氯乙烯單體質(zhì)量對PVC樹脂白度的影響及改進(jìn)措施

梁寅祥，聶方超，劉 偉，李少軍

（陜西金泰氯堿化工有限公司，陜西 米脂 718100）

陜西金泰氯堿化工有限公司（簡稱金泰氯堿）二期聚氯乙烯項(xiàng)目自2014年建成投產(chǎn)后，所生產(chǎn)的SG-5型PVC樹脂白度指標(biāo)時常達(dá)不到國際標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。SG-5型PVC樹脂的國際標(biāo)準(zhǔn)為白度（160℃，10 min）優(yōu)等品≥78%，一等品≥75%，合格品≥70%。而金泰氯堿生產(chǎn)的PVC樹脂的白度主要75%～77%，最低時達(dá)到74%，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量等級。部分產(chǎn)品白度的檢驗(yàn)結(jié)果見表1。

1 影響PVC樹脂白度的因素

1.1 氯乙烯單體質(zhì)量對PVC樹脂白度的影響

氯乙烯單體質(zhì)量對PVC樹脂的熱老化白度有著非常重要的影響。在水存在的情況下，氯乙烯會發(fā)生分解，產(chǎn)生鹽酸，腐蝕管道，從而產(chǎn)生鐵離子，鐵離子可以使氯乙烯與氯化氫反應(yīng)生成1，1-二氯乙烷，從而增加氯乙烯的單耗，其反應(yīng)為：

氯乙烯中水含量越高，水解越嚴(yán)重，對設(shè)備的腐蝕也就越嚴(yán)重，鐵離子的含量就越高，氯乙烯單體中又不可避免含有微量的氧，鐵離子的存在促進(jìn)了聚合系統(tǒng)中氧與氯乙烯反應(yīng)生成過氧化物，過氧化物的存在又反向促進(jìn)氯乙烯的水解。

氯乙烯單體如果顯酸性或者鐵含量高會嚴(yán)重影響PVC樹脂的白度。鐵離子會使聚合后的樹脂色澤變黃或者成為黑點(diǎn)。氯乙烯單體中的鐵一般以離子型鐵的氯化物和鐵的氧化物兩種形式存在，微量的鐵離子或者氧化物就能催化脫氯化氫，使聚合后的PVC樹脂的耐熱性能下降，嚴(yán)重的還會影響樹脂的外觀、色澤，產(chǎn)生黃料或者粉料。所以提高氯乙烯的單體質(zhì)量，降低氯乙烯單體中的含水量，對PVC樹脂的白度有著重要作用。

表1 PVC樹脂白度的檢驗(yàn)結(jié)果

1.2 除鹽水質(zhì)量對PVC成品白度的影響

除鹽水中如果含有鐵離子，也將對PVC樹脂的白度產(chǎn)生影響。

1.3 聚合溫度對PVC成品白度的影響

PVC樹脂的熱老化性能的高低，最主要取決于其自身的分子結(jié)構(gòu)。聚合溫度決定了聚氯乙烯的分子質(zhì)量，一般情況下，聚合的溫度越高，所得的樹脂的分子質(zhì)量越低，樹脂的熱老化性能就越差。

1.4 聚合轉(zhuǎn)化率對PVC成品白度的影響

聚合轉(zhuǎn)化率是影響PVC樹脂熱老化性的又一因素，轉(zhuǎn)化率越高，PVC樹脂的產(chǎn)量就越高，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%后，如果繼續(xù)聚合，PVC分子中不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的比例會不斷增加，PVC樹脂的熱老化性能下降。因此如果把聚合轉(zhuǎn)化率控制在80%左右出料，既不會影響樹脂的產(chǎn)量，也能很好的控制產(chǎn)品的白度。

此外，汽提、干燥溫度、反應(yīng)時間，聚合反應(yīng)過程中添加的引發(fā)劑、分散劑、消泡劑、終止劑的種類及用量也會對PVC成品的白度產(chǎn)生影響。

2 通過提高氯乙烯質(zhì)量來提高PVC樹脂白度的措施及效果

在傳統(tǒng)的電石法氯乙烯生產(chǎn)工藝中，為除去氯乙烯氣體中夾帶的氯化氫等酸性物質(zhì)，都設(shè)計(jì)有堿洗過程，堿洗后的氯乙烯氣體中含有飽和的水霧，因此在進(jìn)壓縮機(jī)之前要進(jìn)一步除去水分。

金泰氯堿氯乙烯合成工序二期項(xiàng)目在氯乙烯進(jìn)壓縮機(jī)前采用機(jī)前預(yù)冷器加機(jī)前除霧器的脫水工藝。機(jī)前預(yù)冷器以7℃水作為冷介質(zhì)，可以將氯乙烯氣體的溫度降到10℃以下，使氯乙烯氣體中夾帶的水霧冷凝成液態(tài)，從預(yù)冷器底部排掉。經(jīng)過機(jī)前預(yù)冷器的氯乙烯氣體除去一部分水分后又經(jīng)過2臺并聯(lián)的機(jī)前除霧器除霧，最終在進(jìn)入氯乙烯壓縮機(jī)時的氯乙烯水含量將下降到1 100×10-6～1 500×10-6。氯乙烯氣體經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，壓力在0.50～0.60 MPa，氣體溫度升高到70～90℃，先經(jīng)過機(jī)后空冷器初步冷卻后，再經(jīng)過全凝器冷卻，冷卻后的溫度將下降到10～20℃，此狀態(tài)下的大部分氯乙烯及水蒸氣將液化，液態(tài)的氯乙烯再進(jìn)入水分離器，由于氯乙烯和水的密度不同，在水分離器中會分層脫水。最終，在經(jīng)過成品冷凝器后氯乙烯的含水量將降至250×10-6。

但在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，這樣處理后的氯乙烯的含水量在 600×10-6～800×10-6，沒有達(dá)到控制指標(biāo)，所生產(chǎn)的PVC樹脂白度也沒有達(dá)到優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)研究決定新增1套固堿干燥器裝置，用來進(jìn)一步降低氯乙烯單體中的含水量。

目前，固堿干燥器多使用片堿作為干燥劑，但由于片堿機(jī)械強(qiáng)度低，容易糊溶，設(shè)備阻力大，并且能耗高，嚴(yán)重時還會引起設(shè)備堵塞，影響設(shè)備使用壽命，增加操作人員勞動強(qiáng)度，還可能造成系統(tǒng)停車；而且片堿易破裂，造成片堿單耗增加。因?yàn)楦稍飫┑膯栴}，多數(shù)企業(yè)不使用固堿干燥器。

金泰氯堿通過研究，采用了球狀粒堿作為固堿干燥器的干燥劑，該粒堿呈橢圓狀，長度為25～30 mm，厚度約10 mm左右，具有吸水性強(qiáng)、持續(xù)周期長、使用效率高、不易破損等特點(diǎn)。固堿干燥器設(shè)置在成品冷凝器后，進(jìn)單體儲槽之前，2臺并聯(lián)，1用1備。從成品冷凝器出來的氯乙烯單體進(jìn)入固堿干燥器底部，與干燥劑充分接觸除去里面的水分，干燥后的氯乙烯單體從固堿干燥器頂部流出，進(jìn)入單體儲槽。干燥劑在充分吸收水分后形成堿液，堿液定期從干燥器底部排放至廢堿槽，通過廢堿泵打至堿洗塔循環(huán)利用。原有的固堿干燥器經(jīng)常會出現(xiàn)固堿干燥器放堿管道堵塞現(xiàn)象，在使用半年后，因管道堿液結(jié)晶，堵塞比較嚴(yán)重，從而導(dǎo)致固堿干燥器內(nèi)的堿液無法排出，需要人工清理固堿干燥器內(nèi)未完全溶解的固堿，風(fēng)險(xiǎn)較大。金泰氯堿在原有固堿干燥器的基礎(chǔ)上，在設(shè)備的下封頭處增加蒸汽管道，該管口在設(shè)備外為DN25，進(jìn)入設(shè)備后變?yōu)镈N100，管道正對固堿干燥器放堿管口。當(dāng)放堿管道堵塞后，打開蒸汽管道利用蒸汽進(jìn)行吹掃，在固堿干燥器內(nèi)部固堿消耗完之后，定期添加固堿，設(shè)備內(nèi)不再需要人工清理。

目前該設(shè)備已投運(yùn)一年多，運(yùn)行正常，可以有效的將氯乙烯單體的含水量控制在200×10-6以下，除水效果良好。PVC樹脂的白度基本保持在80%以上，達(dá)到優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

在VCM生產(chǎn)工藝中，通過在成品冷凝器后增加固堿干燥器，可以有效將氯乙烯單體的含水量控制在200×10-6以下，降低氯乙烯單體的水解反應(yīng)，提高PVC樹脂的白度。