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1、鄂尔多斯化工集团40万t/aPVC工艺介绍讲课人：赵全星,鄂尔多斯化工集团40万t/aPVC工艺介绍讲课人：赵全星,一、PVC生产方法分类及中国特点,聚氯乙烯产业概况聚氯乙烯简称PVC，是我国重要的有机合成材料。广泛用于工业、建筑、农业、日用生活、包装、电力、公用事业等领域。从产品分类看，PVC属于三大合成材料(合成树脂、合成纤维、合成橡胶)中的合成树脂类，全球产销量仅次于聚乙烯。我国是全球最大的PVC生产和消费国。根据生产方法的不同，PVC可分为通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。根据氯乙烯单体的获得方法来区分，可分为电石法、乙烯法和进口(EDC、VCM)单体法，习惯上把乙
2、烯法和进口单体法统称。,一、PVC生产方法分类及中国特点 聚氯乙烯产业概况,为乙烯法。当前，除中国大陆和印度的少量装置之外，世界其它地区聚氯乙烯装置均采用以石油化工所生产的乙烯基类单体产品为原料的乙烯法（单体法）生产工艺。截至2008年底，我国国内聚氯乙烯总产能的75%采用以煤化工为基础的电石法装置。中国电石法聚氯乙烯装置的总能力已经占到了全球聚氯乙烯装置总能力的25%甚至更高,为乙烯法。当前，除中国大陆和印度的少量装置之外，世界其它地区,煤炭电石PVC电石渣水泥原盐石灰石CL2、H2烧碱HCL电石,（二）PVC聚合工艺介绍1、聚合工艺流程图,分散剂,脱盐水,VCM单体,引发剂,其他助剂,聚合
3、釜,气提塔,出料槽,离心浆料槽,干燥,成品包装,单体回收,（二）PVC聚合工艺介绍分散剂脱盐水VCM单体引发剂其他助剂,2、聚合部分工艺、设备先进性介绍采用进口加拿大的87m3聚合釜，单层底搅拌器带有220m2的釜顶冷凝器。生产强度极高，达到574t/m3a ,世界较先进的日本信越的127m3聚合釜，也有釜顶回流冷凝器，但生产强度仅为315 t/m3a 。全部加料及控制系统采用DCS系统全自动操作。料浆经汽提塔气提后料浆VCM含量小于3ppm。未反应的VCM经自动回收系统回收单体，用于聚合釜配料。,2、聚合部分工艺、设备先进性介绍,3、聚合工作原理及工艺介绍聚氯乙烯悬浮聚合原理：在光和热或辐射
4、能的作用下，烯类单体有可能形成自由基而聚合。但由于C-C键能大（3.48103kJ/mol）,须在300-400高温下才能开始均裂成自由基。这样高的温度远远超过了一般聚合温度。因此，氯乙烯悬浮采用过氧化物或偶氮化合物作引发剂，将液体氯乙烯（VCM）单体在搅拌的作用下分散成小液滴、悬浮于水介质中进行聚合。,3、聚合工作原理及工艺介绍,溶于单体中的引发剂，在聚合温度（45-65）下分解成自由基，引发VCM聚合，而水中溶有分散剂，以防VCM液滴的并聚和防止达到一定转化率后PVC-VCM溶胀粒子的粒并。氯乙烯聚合是放热反应，聚合反应热约为95.9kJ/mol，放出的热量由聚合釡夹套中冷却水带走，放热速
5、度与传热速度必须相等，以保证聚合温度的恒定。,溶于单体中的引发剂，在聚合温度（45-65）下分解成自由基,工艺介绍：新鲜的VCM按需要量贮存在新鲜VCM贮槽中，回收的VCM贮存在回收VCM贮槽中，将两者计量后，按设定的比例，用VCM加料泵打入聚合釜内。 冷纯水由界区外送至界区内，贮存在冷纯水贮槽中。冷纯水用于聚合加料、轴封、管路冲洗、出料过滤器冲洗和聚合反应过程的注水。 冷纯水用蒸汽加热后贮存在热纯水贮槽中，热纯水主要用于聚合加料。,PVC工艺学员课件解析,依据聚合反应初始温度要求，按一定比例经计量后，用纯水加料泵打入聚合釜内，纯水加料泵的设计适用于冷、热纯水。这种加料方法几乎可省去聚合初期升
6、温过程，使加料时间减少到最短 生产用的引发剂用容器包装并贮存在仓库中。使用时引发剂被送入引发剂配制槽中，按配制方法要求制成分散液，然后贮存在引发液贮槽内。分散液经测定浓度后，按聚合生产工艺配方要求，采用称量槽计量后，用加料泵送入聚合釜内。,PVC工艺学员课件解析,分散剂用袋包装或容器包装并贮存在化学品仓库里。分散剂溶液的配制是按配制方法要求，在分散剂配制槽内进行，配好后贮存在分散剂溶液贮槽中。溶液经测定浓度后按聚合生产工艺配方要求，采用称量槽计量后，用加料泵打入聚合釜内。分散剂的称量精度要求高，以保证PVC产品质量的稳定性。 缓冲剂用袋包装并贮存在化学品仓库里，根据要求配制成缓冲剂分散液后，贮
7、存在缓冲剂贮槽内。在加入纯水过程中先将缓冲剂分散液经缓冲剂流量计计量后压入纯水中，一起进入聚合釜。,分散剂用袋包装或容器包装并贮存在化学品仓库里。分散剂溶液的,终止剂用密闭金属桶包装并贮存在化学品仓库里。终止剂溶液按配制方法要求，在配制贮槽内配制成溶液并贮存。溶液经测定浓度后按聚后生产工艺配方要求，用流量计计量。当聚合反应达到设定的转化率时，终止剂用加料泵打入聚合釜，终止聚合反应。终止剂加入后可以保证PVC产品的分子链分布均一，同时还可以防止VCM在单体回收系统内继续聚合。在事故状态下，操作人员启动终止剂加入系统，使终止剂自动投入釜内，终止聚合反应。,终止剂用密闭金属桶包装并贮存在化学品仓库里
8、。终止剂溶液按配制,聚合釜顶部装有两个呈180对称的涂壁喷嘴。每次聚合反应完毕而且物料放净后，先用1.6MPa的冲洗水通过喷嘴将釜壁表面松散的聚合物冲洗干净，然后开启涂壁液泵，将计量后的涂壁液与蒸汽一起送入喷嘴，在喷嘴内用0.6MPa的蒸汽将涂壁液雾化后冷凝于釜内并在釜壁表面形成一层膜，从而防止聚合物沾于釜壁。以上操作是在聚合釜密闭的状态下，由DCS控制系统自动控制完成。,PVC工艺学员课件解析,聚合于搅拌反应器内进行，反应热量从反应器夹套和内冷挡板中由30的冷却水移出，但不得采用冷冻水。反应器的公称容积为105m3,间歇式操作。 根据PVC产品生产工艺配方所规定的原材料种类、用量和DCS设定
9、的加料程序，在聚合釜密闭状态下自动加入冷、热纯水，分散剂，缓冲剂和引发剂。当引发剂自动加入后开始聚合反应，通过自动调节冷却水量来维持反应温度。,PVC工艺学员课件解析,聚合按照规定的反应温度曲线进行，聚合反应热被测量并由微机系统计算单体转化率，当达到设定的转化率时由操作人员启动终止剂加料系统，终止剂自动加入聚合釜并终止聚合反应，然后PVC浆料自动出料进入出料槽。未聚合的VCM回收大部分是在聚合的后系统进行，以缩短聚合周期。聚合釜出料后，要对聚合釜残液回收，使釜内余压在0.05MPa。,PVC工艺学员课件解析,先用压力1.6MPa的水冲洗釜壁，然后喷涂涂壁液，以防止下一次聚合反应粘结聚合物。生产
10、600釜次以后,用高压水一次清洗累积在釜壁上的少量沾壁物,该聚合生产工艺可以达到高效率和稳定优异的产品质量。未参加聚合反应的VCM分别从聚合釜、出料槽、泡沫分离器和汽提塔逸出，通过压缩机系统将VCM压缩，然后在冷凝器中用30以下的冷却水以及0的冷冻水将VCM冷凝成液体并贮存在冷凝液槽中，供聚合使用。,PVC浆料汽提在汽提塔内进行，PVC浆料连续用汽提供料泵从出料槽经换热器送往汽提塔塔顶。浆料在塔内与塔底进入的蒸汽逆向流动，塔顶馏出物送往冷凝器用30冷却水使之冷凝，冷凝液汇同回收压缩机轴封水、VCM贮槽分离水、聚合釜冲洗水集中在废水储槽中，然后送往废水汽提系统。汽提后的废水含VCM2wtppm，
11、不凝的VCM送往VCM气柜。经过汽提的PVC浆料送往浆料混料槽。汽提废水去污水处理。,PVC浆料汽提在汽提塔内进行，PVC浆料连续用汽提供料泵从出,经汽提后的PVC浆料由泵打入浆料罐内，再经离心机脱水。脱水后的PVC树脂含水量在25%，经螺旋输送机送入沸腾干燥床与热风混合后再进入旋风干燥器进行干燥，干燥后的PVC粉料经旋风分离器组与气流分离，成品PVC经筛选后用仓料泵送至混料仓，进行包装后即可出售。,PVC工艺学员课件解析,4、干燥工作原理及工艺介绍工作原理：干燥即是用加热的方法使水分或其他易挥发组分汽化，以除去固体物料中湿分的操作。它既是传热过程，也是传质过程。本装置干燥介质为热空气，湿分为
12、水和少量 其他易挥发组分。进料分为两个干燥段，第一级为返混段，由加热板和热风加热干燥；混合和预干燥是靠物料与热风和加热板相接触而实现的。第二级为塞流段，主 要由热风干燥；物料中剩余的水分被干燥后，产品被冷却至所需的温度。,4、干燥工作原理及工艺介绍,浆料经离心后，滤饼由螺旋输送器送至旋转进料分布器内，旋转进料分布器将湿物料均匀分布到流化层上，用于两个阶段的工艺处理气，通过蒸汽加热器预热后被分 别引入两个稳流室，向上流经空气分布板，产生平稳!均匀的空气分布。操作时，当风速超过起始流化态速度后，物料颗粒在床内翻滚，上下碰撞作不规则的运动， 好像液体沸腾一样。PVC树脂颗粒与热风和加热板相接触，加速
13、了热量传递和水分传递过程。在返混段物料表面水分很快蒸发后，经由折流板中的溢流堰进入塞状 流，再通过一个溢流堰从塞状流末端排放产品。,浆料经离心后，滤饼由螺旋输送器送至旋转进料分布器内，旋转,为了有效地利用热量，并减慢工艺气的流动，在返混和塞流段设置了12组热水板，通过独立的热水系统控制温度，使其随产品需要的温度来控制。进入干燥床的热 风温度通过与产品温度串级而被加热和控制。干燥床的压力通过供风机和排风机的风阀开度控制并提供连续的热风进入工艺室。干燥床排出的热风中含有少许细料， 通过旋风分离器回收，废气排空。,为了有效地利用热量，并减慢工艺气的流动，在返混和塞流段,工艺介绍：干燥过程分为两个阶段
14、，即恒速干燥和降速干燥。在恒速干燥阶段，PVC粉体温度保持不变，而其中所含的湿分随着停留时间的增加而减少。在降速干燥阶段，树 脂中的湿分随着停留时间的延长继续下降，而PVC粉体温度则逐渐升高。恒速干燥发生在流化床的返混段，降速干燥发生在流化床的塞流段,工艺介绍：,恒速干燥除去非结合水分，属表面汽化控制，物料表面温度始终不变，干燥只取决于空气的性质，与物料关系很小。降速干燥除去结合水，属内部扩散控制阶段，物 料表面温度不断上升，最后接近空气的温度(干球温度)，干燥速率主要取决于物料本身的结构、形状，与空气性质关系很小。 在返混段，湿物料的水分蒸发到气体里而保持恒定的粉体温度，当达到所谓的干燥曲线
15、转折点时，产品温度开始上升，干燥速率取决于粉体蒸发的扩散，其发生在流化床的塞流段。,恒速干燥除去非结合水分，属表面汽化控制，物料表面温度始终不变,PVC工艺学员课件解析,沸腾床是丹麦尼鲁所生产的先进设备，目前国内使用的沸腾床基本都是丹麦的设备。此设备节能，干燥后产品的质量稳定、安全。还有一种干燥工艺是从加拿大拆回的旋风干燥工艺，在国内使用的也较多，但比较耗能，床内温度控制较高，产品质量不是很稳定。离心机采用两种，一种是采购的目前国内使用较好的日本巴工业离心机，脱水效果好，使用良好。还有一种是从加拿大拆来的德国生产的鸟牌沉降式离心机，应该也是世界上使用较好的离心机。,沸腾床是丹麦尼鲁所生产的先进设备，目前国内使用的沸腾床基本都,谢谢！,PVC工艺学员课件解析,
