冷凝器出来的氯乙烯单体进入固碱干燥器底部，与干燥剂充分接触除去里面的水分，干燥后的氯乙烯单体从固碱干燥器顶部流出，进入单体储槽。干燥剂在充分吸收水分后形成碱液，碱液定期从干燥器底部排放至废碱槽，通过废碱泵打至碱洗塔循环利用。原有的固碱干燥器经常会出现固碱干燥器放碱管道堵塞现象，在使用半年后，因管道碱液结晶，堵塞比较严重，从而导致固碱干燥器内的碱液无法排出，需要人工清理固碱干燥器内未完全溶解的固碱，风险较大。金泰氯碱在原有固碱干燥器的基础上，在设备的下封头处增加蒸汽管道，该管口在设备外为DN25，进入设备后变为DN100，管道正对固碱干燥器放碱管口。当放碱管道堵塞后，打开蒸汽管道利用蒸汽进行吹扫，在固碱干燥器内部固碱消耗完之后，定期添加固碱，设备内不再需要人工清理。

目前该设备已投运一年多，运行正常，可以有效的将氯乙烯单体的含水量控制在200×10-6以下，除水效果良好。PVC树脂的白度基本保持在80%以上，达到优等品标准。

3 结语

在VCM生产工艺中，通过在成品冷凝器后增加固碱干燥器，可以有效将氯乙烯单体的含水量控制在200×10-6以下，降低氯乙烯单体的水解反应，提高PVC树脂的白度。