氯醋樹脂是最早工業化的氯乙烯\\( VCM\\) 類共聚樹脂,也是極為重要的一種共聚樹脂,由 VCM 及醋酸乙烯酯\\( VAC\\) 共聚制成。其常用制備方法有以下 4 種: 懸浮聚合、溶液聚合、乳液聚合和醇解法,其中懸浮聚合是最主要的生產方法。懸浮聚合法氯醋樹脂生產工藝原理和方法基本與 PVC 的懸浮聚合生產方法相同,只是多了一種單體。
新疆石河子中發化工有限責任公司\\( 以下簡稱中發化工公司\\) 是一家生產 PVC 與氯堿產品的綜合化工企業,國內現有的氯醋樹脂的 4 個品種\\( VAC質量分數分別為 5%、13%、20%、30%\\) 該公司均可生產。中試裝置是以 VCM 和 VAC 為原料,采用懸浮聚合法,通過控制 VCM 和 VAC 的加入比來生產不同型號的氯醋樹脂。中發化工公司在氯醋樹脂生產過程中發現,氯醋樹脂的脫吸效果不太理想,殘留單體含量較高,影響樹脂質量,故對汽提工藝進行了改進,達到了降低氯醋樹脂殘留 VCM 含量的目的,取得了明顯的經濟效益及社會效益。
1、 生產工藝
來自聚合工序的樹脂漿料進入沉析槽,經懸浮液過濾器過濾后,通過進塔泵經板式換熱器換熱后進入汽提塔內,物料由塔盤上層進入汽提塔內,與塔底部的蒸汽進行逆流接觸,將漿料中的 VCM 和水蒸氣帶入冷凝器中。其中大量的水蒸氣冷凝后進入積水罐,VCM 則回收送入氣柜。脫吸合格后的漿料經由進出塔泵送至干燥漿料槽等待離心干燥。用沉降離心機對樹脂漿料進行洗滌和脫水,為干燥崗位提供樹脂濕物料。圖 1 為改造前汽提系統生產工藝流程簡易框圖。
2、 生產過程中的異?,F象及改進措施
2. 1 生產過程中的異?,F象
中發化工公司汽提系統原為正壓操作,工藝控制、設備機型及工作原理都比較復雜,因此在運行過程中常出現問題。
2. 1. 1 系統正壓運行時壓差的影響
汽提塔壓差是指汽提塔塔底壓力與塔頂壓力的差值,壓差直接影響物料在汽提塔內的停留時間和塔盤上的物料層厚度。壓差過低影響樹脂脫吸效果,過高會造成汽提塔滿塔跑料。因此,在生產中要注意觀察汽提塔的壓差情況,壓差過高有可能是汽提塔的進料量和蒸汽量不匹配、塔盤篩孔結垢堵塞、塔頂壓力或下部壓力控制失靈造成的。處理方法為: 降低汽提塔的進料量,調整蒸汽通入量,將壓差平穩控制在規定范圍內再進行后續操作,避免汽提塔壓差波動影響樹脂質量。塔盤篩孔結垢堵塞后應停車對汽提塔進行酸洗或將塔盤吊出用高壓水槍清洗。塔頂或塔底壓力出現異常時應盡快聯系相關儀表維修人員進行處理,期間應將汽提塔回收閥由自動控制狀態切換為手動控制,手動控制回收閥的開度,盡量使汽提塔平穩運行,將系統逐步調整至正常生產狀態。
2. 1. 2 系統正壓運行時溫度的影響
正壓汽提系統處理氯醋樹脂時存在很多弊端。有關資料表明: 在 95 ℃ 時,VCM 從漿料中脫吸的速度出現突變,95 ℃以上是95 ℃以下脫吸速度的2倍。這是因為當汽提溫度接近水的沸點時,實際上蒸汽對 VCM 起著蒸餾作用,有利于 PVC 顆??紫吨?VCM 的脫吸。但此時氯醋樹脂漿料流動性變差,易堵塞汽提塔塔盤篩孔,造成汽提塔流量變低或無法正常運行,清理塔盤時間長、勞動強度大,影響正常生產,而且高溫下氯醋樹脂會降解變色,嚴重影響成品樹脂質量。
中發公司汽提塔溫度控制在 90 ~ 100 ℃,運行記錄顯示,汽提裝置異常造成的開停車次數較多,汽提效果不理想,連續運行周期短,成品樹脂殘留VC M 含量高。表 1 是 2012 年 5—7 月汽提塔正壓操作時各項控制數據和成品氯醋樹脂抽樣檢驗結果[抽樣時汽提進塔流量為\\( 10 ±0. 5\\) m3/ h ]。
由表 1 可知: 正壓汽提塔脫吸后的氯醋樹脂殘留 VCM 含量最小值為 7. 8 μg/g,平均值為 9. 9μg/g。參考 GB/T 5761—2006《懸浮法通用型聚氯乙烯樹脂》中殘留 VCM 含量指標\\( 優等品 ≤5μg/g、一等品≤10 μg/g、合格品≤30 μg/g\\) ,根據工藝條件及裝置情況分析,認為通過適當改造,達到優等品殘留指標是完全可以實現的。
2. 2 改進措施
針對以上問題,中發化工公司對正壓汽提生產工藝進行了改進,增加了真空機組,并對真空機組實行 DCS 自動化控制,使塔頂壓力達到負壓狀態,降低氯醋樹脂對 VCM 的吸附率,同時提高 VCM 的沸騰速度。圖 2 為改造后汽提系統生產工藝流程圖。
表2 是2012 年12 月—2013 年3 月汽提塔改造為負壓操作后的各項控制數據和成品氯醋樹脂抽樣檢驗結果[抽樣時選取汽提進塔流量平穩階段\\( 10 ±0. 5\\) m3/ h]。
由表 2 可知: 改造后氯醋樹脂殘留 VCM 含量的平均值為 4. 3 μg/g,達到了優等品的要求。此套負壓汽提裝置在初安裝試運行時,也出現了一些問題,多是因真空機組控制不穩定造成的,而且部分設備存在工藝控制問題,后經專業技術人員多次摸索及改進,系統逐漸趨于穩定,蒸汽流量大大降低,未再出現停車現象,運行效果良好。
3、 結語
通過此次對汽提系統工藝的全面優化,降低了氯醋樹脂殘留 VCM 含量,提高了產品的質量,降低了能耗,對于新型樹脂的開發起到了一定的促進作用,并且提高了企業的市場競爭優勢。
參考文獻:
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