108m3聚合釜生產(chǎn)SG-8型聚氯乙烯樹脂的工藝改進(jìn)

胡占東

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202）

寧夏英力特化工股份有限公司的108 m3聚合釜原以生產(chǎn)SG-5型樹脂為主。近年來，公司為了提高國內(nèi)的市場競爭力，重視提高企業(yè)的技術(shù)改造，加大對新產(chǎn)品、新技術(shù)開發(fā)投入，研發(fā)了108 m3聚合釜及其配套技術(shù)生產(chǎn)SG-8型樹脂的工藝，于2013年2月投入工業(yè)化生產(chǎn)。

1 工藝選擇

目前國內(nèi)外生產(chǎn)SG-8型PVC 樹脂大都采用2種工藝，（1）不加鏈轉(zhuǎn)移劑高溫法工藝；（2）加鏈轉(zhuǎn)移劑工藝。不加鏈轉(zhuǎn)移劑工藝生產(chǎn)的SG-8型PVC樹脂“魚眼”相對少，物料顆粒度好。但高溫法生產(chǎn)SG-8型PVC 樹脂聚合溫度為67 ℃，一般分散劑在溫度過高即超越濁點(diǎn)溫度過大時(shí)不能正常使用。而采用添加鏈轉(zhuǎn)移劑工藝，雖然對樹脂產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性有一定提高，但鏈轉(zhuǎn)移劑對分散體系有影響，易產(chǎn)生粗料。故經(jīng)選擇比對后，該公司決定優(yōu)化分散劑的選用，采用適宜的四元分散體系在不加鏈轉(zhuǎn)移劑條件下用高溫法工藝生產(chǎn)SG-8型PVC 樹脂。

2 工藝改造

由于SG-8型和SG-5型PVC 樹脂在產(chǎn)控制條件有差別，采用原SG-5型PVC 樹脂生產(chǎn)工藝生產(chǎn)SG-8型樹脂，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，清釜周期短，生產(chǎn)無成本競爭優(yōu)勢，故決定進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新改造，一是提高SG-8型樹脂產(chǎn)能，通過縮短聚合反應(yīng)批次及輔助時(shí)間來實(shí)現(xiàn)；二是提高產(chǎn)品質(zhì)量，爭取達(dá)到衛(wèi)生級標(biāo)準(zhǔn)；三是延長清釜周期，故對原先108 m3聚合釜生產(chǎn)工藝路線進(jìn)行改造。

2.1 熱水入料改造

在108 m3聚合釜生產(chǎn)SG-5型樹脂時(shí)，原工藝路線是冷水入料，再經(jīng)過升溫達(dá)到聚合反應(yīng)溫度，這樣使聚合批次反應(yīng)周期長，平均批次生產(chǎn)時(shí)間約460 min。通過借鑒70 m3聚合釜生產(chǎn)技術(shù)，為增大聚合釜產(chǎn)能，縮短聚合批次反應(yīng)時(shí)間，在用108 m3聚合釜生產(chǎn)SG-8型樹脂時(shí)，將冷水入料改造為熱水入料。通過對聚合加水系統(tǒng)和熱水貯槽系統(tǒng)進(jìn)行改造，熱脫鹽水溫度控制為94 ℃；通過控制熱脫鹽水和冷脫鹽水的加入配比，使脫鹽水和其它物料助劑混合后的體系溫度為設(shè)定的反應(yīng)溫度，從而減少聚合釜的夾套通入熱水或蒸汽的升溫環(huán)節(jié)。這樣聚合進(jìn)料完畢后無需升溫，即可開始聚合反應(yīng)，縮短了輔助時(shí)間，批次生產(chǎn)時(shí)間約縮短40 min，提高了聚合釜的生產(chǎn)利用率；由于在聚合反應(yīng)中，溫度是聚氯乙烯聚合度的決定因素，在原工藝升溫階段，會有部分氯乙烯單體生成聚合度不同的樹脂產(chǎn)品，通過減少升溫環(huán)節(jié)，從而避免了低溫反應(yīng)，減少了產(chǎn)品中大分子PVC 樹脂的數(shù)量，提高了PVC 分子質(zhì)量的集中度；由于熱水中的空氣分壓較低，在水中溶解的空氣也較少，熱水入料技術(shù)減少了水中氧的帶入量，從而提高了PVC 樹脂的熱穩(wěn)定性。

2.2 合理修改DCS 操作程序

（1）將原生產(chǎn)程序批次檢查→涂壁→充氮→加脫鹽水及助劑（脫鹽水加到一定值時(shí)開始加助劑，分散劑A 從釜頂加入，分散劑B、引發(fā)劑從釜底脫鹽水管線加入）→加單體（回收、新鮮）→升溫→反應(yīng)→泄料→沖洗→批次檢查，改為批次檢查→涂壁→充氮→加緩沖劑→加單體（回收、新鮮），單體加到一定值時(shí)加熱脫鹽水→脫鹽水加到一定值時(shí)加分散劑A→加分散劑B→加引發(fā)劑→反應(yīng)→泄料→沖洗→批次檢查。

（2）將聚合泄料沖洗程序由原來的逐步進(jìn)行（待釜內(nèi)漿料出完后分別對釜頂冷凝器、釜體及引發(fā)劑管線沖洗）改為分步同時(shí)進(jìn)行（程序已分別設(shè)定好各部位沖洗值，對釜頂冷凝器和釜體沖洗分別設(shè)有2個(gè)沖洗值，當(dāng)聚合啟動出料程序后首先自動對引發(fā)劑管線進(jìn)行沖洗，當(dāng)釜內(nèi)漿料出至設(shè)定值后程序會自動分別對釜頂冷凝器和釜體進(jìn)行沖洗），這樣可以節(jié)約沖洗時(shí)間約15 min。

2.3 分散劑配方的改變

在聚合反應(yīng)過程中分散劑的選擇和用量尤為重要。為了使VCM 在水中更好的得到保護(hù)和分散，根據(jù)分散劑的固含量和水解度的不同，原三元分散劑由聚乙烯醇80%、聚乙烯醇72%、聚乙烯醇55%進(jìn)行配比加入，在生產(chǎn)SG-8型樹脂時(shí)，為達(dá)到更好的分散效果，經(jīng)過論證、研究、實(shí)驗(yàn)后，選用了四元分散體系由聚乙烯醇80%、聚乙烯醇78%、聚乙烯醇72%、聚乙烯醇45%進(jìn)行配比加入，在保證產(chǎn)品表觀密度的的前提下，盡量使樹脂顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，使殘留在樹脂中的VCM 更易脫出。

2.4 噴淋涂壁系統(tǒng)改造

由于SG-8型樹脂的生產(chǎn)溫度比SG-5型樹脂較高，剛投運(yùn)時(shí)釜頂冷凝器和聚合釜的粘釜情況嚴(yán)重，清釜周期約為200批次。清釜時(shí)，發(fā)現(xiàn)在釜壁和內(nèi)冷管壁有大量膜狀粘結(jié)物，攪拌軸及葉片上有葉狀粘釜物，釜頂上封頭各管口及釜頂冷凝器列管被成品料與粘釜物的混合物堵塞過半，嚴(yán)重影響聚合釜正常生產(chǎn)運(yùn)行。通過觀察不同部位粘釜物的狀態(tài)，分析后認(rèn)為主要原因是：（1）涂壁劑在聚合釜內(nèi)壁的粘附效果差；（2）聚合釜內(nèi)殘留樹脂沒有沖洗干凈，噴淋沖洗效果不好；（3）釜頂冷凝器注水噴頭部分堵塞，噴淋水偏流，聚合反應(yīng)時(shí)排氮速度過快，引起的泡沫夾帶是造成釜頂上封頭各管口及釜頂冷凝器堵塞的主要因素。

針對以上分析結(jié)果，采取了以下對應(yīng)措施：（1）更換高效涂釜劑，選用新型涂壁劑，增加涂壁劑用量，改進(jìn)蒸汽對涂壁劑的霧化效果。選用的涂壁劑是一種堿溶性高分子化合物，由于其內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)中有-OH 親水集團(tuán)，故具有疏油親水性能，涂壁時(shí)，被高溫高壓蒸汽霧化后進(jìn)入冷凝器和聚合釜頂部，并啟動攪拌形成反混氣流，使涂壁劑均勻粘附在攪拌擋板及釜壁上，形成一層薄膜；（2）增加噴淋沖洗用水的水壓、水量和沖洗次數(shù)，改造噴淋沖洗設(shè)備。108 m3聚合釜原采用圓形短徑噴淋盤管進(jìn)行噴淋，將此噴淋設(shè)備改為長短徑式可伸縮噴淋設(shè)備。長徑伸縮噴淋閥負(fù)責(zé)對釜壁進(jìn)行各部位噴淋和涂壁，短徑伸縮噴淋閥負(fù)責(zé)對釜頸進(jìn)行噴淋和涂壁，改造噴淋閥后，涂壁劑由蒸汽帶人，呈霧狀對釜壁和釜頸進(jìn)行全面均勻涂壁。涂壁效果比短徑噴頭式好。對釜頂冷凝器和釜體沖洗分別設(shè)置多個(gè)沖洗值。當(dāng)聚合啟動出料程序后，在出料一定值后，程序會自動分別對釜頂冷凝器和釜體進(jìn)行多次沖洗，這樣可以保證沖洗效果；（3）清理冷凝器注水及沖洗噴頭，將釜內(nèi)各管口內(nèi)壁打磨拋光處理使設(shè)備沒有尖銳突出，保證聚合釜設(shè)備整體的光滑度。調(diào)整排氮速度，穩(wěn)定換熱量，排氮?dú)鈺r(shí)根據(jù)釜內(nèi)壓力及泡沫液位計(jì)的變化控制釜頂冷凝器的換熱量，防止釜內(nèi)泡沫過高或排氮量過大，造成釜頂冷凝器自聚；（4）在釜頂各管口增加伴熱管（保持無液相單體），從而減少自聚物；（5）定期清理釜頂冷凝器，并噴涂防粘釜液。

采用了新型涂壁劑和對涂壁工序改造后，實(shí)現(xiàn)單臺聚合釜連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)由原來的200釜次延長到了800釜次以上，最長記錄為1 000釜次。有效地提高了釜的利用率和生產(chǎn)能力，清釜周期的延長意味著釜內(nèi)殘留物較少，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

2.5 改造前后PVC 產(chǎn)量、質(zhì)量及主要消耗情況

改造前后PVC 產(chǎn)量、質(zhì)量及主要消耗情況見表1。

表1 改造后PVC產(chǎn)量、質(zhì)量及主要消耗對比

2.6 產(chǎn)品質(zhì)量

SG-8型產(chǎn)品檢測結(jié)果與國標(biāo)《GB/T-2006懸浮法通用聚氯乙烯樹脂》標(biāo)準(zhǔn)比對，產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)級品標(biāo)準(zhǔn)，與國標(biāo)《GB 4803-94食品容器、包裝材料用聚氯乙烯樹脂衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 對比，產(chǎn)品達(dá)到衛(wèi)生食品級標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品檢測結(jié)果見表2。

3 結(jié)語

通過不斷進(jìn)行技術(shù)改造，生產(chǎn)出衛(wèi)生級SG-8聚氯乙烯，產(chǎn)品優(yōu)級品率明顯提高，公司開發(fā)出新產(chǎn)品，提高了企業(yè)的競爭力；將聚合批次反應(yīng)時(shí)間縮短了40 min，清釜周期達(dá)到800批次以上，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。

表2 SG-8型產(chǎn)品檢測結(jié)果