PVC聚合装置工艺运行总结

陈勇江，张玉永，刘 凯

（新疆圣雄氯碱有限公司，新疆 吐鲁番838000）

1 PVC生产装置简介

新疆圣雄氯碱有限公司（以下简称“圣雄氯碱”）50万t/a PVC分为两期，一期25万t/a PVC生产装置于2012年建成投产，二期25万t/a PVC生产装置于2016年建成投产。目前装置运行正常，该装置采用137 m3大型聚合釜，该聚合釜在运行过程中较为稳定、树脂颗粒形态均匀，各项指标均在优级品范围内。

圣雄氯碱PVC聚合装置生产工艺流程分别为助剂单元、聚合单元、汽提回收单元和干燥包装单元；137 m3聚合釜内冷、热无离子水与单体（新鲜单体与回收单体按比例加入）按照指定水油比同时入料，同时分散剂按照配方指定量加入，当单体、无离子水入料完成后加入引发剂开始反应，反应过程中由于单体不断转化为PVC树脂，导致聚合釜内物料体积收缩，粘度逐渐增加，传热系数不断减少，为防止此现象出现，在聚合釜反应过程中由聚合釜顶部加入冷无离子水（聚合釜二次注水），弥补聚合釜内物料收缩体积情况，随着聚合反应进行，聚合釜内压力不断下降，当聚合釜压力降到指定值时，标志着聚合反应结束，系统自动加入终止剂终止反应，随后由出料泵将浆料输送至浆料槽内（浆料槽内加入消泡剂）由浆料泵输送至汽提塔内进行汽提回收、离心脱水、干燥、包装，未反应的VCM单体由压缩机压缩后经冷凝器冷凝后进入回收单体储槽再次利用。

2 137 m3聚合釜工艺优点[1]

2.1 助剂自动化入釜、精细化管理

聚合反应所用分散剂、引发剂、涂壁剂、消泡剂、终止剂均配置成一定浓度的溶液按照规定时间、流量、累积量自动入釜。另外，圣雄公司通过精细化控制，在保证PVC树脂质量良好的情况下，不断摸索，不断优化调整聚合釜助剂用量，将聚合助剂用量控制在最优范围内，达到节约成本的目标。

2.2 137 m3聚合釜搅拌系统对树脂颗粒形态的重要性

137 m3聚合釜采用底置式搅拌装置，并在搅拌减速机与搅拌电机之间增加液力变矩器，通过调整液力变矩器降低电机与搅拌之间的扭矩，最大限度降低以往聚合釜在运行过程中搅拌晃动问题。137 m3聚合采用三层两叶平搅拌，该搅拌转速通过液力变矩器的开度调整，DCS程序内设定液力变矩器开度，搅拌转速通过液力变矩器开度调整在一个定值，氯乙烯单体在复合分散剂、聚合釜搅拌剪切力的双重作用下分散为均匀的小液滴，在复合引发剂的作用下进行聚合反应，生产出的PVC树脂颗粒形态较为均匀。聚合釜温度由DCS程序控制，通过串级调节，保证聚合温度在规定范围内，防止聚合过程中PVC树脂的转型，易于加工成型。

2.3 涂壁工艺

圣雄氯碱137 m3聚合釜在釜顶两侧180°安装2台喷淋阀用于涂壁与冲洗，涂壁剂与蒸汽通过高压喷射均匀地在釜内雾化粘贴在釜内壁，达到涂壁效果；设置程序使二次涂壁从釜底部通入蒸汽将喷淋阀喷涂后落入釜底的涂壁剂再次沸腾、雾化，充分达到涂壁效果，延长聚合的利用率。

2.4 冷热无离子水混合入料

137 m3聚合釜采用冷热混合无离子水入料技术，在冷热无离子水泵出口通过串级调节无离子水入料温度，保证聚合釜内物料温度在一定范围内，避免了冷、热水单独入料时衔接不恰当导致PVC产粗料或鱼眼超标的风险，并且在无离子水、单体管线上加装双重质量流量计，按照指定流量加入聚合釜，保证入釜料计量准确、均匀，有利于聚合釜的稳定运行，冷热脱盐水混合均匀进入聚合釜在搅拌的作用下与单体充分接触后，由DSC程序投串级调节，按照SG-5型PVC树脂聚合温度进行聚合。整个反应聚合釜温度、压力均由DCS程序控制并自动调节，保证了装置的稳定性，避免人为因素的影响造成聚合反应不稳定。

3 汽提工艺优化改造

圣雄氯碱汽提装置原设计配套2台筛板塔，在实际运行过程中发现筛板塔筛孔大，蒸汽消耗大，自动化程度低；为进一步优化工艺实现节能降耗，该公司引进先进的溢流堰板塔技术，溢流堰板的应用提升了装置的自动化水平。原筛板塔开车初期冲洗汽提塔时需要人员手动进行，而溢流堰板采用自动冲洗操作，方便员工操作。并且每层塔盘设计由塔盘自动冲洗，保证蒸汽顺利通过塔孔与浆料充分进行传质传热，塔顶控制为微负压，进一步提高PVC树脂的脱析。此技术的应用，不仅提高装置的自动化水平，且进一步降低汽提回收蒸汽单耗与PVC树脂残留，溢流堰板塔PVC树脂残留对比见图1。

图1 溢流堰板塔引进前后PVC树脂残留对比

3.1 溢流堰板塔运行过程注意事项

溢流堰板塔每半年要检查一次塔盘运行情况，因为，随着装置运行塔孔存在微小的堵塞情况，如果不及时清洗，导致蒸汽穿透力下降影响PVC树脂残留，还会增加蒸汽耗；溢流堰板塔塔底温度不易控制太低或太高，温度太低导致PVC树脂颗粒脱析困难，温度太高会导致PVC树脂高温分解变色，经过多次试验最终将塔底温度控制在95～110℃。

4 旋流干燥工艺[2]

圣雄氯碱PVC树脂干燥采用传统的旋流干燥工艺，此工艺流程简单，PVC树脂浆料由离心机进料泵输送至离心机后，经过离心机高速旋转脱水后将PVC湿树脂由螺旋输送器均匀输送至直流干燥塔内与热空气充分接触进行干燥，经过干燥塔干燥后树脂含水一般在3%～5%，此时树脂经过旋风分离器后进入旋流干燥床进行二次干燥，达到树脂水分要求后由罗茨风机输送至包装工序进行包装，此工艺最大优点在于树脂在干燥床及干燥塔内停留时间短，水分蒸发快，有利于保证树脂的水分。

5 母液水工艺改造

圣雄氯碱干燥装置离心机经过高速旋转后利用离心力作用将PVC浆料中的母液水脱出，脱出的母液水经过三级沉降后一部分收集至母液水槽用于聚合釜及各工序管道设备的冲洗，达到重复利用的效果，另外一部分母液水原设计直接送入生化处理，后期在装置运行过程中发现母液水温度较高，有充分的利用空间，经过现场实际勘察后将聚合釜入料热脱盐水由直接蒸汽加热改为先用母液水换热后再用蒸汽加热至指定温度，在充分利用母液水余热的同时节省蒸汽用量，改造后，截止目前装置运行正常。