中信亚洲万里通白金卡:工 艺 说 明<悬浮法聚氯乙烯>

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B.F.G古德里奇公司

  技术秘密文件

机密

 

 


工 艺 说 明

――悬浮法聚氯乙烯――

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

锦西化工总厂

一九八七年十月

 

总 说 明

本生产装置的聚合部分是引进美国B.F.G古德里奇公司(简称B.F.G)的技术。是以氯乙烯单体(VCM)为原料,采用悬浮法生产技术,生产聚氯乙烯(PVC)树脂,年生产能力四万吨。后处理部分的干燥和包装由国内配套。

引进聚合部分由原料配制开始,到干燥的离心机给料泵出口为止,共分六个单元:

B单元:包括无离子水脱氧在内的VCM和水的贮存与加料。

C单元:溶液的配制和辅料加料;

D单元:聚合釜涂壁和废水汽提;

E单元:聚合;

F单元:VCM回收;

G单元:PVC浆液汽提。

本工艺说明按上述六个单元,分十七个工艺系统进行详细说明。并对工艺理论,产品质量工艺控制,涂釜剂的应用及工艺标准进行阐述。

本工艺说明由B.F.G提供,不涉及国内配套的干燥和包装。

 

目  录

1.   工艺说明┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1

1.1              新鲜VCM的贮存系统┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1

1.1.1前言…………………………………………………………………1

1.1.2新鲜VCM的贮存…………………………………………………1

1.2. 回收VCM的贮存系统……………………………………………2

1.2.1前言…………………………………………………………………2

1.2.2回收VCM的贮存系统……………………………………………2

1.3  无离子水系统………………………………………………………4

1.3.1前言…………………………………………………………………

1.3.2冷无离子水系统……………………………………………………

1.3.3热无离子水系统……………………………………………………

1.3.4无离子水的混合与加料……………………………………………

1.3.5注水泵………………………………………………………………

1.3.6冲洗水泵……………………………………………………………

1.3.7冲洗水加压泵………………………………………………………

1.3.8无离子水脱氧器……………………………………………………

1.4              缓冲剂系统…………………………………………………………

1.4.1前言…………………………………………………………………

1.4.2缓冲剂的配制与贮存………………………………………………

1.4.3缓冲剂循环系统……………………………………………………

1.4.4缓冲剂加料系统……………………………………………………

1.5. 分散剂系统…………………………………………………………

1.5.1前言…………………………………………………………………

1.5.2分散剂的配制与贮存………………………………………………

  1.5.3PVA的配制与贮存………………………………………………

1.5.4特殊分散剂的贮存和使用…………………………………………

1.5.5分散剂加料系统……………………………………………………

1.5.6特殊分散剂加料……………………………………………………

1.6  引发剂系统…………………………………………………………

1.6.1前言…………………………………………………………………

1.6.2引发剂分散液的配制………………………………………………

1.6.3引发剂贮罐…………………………………………………………

1.6.4引发剂加料系统……………………………………………………

1.7              聚合釜涂壁系统……………………………………………………

1.7.1前言…………………………………………………………………

1.7.2涂料的配制与贮存…………………………………………………

1.7.3涂料溶液的使用……………………………………………………

1.8              聚合加料系统………………………………………………………

1.8.1前言…………………………………………………………………

1.8.2水加料系统…………………………………………………………

1.8.3单体加料系统………………………………………………………

1.8.4校正罐………………………………………………………………

1.9  聚合系统……………………………………………………………

1.9.1前言…………………………………………………………………

1.9.2夹套冷却和挡板冷却………………………………………………

1.9.3聚合釜注入水………………………………………………………

1.9.4搅拌器密封节流套筒水冲洗………………………………………

1.9.5紧急事故终止剂加料………………………………………………

1.9.6反应监视……………………………………………………………

1.9.7压力测定和聚合手动卸压…………………………………………

1.10 ATSC终止剂系统………………………………………………

1.10.1前言………………………………………………………………

1.10.2ATSC终止剂的配制与使用…………………………………

1.10.3ATSC终止剂加料……………………………………………

1.11  浆液输送系统……………………………………………………

1.11.1前言………………………………………………………………

1.11.2聚合釜出料………………………………………………………

1.12  浆液汽提系统……………………………………………………

1.12.1前言………………………………………………………………

1.12.2汽提塔供料槽操作………………………………………………

1.12.3浆液汽提塔操作…………………………………………………

1.12.4汽提塔的物理过程说明…………………………………………

1.13  单体回收系统……………………………………………………

1.13.1前言………………………………………………………………

1.13.2聚合釜间歇回收…………………………………………………

1.13.3正常回收方法……………………………………………………

1.13.4回收压缩机操作…………………………………………………

1.13.5回收冷凝器系统…………………………………………………

1.14  空气抽真空系统…………………………………………………

1.14.1前言………………………………………………………………

1.14.2聚合釜抽真空……………………………………………………

1.14.3设备抽真空………………………………………………………

1.15  蒸汽置换与抽真空系统…………………………………………

1.15.1前言………………………………………………………………

1.15.2蒸汽置换系统……………………………………………………

1.16  壬基苯酚阻聚剂系统……………………………………………

1.16.1前言………………………………………………………………

1.16.2壬基苯酚的使用及贮存的物理性能……………………………

1.16.3将壬基苯酚加入回收系统………………………………………

1.17  废水汽提系统……………………………………………………

1.17.1前言………………………………………………………………

1.17.2废水汽提系统……………………………………………………

1.17.3废水汽提塔的正常控制…………………………………………

2    工艺理论

2.1               聚合………………………………………………………………

2.1.1化学反应……………………………………………………………

2.1.2聚合转化率…………………………………………………………

2.1.3聚合放热量…………………………………………………………

2.2  聚合釜………………………………………………………………

2.3  聚合添加剂…………………………………………………………

2.3.1 缓冲剂……………………………………………………………

2.3.2 分散剂……………………………………………………………

2.3.3 铁螯合剂…………………………………………………………

2.3.4 引发剂……………………………………………………………

2.3.5 终止剂……………………………………………………………

2.3.6 涂釜剂……………………………………………………………

2.3.7 阻聚剂……………………………………………………………

2.3.8 烧碱………………………………………………………………

2.3.9 酸…………………………………………………………………

3   产品质量的工艺控制…………………………………………

3.1                产品质量规格……………………………………………………

3.2                产品质量工艺控制………………………………………………

3.2.1 前言………………………………………………………………

3.2.2 分子量的工艺控制………………………………………………

3.2.3 水份的工艺控制…………………………………………………

3.2.4 颗粒度的工艺控制………………………………………………

3.2.5 孔隙率的工艺控制………………………………………………

3.2.6 视比重的工艺控制………………………………………………

3.2.7 树脂中残留VCM的工艺控制…………………………………

3.2.8 黑树脂的工艺控制………………………………………………

3.2.9 “鱼眼”的工艺控制……………………………………………

3.2.10树脂干流动性的工艺控制………………………………………

4     涂釜剂的应用……………………………………………………

4.1                     涂釜液的配制……………………………………………………

4.2                  涂釜液的喷涂……………………………………………………

4.3                  蒸汽涂釜的程序…………………………………………………

4.4                  釜壁涂层的程序…………………………………………………

4.5                  釜壁涂层液的检验程序(醇溶液)……………………………

4.6                  代号10C涂釜液的10C含固量的检测程序(水溶液)…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.工艺说明

1.1新鲜VCM的贮存系统

1.1.1前言

本装置所用的新鲜VCM是由VCM车间管道输送来的。单体进入界区后,贮存在界区边缘的一个立式不锈钢贮槽里,用作聚合加料的新鲜单体。

1.1.2单体新鲜VCM的贮存

新鲜VCM进入界区后,经过一个滤芯式缶前过滤器FIL-1B,打入立式VCM贮槽TK-8B。单体日贮槽的液位是自动控制的。当液位达到低限时,装在贮槽进口管上的自动截止阀就会自动打开,新鲜单体就会流入贮槽;当液位达到上限时,该阀门就会自动关闭,停止向贮槽内输送单体。单体输送流量为6.8M­­/小时。整个贮存系统总是维持一定数量的新鲜单体,以备聚合加料用。为了计量出整个装置的单体消耗量,在通往TK-8B的输送管线上装有一个涡轮流量计,可以累计送往本装置VCM的数量。

要十分重视可能出现的VCM大量溢流的危险性。在这个贮存系统的设计时,应把这一因素考虑进去。为了排除这一隐患,在TK-8B的进口和出口管道上都装有截止阀,截止阀上装有弹簧回止传动装置。这样就能防止在空气系统发生故障时,阀门不能关闭的事故发生。这些阀门均是由设在TK-8B缶区防护栏外的三通空气供气阀来控制的。一旦出现故障,本装置的操作人员就可以切断三通空气供气阀,进而关闭所有的阀门,切断通往这两个槽的通路。这种遥控截止阀具有操作可靠,无事故等优点,而且保护性能好。这种阀门上装有防泄漏阀杆。在检修时,如果有必要拆除顶部压盖时,可以防止大量的VCM溢流。截止阀与空气供气阀之间是用聚乙烯管联接的。一旦发生火灾,塑料管就会熔化,进而切断空气供给,弹簧就会将阀门关闭。

在VCM日贮槽的三通阀上装有带有两个减压阀的系统。这样在对某一个减压阀进行检修时,另一个减压阀仍可随同贮槽一起正常运行。在所有通往或来自贮槽的VCM管线上都装有减压阀,可以卸掉由于热膨胀而造成的静压。这些阀门都是按顺序串联起来,最后接到贮槽上。为了排除溢料隐患,在每个减压阀系统上都装有截止阀。这些截止阀在平时是常开的,并且接到一根特别粗的管子上。从截止阀出来的物料,经过超流量阀又导入到贮槽顶部的气相空间,这样,万一有一条管线破裂,也不会发生大量溢料现象。

在VCM日贮缶的底部装有一根超流量阀蒸汽管,伸到槽内,用来进行排空置换时槽内单体的回收。通过一个手动阀门的开与关,可向槽内输送或停止输送蒸汽。在蒸气进口的对面,即槽的顶部装有设备的单体回收管线。这样,在进行回收时,可用蒸汽对贮槽进行彻底的吹扫。此外,在VCM日贮槽设备的单体回收管线上还装有一个手阀,可将日贮槽与间歇回收系统分开。

1.2回收VCM贮存系统

1.2.1前言

在聚合反应后,那些未聚合的单体,即回收单体。经冷凝和收集两个过程后,贮存在一个42M的贮槽中。这些单体还可再次打到聚合釜内进行聚合。

1.2.2回收VCM贮存系统

聚合后,未反应的VCM排出,经冷凝器CN-1F及CN-2F冷凝后,靠自身的重量流入回收VCM贮槽TK-3B—一个立式不锈钢贮槽。这些回收单体可与新鲜单体按一定比例再次加入到聚合釜中进行聚合。在TK-3B靠近底部的侧面装有放料口。这样,可以防止在加料时将槽中积存的水和PVC加入到聚合釜中去。在贮槽的底部装有一根排放管。排放管装有一个气动放料阀。当需将贮槽排空时,即可经这根排放管,从贮槽的底部将物料排放到打料泵中。

在回收VCM贮槽的底部有一个积水收集器.在平时,手动打开收集器上的截止阀,积水就会在回收VCM贮槽与废水贮缶TK-3D之间的压力差的作用下,流经一个视镜,流入TK-3D。当从视镜中看到单体与水相的界面时,即可手动关闭那个截止阀。为了防止由于疏忽而造成这个排放阀门长期开着,在阀门上装有一个计时器。当阀门开启时,计时器就会自动计时。如果阀门开启时间超过30秒(经调整,最长可达3分钟),这个阀门会自动关闭,以免把纯净的VCM排放到废水汽提塔中去。采用视镜既可以看到界面,又能看到管道是否堵塞,还可以防止将贮槽内积存的水和PVC加回到聚合釜中去。

在回收单体和贮槽的三通阀上装有两个独立的减压阀。在运行时,只有一个减压阀工作。因此,可以在贮槽随同一个减压阀运行时,对另一个减压阀进行检修。

所有接在贮槽上的气动阀与气源管线都由一段塑料管相联,一旦遇到火灾,塑料管就会熔断,切断通往控制阀的气源,导致两个贮槽上的气动阀自动关闭。在离贮槽区不远的气源管线上有一个空气开关。一旦发生紧急情况,可手动将其关闭。

薄膜泵(PU-5B或PU-16B),可不断地将回收VCM贮槽TK-3B中的VCM抽出,并经一个过滤器(FIL-2B或备用过滤器FIL-3B)使该回收单体循环,打回到贮槽中去。这样就可以除去贮槽中固态污物。安装这个薄膜泵的一个最主要的目的是维持VCM加料压头,以防VCM在加料管道内汽化。在加料时,如果出现汽穴,可能会损坏涡轮流量计。这个薄膜泵在加料时是关闭的。

回收VCM贮槽装有一个液位计,以测定贮槽的液位。

在聚合加料时,根据回收VCM的液位来决定加入到聚合釜中去的回收VCM加料量。如果液位高时,可增加回收    VCM对新鲜VCM的比例;当液位很低时,不能满足配方对回收VCM的加料要求,可减少回收VCM对新鲜VCM的比例。一般来说,新鲜VCM与回收VCM的比例应为4/1。

在回收VCM贮槽上有一个用来在排空置换时回收槽内单体的蒸汽管,从槽底直伸入到槽内。在蒸汽管上有一个手阀,可以手动开关。在每个贮槽的顶部都有一条单体回收管线。

在任何情况下,只要必须把TK-3B停下来,装置就无法继续运行,这时就需尽快地将回收贮槽切换到TK-8B上,以免造成减产。

为了避免单体的自聚,回收单体贮槽的温度应控制在15.5℃左右。正常运行压力一般为1.8~4.2KG/CM(表压),视VCM二次冷凝器的压力而异。

1.3无离子水系统

1.3.1前言

本装置的供水系统可以满足各项加料:冲洗、密封、注水以及各种与操作有关的工作所需的用水要求。热无离子水贮槽TK-6B和冷无离子水贮槽TK-5B可分别为本装置的悬浮法聚合工艺提供无离子水。冷无离子水和热无离子水贮槽各有一个加料泵—PU-6B和PU-7B。这两台泵打出的无离子水经混合后,送到聚合釜中去。每个泵还可以把从槽中打出的水再打回到自己的槽中去。水中的加料温度是自动控制的。

冷无离子水贮槽还可通过注水泵PU-8B或其备用泵PU-9B这密封及注入水提供冷无离子水。密封无离子水管可为聚合搅拌机械密封及其它机械密封设施提供冲洗水,其压力为21.2K g/cm2(表压);这个压力是通过限制循环水流回到贮槽的水量来自动控制的.注入水管是从密封水管上分出来的,压力自动控制在16.3Kg/cm2(表压).这根水管不仅能在聚合期间向聚合釜提供足量的注入无离子水,以维持聚合期间釜内物料的体积恒定,还能为其它各个密封设施提供足量的密封水。

冲洗水泵PU-10B或其备用泵P-11B可把冷无离子水从贮槽中抽出,打到某个水管中,并根据要求为设备的各个部件提供低压冲洗水。

冲洗水加压泵PU-13B可把水从冲洗水泵出口抽出,提供给整个工艺中各个弗得罗尔夫喷淋阀,还可为引发剂、分散剂的加料管提供冲洗水。这根管道中的水压自动控制在15.8Kg/cm2(表压)。以保证可将各种助剂冲入到釜中。

1.3.2冷无离子水系统

冷无离子水经脱氧器后,打入一个不锈钢贮槽—冷无离子水贮槽TK-5B,其液位控制器可调节安装在贮槽进口管道上的液位调节阀,根据要求向槽内打入无离子水。在热无离子水系统也采用这个方法。根据各自的液位情况或是向某个贮槽打水,或是向两个贮槽同时打水。当TK-5B的液位降到不够一釜料用水时,控制室内的液位低限报警器就会报警。为了用计算机控制加料水的温度,在系统中装有一个用作监视器的温度指示仪。这个冷无离子水贮槽能为整个装置提供密封水、冲洗水、注入水和部分加料水。

1.3.3热无离子水系统

根据冷、热无离子水贮槽的液位情况,无离子水既可打入冷无离子水贮槽,也可以打入热无离子水贮槽,或同时打入两个贮槽。

在把无离子水打到热无离子水贮槽TK-6B(一个独立的不锈钢贮槽)的过程中,可先将无离子水和高温蒸汽在热交换器HE-3B中进行加热。从热交换器出来的热水打到热无离子水贮槽TK-6B。通过控制蒸汽的流量,可以自动控制从热交换器出口出来的热无离子水的温度,使贮存温度控制在规定的93℃上。在TK-6B的进口管道上装有一个带液位控制器的调节阀,可以自动控制向贮罐内的加入量。在通往热交换器HE-3B的蒸汽管道上装有一个调节阀,当TK-6B上的液位调节阀关闭时,这个阀也随之关闭,以防热交换器中在没有水通过时还开着蒸汽。热无离子水是从TK-6B的底部打入贮槽的,这样可以防止热无离子水溅出。

此外,在热无离子水槽中还装有一个“U”形加热器,以补偿由于通过贮槽保温层散发而损失的热量。这个加热器的蒸汽进口管道上装有一个调节阀,由一个温度指示控制器来控制,调节蒸汽流量可以自动控制热无离子水的加料温度。这样就可以使罐内温度保持相对稳定。

在装置检修后,可以用PU-7B把槽中的无离子水重新抽出贮槽,经热交换器HE-3B加热后再打回到贮槽。用这样的方法加热可比用“U”形加热器加热的方法能够更快地使罐内的水温升到93℃。

当TK-6B的液位降到低限以下,无法进行下一釜加料时,控制室内的低限报警器就会报警。

热无离子水贮槽可以为装置提供绝大部分的加料水。

1.3.4无离子水的混合与加料

B.F.G悬浮法聚氯乙烯生产工艺采用热加料法。采用这种方法可使聚合釜在完成各种助剂的加料工作后,其自身温度等于或是接近反应温度。这是通过同时向釜中打入冷热无离子水的方法来完成的。

整个无离子水加料系统由一个冷无离子水加料泵和一个热无离子水加热泵(PU-6B和PU-7B)组成。每个泵的出口管道上都装有一个温度调节阀和一条回到各自贮罐的循环管道。在系统中还装有一个联锁装置,当两个泵都停止工作时,联锁装置可把上述调节阀关闭,防止造成由于水的外泄,使空气进入到加料管中,而损坏涡轮流量计。

在水加料过程中,应测量冷、热无离子水混合后的温度;自动过程调节器可调定冷、热水进口管道上的温度调节阀,控制冷水和热水的流量,使打入到聚合釜中的无离子水控制在规定的温度上。

采用冷、热水混合的方法,而不是先在加热罐内把水温调好,再将其打入聚合釜,其目的在于使VCM加料温度及其它助剂加料温度的调整更简便、更迅速。

关于水加料系统的连续性问题,参见第1.8.2部分。

1.3.5注水泵

注水泵PU-8B和PU-9B可将注入水从TK-5B中抽出,向各个一般水源无法达到的高压水的需求设备提供压力稳定的高压无离子水,出口压力可达21.2Kg/cm2(表压)。泵压是用一个压力调节器和调节阀自动控制的。多余的水可循环回到TK-5B贮罐中去。这个高压水可使聚合釜搅拌器节流冲洗工作在聚合压力高达要冲开减压阀的情况下仍可进行。需要高压水的设备有:聚合釜搅拌密封、釜下浆料泵、块料破碎机和其他的浆料输送泵。

从注水泵出口分出来的第二股水流在一个压力调节器和调节阀的控制下,压力可降至16.3Kg/cm2(表压),可用作聚合釜注入水,使聚合反应期间釜内物料的体积恒定。这样,就能保持最大的聚合釜冷却水夹套热传导面积。把注入水的压力降至16.3Kg/cm2(表压)的目的在于当釜内的物料满釜时,不会造成釜内的压力过高。除了上述用途外,这个压力较低的注入水还可用于机械密封的冲洗。同时,由于上述所有的低压注入水的用水设备都具有体积小用量稳定的特点,故不会由于某个设备用水量过大而造成其他设备中断供水现象。注水泵上装有事故电源,一旦供电出现问题,仍可向关键用水设备提供注入水。在这个系统中还装有若干个控制设施,当泵的出口压力降到低限以下时,就能启动备用泵。由于注水泵上接有事故电源,故即便供电出现问题,仍可继续冲洗机械密封。

使用16.3kg/cm2(表压)注入水的用水设备有:

⑴ 聚合釜注入水(PLY—1E和PLY—2E)。

⑵ 废水泵密封冲洗水(PU—4D、10D)。

⑶ 干燥器进料泵密封冲洗水(PU—7G、8G)。

⑷ PVC汽提塔泵密封冲洗水(PU—3G、4G、6G)。

⑸ 回收分离器搅拌密封冲洗水(AG—1/SE—1F)。

⑹ 回收分离器排料泵密封冲洗水(PU—1F)。

⑺ 压缩机和真空泵密封冲洗水(CM—1F、2F、4F)。

⑻ 缓冲剂输送泵机械密封冲洗水(PU—4C、15C)。

1.3.6冲洗水泵

冲洗水泵PU—10B及备用泵PU—11B,可将冷无离子水以11.2kg/cm2(表压)的压力供给各低压冲洗用水设备。在泵的出口管道到冷无离子水贮槽之间装有一个节流孔板,可以防止当没有用水设备工作时造成冲洗水泵过热。这个循环水管道的尺寸足以使泵在最低流量以上连续运转。

在冲洗水泵的出口管道上装有一个孔板流量计,可以测量各项操作所用冲洗水的量(以体积单位计)。在这个系统中装有一个压力调节器和调节阀,是为了首先要保证配料室的配制水,缓冲剂加料管冲洗水及PU—13B的供给水,以防止在某个设备大量用水时,造成上述重要用水设备供水不足。

从冲洗水泵分出来的第四条水管可以为管线和设备提供大量的冲洗水。

低压冲洗水的用水设备有:

⑴ 聚合釜顶管和底管冲洗水(PLY—1E、2E)。

⑵ 出料槽和回收分离器管道冲洗水(TK—1C、SE—1F)。

⑶ 浆液汽提塔(CL—1G)。

⑷ 浆液设备冲洗水(PU—3G、4G,HE—1G)。

1.3.7冲洗水加压泵

冲洗水加压泵PU—13B,由PU—10B或PU—11B出口的冲洗水供水加压,将高压冲洗水送给聚合釜上的弗德罗尔夫喷淋阀、回收分离器和出料槽顶部冲洗阀,并可以为引发剂和分散剂的加料提供冲洗水。在通往弗德罗尔夫冲洗装置的泵出口管道上装有一个涡轮流量计,可以测量通过弗德罗尔夫喷淋阀的冲洗水总体积。在进行聚合喷淋时,掌握这个喷淋水的准确用量十分重要,它有助于进行物料平衡工作。在该系统中装有一个压力调节器和调节阀,是为了首先保证引发剂和分散剂冲洗用水,以免在某个弗德罗尔夫喷淋阀处在工作状态时,造成上述用水设备供水不足。

1.3.8无离子水脱氧器

温度为常温的无离子水,由无离子水站送来,经流量累积器FQI—WA50/DA—1B累积,计量出装置消耗的无离子水总量,然后送往脱氧器。脱氧器的液位调节器可控制液位调节阀,根据要求自动地向脱氧器供水。

溶解在无离子水中的氧气,经脱氧器脱氧(40个托的压力条件下),可以从12ppm降到1ppm。

这些经过脱氧的无离子水,根据要求送到冷无离子水贮槽或热无离子水贮槽中,剩余的脱氧水可再回流到脱氧器中。

为了避免过量地向脱氧器打入无离子水,可以限制脱氧器上的液位调节阀的开度。

脱氧器的最大加料量为22 m3/h。

1.4缓冲剂系统

1.4.1前言

缓冲剂为本悬浮法PVC生产工艺中的一种添加剂,其作用是在聚合反应中使物料PH值近似中性。因为PH中性有助于聚合胶体的稳定性。本工艺所采用的缓冲剂为磷酸三钙,其物理特性为白色颗粒状固体,不溶于水。

缓冲剂的配制和贮存在一个不锈钢常压罐TK—2C内进行。由于配制不需要很长时间,故不需要另备一个配制罐。

在缓冲剂输送泵PU—4C的作用下,缓冲剂浆液不断地由贮罐到缓冲剂计量罐TK—3C之前,又回到贮罐进行循环。当计量罐需要加缓冲剂时,液流就会经循环管道流入计量罐,当计量罐充满时,液流又会回流到贮罐。

用缓冲剂泵PU—15C可给缓冲剂加压,将其打到水加料管中,然后进入聚合釜。最后用水冲洗缓冲剂管道,以保证将所有的缓冲剂都能用加料水带入聚合釜中。

1.4.2缓冲剂的配制与贮存

缓冲剂的配制与贮存可在一个不锈钢常压罐TK—2C内进行。因为这个配制过程仅需15到30分钟,故无需另设缓冲剂贮罐。

按照配方的要求,将无离子水经一个椭园齿轮流量累积器打入缓冲剂配制罐,然后一边搅拌一边用人工将缓冲剂从人孔倒入罐内(缓冲剂是袋装)。在加入配方要求数量的缓冲剂后,经过一段时间的搅拌,取样分析。为了防止缓冲剂颗粒沉淀,以获得均匀的悬浮液,需不停地搅拌。

用一个离心泵使缓冲剂浆液在一个密闭回路中,在计量罐前进行循环。

1.4.3缓冲剂循环系统

因为缓冲剂是不溶解的,因此必须不断地搅拌,并使之不断地在管道内循环。缓冲剂的循环路线是由贮罐到计量罐前再循环回贮罐。当需要给计量罐TK—3C注入缓冲剂时,有关的信号就会激活,关闭循环管道上的自控阀,打开通往计量罐的阀门。当计量罐加满后,整个系统又会恢复到循环状态。供给缓冲剂输送泵的机械密封冲洗水,流经机械密封系统后,回到工艺排水系统。这样,机械密封水就不会将缓冲剂悬浮液稀释。

1.4.4缓冲剂加料系统

缓冲剂计量罐TK—3C是一个带搅拌的不锈钢常压罐,悬挂在一个负荷传感器上。接在罐上的管子是直接插到罐上的,没有任何连接部件,这样可以防止管子干扰传感器的计量。

计量罐的加料与排料,都是由自动过程控制器来进行的。根据反应配方,由批次逻辑制定所需要的计量罐的上限和下限。在加料过程中的某个适当的时刻,缓冲剂逻辑就发出信号,使循环截止阀关闭,加料阀打开,直至达到加料的计量界限。当液位达到计量罐的上限时,循环阀就会打开,加料阀就会关闭,此刻,随时可以进行聚合加料。

在聚合釜可以进行加料时,安装在釜上的每个阀都应处在各自正确的位置(包括依尔威阀)上,加料程序得到初始化。当工艺软件将加料程序初始化后,加料罐底部的阀门就会打开,同时开启加料泵PU—15C。

这时,缓冲剂悬浮液就会通过一个孔板流量计加入到无离子水加料总管中。孔板流量计可以限制悬浮液的流量,以期获得准确的加料终止点。当低限设定点达到以后,加料泵就会停止,同时也关闭计量罐底部阀门。此时,在罐中还应剩有一部分缓冲剂悬浮液的残液。

为了向无离子水加料管道中提供足够量的缓冲剂冲洗水,在计量罐底部阀门关闭的同时,冲洗水阀门打开,冲洗水经缓冲剂加料管道进入加料总管。用一个涡轮流量计可以测得所用的冲洗水的流量。当预定的用来冲洗缓冲剂加料管的冲洗水流过以后,系统中的聚合釜截止阀先关闭,然后关闭缓冲剂加料管线的阀门,这样就关闭了整个缓冲剂加料系统。此时,在整个缓冲剂加料管和聚合釜的无离子水加料管中都充满着水。

因为在缓冲剂加料以后,加料罐中还剩余有缓冲剂浆液,因此,在加料和不加料时,缓冲剂的计量罐搅拌都不能停。在向计量罐加料和向聚合釜加料时,搅拌也不能停,以防缓冲剂颗粒沉淀。搅拌器的颤动不会影响加料的准确性。

1.5分散剂系统

1.5.1前言

一般说来,分散剂溶液是含一种以上分散剂的悬浮液,用于悬浮法聚氯乙烯生产。分散剂的主要功能是控制PVC树脂颗粒的大小。对于大多数的树脂生产来说,一般需要两种分散剂。

在分散剂配制罐TK—4C中配制分散剂溶液。配制后,输送到分散剂贮罐TK—5C或TK—22C中。配制罐TK—4C用来完成改性剂或分散剂与无离子水的混合工作。贮罐中的分散剂溶液在泵PU—5C或PU—19C的作用下不断地由贮罐中打出,经循环管到计量罐TK—6C前,然后再回到贮罐中,进行循环。当要向计量罐中加入某种所需的分散剂时,液流会从循环状态变为加料状态。当计量罐TK—6C加满后,液流又恢复到循环状态。

泵PU—7C可将计量罐中的分散剂全部打入聚合釜。当计量罐中液位到达预定的下限后,定时的计量罐冲洗水自动打开,可将罐中全部的分散剂冲出计量罐。此后,另一计时器可启动分散剂加料管道冲洗水系统,以保证将全部的分散剂都带到聚合釜中。

在贮罐TK—19C中贮有另外一种特殊分散剂,可用于本装置的低分子量树脂(K—57和K—61)的生产。这种分散剂是一种低水解度的聚乙烯醇,需配合特殊的使用方法和加料方法。

1.5.2分散剂的配制与贮存

分散剂溶液是在一个常压不锈钢罐TK—4C内配制的,该罐带有搅拌器和一组内螺旋管,可加热分散剂溶液配制罐中的物料,也可冷却物料。螺旋管上装有一个带有互联手柄的两个三通阀,可以通入冷冻水,使物料冷却,也可通入蒸汽,使物料加热。通入螺旋管的蒸汽流量是由一个气动温度调节器来控制的。由于三通阀上使用的是互联手柄,故在螺旋管中一次只能通过一种热传导介质。螺旋管中的蒸汽冷凝水会从管道中排入工艺下水系统,而冷冻水则流回到冷冻回水系统。

在分散剂的配制过程中,各种助剂都是人工加入到配制罐中的。用于分散剂配制的水,经过一个共用的流量计累计器后,打入分散剂配制罐。如果配方需要的话,可将配制水加热,然后将配方规定的数量的配制水打入配制罐,同时开动搅拌。在配方规定的温度条件和搅拌的作用下,分散剂和配制水形成悬浮剂溶液。如果配方需要的话,可以向螺旋管内通入冷冻水,降低物料温度。当物料的温度降到规定的温度以下后,取样分析。分析合格后,即可将这批分散剂溶液打到贮罐中去。有的分散剂是可以共溶的,故可以放在一起配制。

分散剂溶液可以靠自身的重力流入到一个常压不锈钢贮罐TK—5C中。TK—5C装有搅拌,以防止配制的分散剂溶液分层。在贮罐还不能容纳一整批配制的分散剂之前,不得把配制罐内的分散剂溶液打入贮罐。在贮罐内装有冷冻水螺旋管,使物料维持在10℃,以抑制细菌的滋生。

在循环泵PU—5C的作用下,分散剂溶液从贮罐经加料罐前,再回到贮罐,这样不断地循环,由于分散剂溶液的各组分在没有搅拌作用就会分层,故一旦电机出现故障,装在贮罐搅拌器和循环泵上的报警装置就会报警。

1.5.3  PVA的配制和贮存

由于PVA的配制温度的分布情况与其他分散剂的温度分布不同,故需要一个独立的PVA贮存系统。其配制罐与前面所讲到的分散剂配制用的是同一个配制罐(TK—4C)。关于加热和冷却PVA溶液的装置在1.5.2中已叙述。

这种PVA溶液靠其自身的重力流入到一个带搅拌的常压不锈钢贮罐TK—22C中。在贮罐内还不能容纳一整批配制的分散剂溶液以前,不得把配制罐内的分散剂溶液打入贮罐。贮罐中装有冷冻水螺旋管,可以维持低温贮存条件,抑制细菌的滋生。

在循环泵PU—19C的作用下,PVA可不断地由贮罐打到加料罐TK—6C前,再回到贮罐,进行循环。因为这种分散剂在没有搅拌作用下会分层,故一旦出现电机故障,装在贮罐搅拌和循环泵上的报警装置就会报警。

1.5.4  特殊分散剂的贮存和使用

在生产K—57和K—61两种PVC树脂时,需要使用低水解度的PVA。这种溶液不需在生产前进行配制,因为它是桶装溶液运抵装置现场的。这种溶液在一个密闭的不锈钢罐TK—19C中贮存,不需搅拌。可以用加料泵PU—17C将桶装溶液打入贮罐TK—19C,并通过PU—17C和一根循环管进行循环。

1.5.5  分散剂加料系统

分散剂计量罐TK—6C为一个常压不锈钢罐,悬挂在一个负荷传感器上。顶部的管道为内插式,下部为软管连接,以防止管道对负荷传感器计量的干扰。

因为在TK—6C中既没有搅拌,也没有冷却装置,故只有当需要往釜内加料时,才允许将分散剂加到计量罐中,然后将计量罐中的全部物料冲入聚合釜,不允许剩有“剩余的”分散剂。

自动过程调节器和批次逻辑负责进行计量罐加料和聚合釜加料。

分散剂的循环溶液可以自动地由循环路线切换到向加料罐加料的线路,完成加料工作。加料罐的液面高度仅取决于配方的要求。批次逻辑可以发出信号,关闭分散剂的循环阀,打开分散剂加料罐的加料阀。在液位升到预定的高度后,加料阀关闭,循环阀打开,这时加料罐即可向聚合釜加料。

加料的程序是,先输入下限设定点,然后将通向聚合釜的各个阀门设定在正确的位置。以上诸项工作都是由自动过程调节器控制的。当工艺软件将过程调节器初始化以后,加料罐底部的阀门打开,加料泵PU—7C启动,引发剂/分散剂三通阀置在分散剂加料的位置上,分散剂即可通过加料管打入聚合釜中。在分散剂加料到最后一个程序时,聚合釜上的依尔威阀打开,以防止聚合釜内的物料反压到引发剂/分散剂加料管中。

当加料罐中的分散剂液位达到下限时,加料罐冲洗水阀门打开,冲洗时间是预定的,以便将全部的分散剂冲出加料罐,加入到加料罐中的冲洗水的流速要大于将物料排出加料罐的流速,以使剩余的分散剂溶液的液位升高。当定时器将冲洗水阀门关闭后,需将罐中的水抽至临界剩余重量。

当下限重量设定点到达以后,加料泵停止,加料阀关闭。分散剂加料管上的冲洗水阀门打开,将分散剂全部冲入聚合釜的加料总管。应在完成管道冲洗工作之前,聚合釜上的加料阀关闭,以使管道中充满冲洗水,防止聚合釜内的物料反压到加料总管。当预定的水量流过加料管以后(用流量计计量),管道冲洗水阀门关闭。

在加料工作完毕后,加料罐中还应剩有少量的剩余物料。

如果需要加入两种分散剂(Alcotex和PVA),可先加入一种,紧接着再加入另一种,这样可以节省时间。两种分散剂可分别加入到聚合釜中。在两种分散剂加入后,可用一次冲洗水进行冲洗。

1.5.6  特殊分散剂加料

特殊分散剂的加料方法与其他分散剂的加料方法不同。其加料量应符合配方要求。在适当的时候,自动过程调节器可与管道阀门相配合(或开或关),并启动加料泵PU—17C。这时,物料就可自动地加入到聚合釜中。

在配方所要求的量加入以后,聚合釜上的阀门会自动关闭,此时在管道内还留有一定的压力,以防聚合釜中的物料反压到加料管。过一定的时间后,加料泵关闭。此时可进行下一釜次的加料。因为特殊分散剂加料管中总是充满着特殊分散剂溶液,故不需要冲洗水。因为在生产K—57和K—61型树脂时,特殊分散剂对于PVC粒子的形态构成很重要,因此,B.F.G公司研制了这个特殊分散剂加料系统。

1.6  引发剂系统

1.6.1  前言

引发剂是配成一种水相分散液,以使生产操作简便、安全。引发剂的作用是在反应过程中引发氯乙烯单体聚合。通过调节引发剂的用量,可以调节反应速度,以达到稳定反应温度的目的。

用一个带有冷冻水冷却的常压罐TK—9C,将引发剂分散在水相分散液中。在配制过程中不断地搅拌,并用冷冻水冷却,然后排放到引发剂贮罐TK—8C中。在TK—8C中仍需不断地搅拌和冷却。引发剂分散液需在循环泵PU—1C的作用下不断地从贮罐到加料罐前,再回到贮罐进行循环。加料时,循环液由循环状态切换到加料罐TK—1C的加料状态。当加料罐中的引发剂分散液达到设定的高限时,循环液流又恢复到循环状态。启动加料泵PU—3C,可将加料罐中的引发剂分散液加到聚合釜中。然后用无离子水冲洗加料管道和加料罐,以确保将所有的引发剂加到聚合釜中。

1.6.2  引发剂分散液的配制

引发剂分散液是在一个带有搅拌器和带有用于冷却、加热的螺旋管的常压不锈钢罐TK—9C中配制的。配制罐上还装有一根废气排放管和排风扇,可排除罐内的烟尘。

首先,在引发剂配制罐内加入一定量的墙角离子水(用椭圆齿轮流量累积器计量)。再根据配方的要求人工加入Alcotex型式的聚乙烯醇。然后将混合物搅拌。聚乙烯醇的作用是将引发剂分散在水中。在螺旋管的进口和出口各装有一个三通阀,调整三通阀的位置,使蒸汽流经螺旋管,加热配制罐中的物料。进入螺旋管的蒸汽是用一个汽动温度调节器自动调节的。这两个三通阀上都装有互联手柄,可以防止热传导介质互串。

当聚乙烯醇变成溶液后,这两个三通阀就需改变位置,使冷冻水通过罐的螺旋管。这时用引发剂配制剩余的那部分水经计量后,加入到配制罐中,以加快冷却过程。

只有当聚乙烯醇溶液冷却到10℃左右时,才能将配方规定量的引发剂加到配制罐中(人工加入)。然后继续不停地搅拌、冷却,直到将这批引发剂溶液输送到贮罐后为止。

引发剂配制时的不断冷却的目的是为了防止这种活泼的引发剂分解。在完成上述混合工作后,取样送化验室分析。在化验合格后,即可批准使用。当贮罐中的液位可以容纳这批配制好的料时,即可将这批料打入贮罐。配制好的引发剂需整批地从配制罐中送到贮缶,以消除在配制缶中可能出现的分层现象。

上述的操作方法,适用于液体引发剂。如果引发剂是水和PVA分散液制成的冷冻片,还需将其溶解并将分散液稀释。这些工作都是在配制过程中进行的。在配制罐中先加入稀释的Alcotex溶液,然后加入引发剂冷冻片,搅拌,以使冷冻片溶解。

1.6.3  引发剂贮罐

引发剂分散液靠自身的重量由配制罐流到一个常压不锈钢贮罐TK—8C中。该贮罐装有冷冻水螺旋管,可使温度维持在10℃左右。如果温度升到设定点以上,则高温报警装置报警。温度高过设定点,会加快引发剂的分解速度,降低引发剂的活性。

在循环泵PU—1C作用下,引发剂溶液不停地通过计量罐TK—1C前的自动截止阀,循环回到贮罐中。循环的目的是为防止引发剂在管道中的温度升高而分解。

1.6.4  引发剂的加料系统

引发剂计量罐TK—1C是一个悬挂在负荷传感器上的常压不锈钢罐,可用来将引发剂分散液加入聚合釜。所有接在此加料罐上的管都是软联接,以便消除管子对负荷传感器计量的影响。引发剂加料缶的加料工作是由自动过程调节器来完成的。

因为引发剂的加料罐没有搅拌和冷却装置,故只有在聚合釜需要加料时,才允许向加料罐中加料。这个加料操作是通过自动地将循环液流切换到加料罐的方法来完成的。因为加料罐中的物料将全部加入到聚合釜中,故加料缶的加料精确度十分重要。在加料罐的加料管线上装有一个限流孔板,来调节流量,以获得精确的加料缶液位上限的临界值。

有关的加料罐加料和聚合釜加料的详细资料,可参见以后的“联锁说明”。简单地说,加料缶的加料方法大致如下:配方中规定了加料罐液位上限的设定点。一经初始化后,循环阀关闭,加料罐的加料阀打开,开始向加料罐内注入引发剂分散液,直到自动过程调节器测定引发剂分散液的上限达到设定点为止。此时加料罐的加料阀关闭,循环阀打开,引发剂分散液又可以不断地循环。此时,可进行下一釜次的聚合加料。

聚合加料的程序是:先输入下限设定点,将聚合釜上的各个阀门都放在正确的位置上。系统软件将加料过程初始化,即打开引发剂加料罐的加料阀,启动引发剂加料泵PU—3C,分散剂/引发剂三通阀放在可使引发剂经加料管加入到聚合釜的位置上。在引发剂加料过程进行到最后一步时,聚合釜加料阀打开,以防釜中的物料倒流。

当加料罐内的引发剂液位达到设定点的低限时,加料罐冲洗水阀门打开一定的时间,将罐中的引发剂全部冲出加料罐。向加料罐注入的冲洗水的速度应大于物料从罐中排出的速度。这样残余物料的液位才能升高。当计时器关闭冲洗水阀门之后,需将罐中的物料的液位抽至临界剩余点。

当液位达到下限后,加料泵停,加料阀关闭。引发剂加料管冲洗水阀打开,以便将引发剂全部冲到聚合釜中。聚合釜上的加料阀门应在冲洗操作结束之前关闭,使加料管中充满水,以防止聚合釜物料反冲。

当预先规定量的冲洗水经流量计和加料管进入聚合釜后,管道冲洗水阀门关闭。

在加料操作完毕后,加料罐中还应剩有少量的水。

1.7  聚合釜涂壁系统

1.7.1  前言

在聚合釜开始加料之前,需用一种特殊的溶液喷涂聚合釜的内壁,涂料粘在聚合釜内壁和内部部件上,使在正常情况下经常发生的粘壁现象降到最低程度。这样就可以降低聚合釜的开盖频率,减少清釜次数。

本装置配有整套的涂料溶液配制、贮存和使用系统。涂釜材料是B.F.G公司专有的,代号为10C,液态、碱性水溶液,贮存在常压罐中。从贮罐送来规定量的涂料溶液,经蒸汽气化注入到聚合釜的冲洗水管道中,蒸汽和涂料混合物经聚合釜顶的费德罗尔夫喷淋阀喷入到聚合釜中,在聚合釜内较凉的釜壁和内部部件的表面上冷凝。

在涂壁操作完成后,还需用水冲洗,以便把釜中剩余的涂料和PVC粒子冲出聚合釜。

1.7.2  涂料的配制和贮存

涂料是一种深棕色,含水的湿饼状的结晶块。一般B.F .G公司以此形式出售。使用前需将这种涂料溶于碱性溶液,形成稀释的涂料。

涂料溶液的配制和贮存是在一个带搅拌的常压不锈钢罐TK—1D内进行的。首先将代号10C按配方所要求的数量人工倒入配制/贮存罐中,再将配方要求的一定量的无离子水和碱液,经一椭圆齿轮累计流量计计量后,打入配制/贮存罐,然后开动搅拌,最少搅拌15分钟,以使代号10C溶解,并使各种物料充分混合。在配制/贮存罐中还不能容纳一整批物料时,不能进行涂料溶液的配制。

因为涂料的配制所需时间很短,故贮罐也可兼作配制罐。涂料溶液的配制是在聚合釜两次涂壁操作中间的时间内进行的,配制约需30分钟。无需连续搅拌。

1.7.3  涂料溶液的使用

在完成聚合釜的PVC浆料出料操作之后,(不需开盖)即可进行涂壁工作。为了保证釜内尽可能少地存有树脂,在涂壁前先用水冲洗。冲洗水经加压泵加压,通过弗德罗尔夫阀冲洗聚合釜。所用的冲洗水量,标记在喷淋冲洗水累计器上。在用冲洗水从釜的顶部冲洗釜的同时,开启排料泵PU—1E或2E,将废水从釜底排出,打到废水贮罐(TK—3D)中。送到废水贮罐中的冲洗水量标记在另一个累计器上,其数量应与打入聚合釜的冲洗水的用量相等。在喷淋工作完毕后,喷淋阀关闭,聚合釜排料泵及加压泵停止,然后聚合釜即可涂壁。

在每次加料前,将涂料用蒸汽气化涂在聚合釜的内表面上。为了保证良好的涂壁效果,涂壁时应注意两个变量——涂料的用量和所用的蒸汽量。

涂料溶液是用涂料加料泵PU—8D打入聚合釜的,整个涂壁工作由自动过程调节器来完成。应该经常检查贮罐涂料TK—1D中涂料溶液的液位,以确保罐中有足够的涂料溶液来完成涂壁工作。在涂壁时,釜夹套内需通入冷却水,其流速与正常流量相同,以助涂料在釜壁上的冷凝。涂壁时聚合釜上的弗德罗尔夫阀,涂料蒸汽阀,以及釜底部的6吋底部阀门都应打开,并通入20秒钟蒸汽,将管道中的冷凝物全部冲走。然后打开涂料阀和釜底废液排放阀,再将15公斤的涂料溶液直接由贮罐中打入蒸汽管道。在迷根加料管中应有足够的湍流,以使涂料和蒸汽混合。蒸汽与有效涂料的设计重量比为235:1。当配方规定量的涂料打入聚合釜后,批次逻辑就会自动停止打料泵,并关闭涂料阀。蒸汽阀门比涂料阀略迟一些关闭,以保证将所有的涂料都带入到聚合釜内。然后通入釜夹套的冷却水泵自动停止。在涂料的循环管道的加料泵上装有回压调节器,因为打入聚合釜内的涂料的流量很小,故涂料溶液需循环回到涂料贮罐中,以满足最低泵送流量的要求。

在涂壁结束之后,打开冲洗水阀,冲洗聚合釜,以保证聚合釜中不残留游离的涂料。涂壁后的冲洗过程与涂壁前的冲洗过程相同。

在涂壁冲洗工作完毕以后,应将聚合釜上所有的阀门关闭,只留下釜底阀门开着,以便将釜中的废水排出。当釜中的冲洗水在废水泵的作用下排干净后,关闭釜底阀,即可进行聚合加料。

1.8  聚合加料系统

1.8.1  前言

聚合加料的程序如下:

⑴  缓冲剂加料;

⑵  开始加水;

⑶  开始加入回收VCM;

⑷  切换到加新鲜VCM;

⑸  停止加水和VCM;

⑹  如果需要,用温度平衡方法延迟配方分散剂加入时间,以保证VCM在水相中形成液滴;

⑺  加入分散剂;

⑻  如果需要,用温度平衡方法延迟配方引发剂的加料时间,以保证分散剂充分分散,液滴包敷良好;

⑼  加入引发剂。

上述原材料是在搅拌情况下,并按上述程序和PVC树脂产品的配方顺序加入聚合釜的。首先将缓冲剂压入设在计量表和聚合釜之间的无离子水加料管道中。如果在加料前曾打开过釜盖,则在缓冲剂加料前需先进行抽真空,然后起动加料系统,将缓冲剂冲入聚合釜。在水加料开始后的片刻,即可进行VCM加料。加入釜中的水的温度是预定的,这样,在加料完毕后,各种物料的混合温度等于或近似反应温度。

在加完水和VCM后,应延迟一段时间,使VCM在水相中有足够的时间形成液滴。延迟时间后,再加入分散剂,然后再延迟一段时间,使分散剂得以充分的分散,形成液滴保护层。用这两个延迟时间,可以平衡温度,使其达到反应温度。在后一个延迟时间过后,即可加入引发剂,开始聚合反应。这里的“平衡温度”,是指在加料期间降低聚合釜温度的各项操作。在需要降低聚合釜的温度时,可按预定的流速向聚合釜夹套内通入冷却水。

鉴于其它的各项操作将在其它章节中讨论,本节只论述VCM加料和水加料。

1.8.2  水加料系统

两台离心泵PU—6B和PU—7B分别用来进行热无离子水和冷无离子水的聚合加料,PU—7B用来抽取热水贮槽TK—6B中的热无离子水,PU—6B用来抽取冷水贮槽TK—5B中的冷无离子水。抽出的热、冷无离子水共混,使聚合用的各种物料在加料完毕后达到规定的聚合温度。加料水的温度是在聚合加料管中测得,温度调节器调节每个泵出口上的调节阀,自动调节水温。每个泵还可将从贮槽抽出的水打回各自的贮槽。各种加料水在打入聚合釜之前都需经滤蕊式过滤器过滤,计量站计量。

计量站是由装在一条管道上串联的两部涡轮流量计组成的,两块表之间相距3米,这样可以保证最高的计量精度。流量计为温度补偿型,补偿范围为4.4℃~93℃,可计量标准温度下物料的质量流量或体积流量。两块表中,FE—WA01为加料计量表,FE—WA02为加料计量表的校验表。在两块表与聚合釜之间的水加料管道上装有一个流量调节阀,以控制设定的加料流量。此外,本系统中还装有一个计量校正罐TK—7B,核查水计量或VCM计量的精确度是否正确。TK—7B是一个悬挂在负荷传感器上的,体积为4.5M3的常压碳钢罐。(详见1.8.4

水加料系统上有两个流量设定点,一个是全流量设定点,流速为136M3/h;另一个是细流量设定点,流速为23M3/h。为了尽可能减小静压管道震动的影响,加料时先用全流量进行,在接近加料终点时,改用细流量调节,以期提高最终加料体积的精度。

计量站的流量调节阀亦可用做背压调节阀。当调节阀上游的压力降到设定点以下时,这个调节阀即可选择两个信号(压力或流量)中较低的一个,限制流量,以调节液体的背压,使液体维持一个最低的背压,以防管道内的物料在涡轮流量计中汽化,造成计量不准确,乃至损坏流量计。

水加料系统是一个联锁系统,这个系统一经激活,即可同时启动PU—6B和PU—7B,并打开有关的截止阀。流量调节阀会慢慢地开到预定的流量开度。当釜内的水加到预定的体积,(由上述两块流量计指示)流量调节阀即关至细流量的位置。当最后的一部分水加入到聚合釜中后,配方规定量的水即已完成,整个系统关闭,即截止阀关闭,冷、热水泵停止,冷、热水流量调节阀关闭。这两个调节阀关闭,可防止无离子水从加料管返回到贮槽中,还可保证涡轮流量计中充满物料。正如前面所述,如果涡轮流量计中有气体通过,会导致计量不准,乃至流量计损坏。

1.8.3  单体加料系统

新鲜单体和回收单体都是用来进行聚合加料,二者的配比是可调整的,但通常控制在3.5:1。一般情况下,回收单体的加料量是取决于回收单体加料时贮槽中回收单体的罐存量。单体分别由加料泵PU—3B和4B从新鲜单体贮槽和回收单体贮槽中抽出,打入聚合釜中。

系统中装有一个循环泵PU—5B或备用泵PU—16B,可将回收VCM不断地从贮罐中抽出,经加料过滤器FIL—2B或备用的FIL—3B进行不断地循环。回收VCM循环的主要目的是为了滤掉在回收VCM贮槽中积存的固体颗粒,并使加料中维持一定的压力,防止VCM在管道中汽化。如果在加料开始时才压缩加料管道中汽化的VCM,会损坏涡轮流量计,或是造成计量不准。在加料开始时应停止这个循环泵,以防物料在加料管内形成气穴。这个循环泵与装在循环泵出口管道上的自动截止阀以及加料泵出口的另一个自动截止阀是联锁的。这两个阀门在循环泵开动或停止时其位置是相反的,停止的泵出口阀是关闭的,运转的泵出口阀是打开的。VCM分两步加入到聚合釜中。第一步是按配方要求和回收单体与新鲜单体的比例要求,先加入回收单体。(在回收单体贮槽TK—3B中应保持一定量的回收单体)在回收VCM加料期间,回流截止阀是打开的,使少量的回收VCM流经一个流量调节阀,循环回到回收VCM贮槽。用这个小流量的循环,可防止加料泵憋压。当规定量的回收单体加完后,PU—4B停止,同时PU—3B启动,向加料管中打入新鲜单体。

加入新鲜单体时,在较短的时间内,新鲜单体也循环流回到回收单体贮槽,这样做的目的与前面讲的回收单体循环的目的一样,也是个安全措施,防止加料泵憋压。在持续6分钟的新鲜单体加料的过程中,有少量的新鲜单体会进入回收单体贮槽中。在配方规定量的新鲜单体加完后,PU—3B停止,PU—5B或16B起动,回收单体又恢复到循环状态。

两种单体都需经过一个单体计量站进行计量。该计量站由两个串联的流量计组成。两个流量计为温度补偿型,补偿范围为——17.8℃~48.9℃,可以在标准温度下读出质量流量或体积流量。两个流量计中,有一个流量计用来测量加入到聚合釜中的VCM的量,另一个流量计,或称“校正表”,用来与主表相对照,测定主表的精确度,如果两块表上反映出超过总加料量的1.5%的最大允许误差,就需对该表进行校正。在每个聚合釜的VC M加料管道上都装有一个流量调节阀,以维持设定点的加料速度。这个流量调节阀有两个设定点即全流量设定点和细流量设定点。以减轻静压对管道的冲击。在加料接近终点时,应将流量调节阀调到细流量流速的设定点上,以提高加料精度。

这个加料流量调节阀也可以起背压调节器的作用,以维持必要的最低管道压力,防止物料在涡轮流量计中汽化,造成计量不准确,或损坏流量计。当管道压力降到设定点以下,低限选择器就会控制这个调节阀,以保持一定的背压。

需要说明,在每台聚合釜上装有一根独立的VCM加料管,并在靠近聚合釜的地方装一个VCM流量调节阀,这两个措施可防止管道的液压冲击。在路易斯维尔聚合工厂,由于仅采用一根加料管用于水和VCM加料,因此,不可避免地会出现管道液压冲击现象。

1.8.4  校正罐

校正罐TK—7B是悬挂在一个负荷传感器上的碳钢常压罐,体积为5.34M3

校正罐的作用是检测两个加料计量站的精度.无论是校正VCM计量站,还是校正水计量站,都需先将水打过各计量表,然后打到校正罐中。

如果需要校正VCM加料计量表时,应在将水打入计量站之前,先将VCM计量站中的VCM进行回收。在实际操作中,是用水将计量站中的VCM排入聚合釜,然后从聚合釜中将VCM回收。不允许直接从涡轮流量计中回收VCM,这样容易损坏流量计,必须用水将其中的VCM置换出来,才能回收。

1.9  聚合系统

1.9.1  前言

聚合反应是在带有搅拌的、内表面为电抛光的、体积为70.4M3的不锈钢反应器内进行的。反应热是靠来自密闭回路冷却水塔系统的冷却水,流经螺旋半管式聚合釜夹套和釜内四根冷却挡板带出的,并以此维持反应温度。

聚合反应是由过氧化物引发剂引发的,产品的分子量取决于反应温度。随着聚合反应的进行,聚合釜中的物料体积会逐渐减小,因为VCM的比重是0.92,而PVC的比重却高达1.4。为了使釜中的物料体积恒定,百分之百地利用传热导面积,在整个反应期间,需不断地向聚合釜内注入无离子水,以补偿“体积降”。

当聚合反应达到了预定的终点时,向釜内打入终止剂,停止反应。通过计算聚合釜的热平衡,可以测得整个反应的VCM的转化率。

1.9.2  夹套冷却和挡板冷却

将冷却水通入四个釜内冷却挡板和夹套,目的在于移出反应热,维持恒定的反应温度。反应温度是通过在聚合反应过程中,调节通过挡板和夹套的冷却水流量进行控制的。自动过程调节器可以给出模拟控制,以维持反应温度。

在反应初期,将通入挡板的冷却水增加到最大经济流速114M3/h。如果还需进一步冷却,则要向夹套内通入冷却水,并根据要求增加冷却水流量,以使聚合釜内的温度维持在规定的温度上。夹套冷却水设有295M3/h最大经济流速设定点。详见“联锁说明”。在挡板和夹套中的冷却水都达到最大流速时,聚合釜的最大反应热量可以全部移出。

输入夹套和挡板中的冷却水,经涡轮流量计计量,用一台小型计算机,根据两个冷却水流量和所测得的冷却水温升,计算出聚合釜内的放热速率。用这个计算出的热传导速率与理论上推导出的PVC聚合动力学模型相对照。所测得的移出热量,也可用来计算瞬时转化率。

这个模拟温度控制,是一个串级调节系统。聚合温度是由一个可将信号传送聚合温度调节器的热电阻体测得的。这个调节器可以在所测得的温度与调节器的设定点的差值的基础上产生一个逆反输出信号。因为这个信号是个逆反信号,所以较高的信号说明聚合釜要求冷却水量较少,反之,较低信号说明聚合釜要求冷却水量较多。聚合釜温度调节器输出信号是分成几个梯度的,这样当聚合放热量较少时,即调节器输出信号在较高的区域时,这个输出信号即可输送到挡板调节阀,并进一步送到付调节器即夹套水温调节器。

聚合温度调节器可以将挡板冷却水调节阀持续打开,直到达到最大经济流速设定点为止。当聚合放热量较高时,聚合釜温度调节器输出信号就会处在要求高冷却水量的范围中即低输出信号区域内。

然后,这个聚合釜调节器的输出信号作为一个设定点,输入到付调节器。这个调节器就会去检测夹套出口水温,打开夹套调节阀,直到达到温度设定点为止。在正常情况下,通过调节夹套冷却水的流量,即可控制聚合反应温度。

1.9.3  聚合注入水

在聚合反应过程中,由于单体变成了聚合物,比重发生了变化,物料体积减小。在聚合初期,就需向聚合釜内注水,使物料体积恒定,以便最大程度地利用热传导面积。注入水是从聚合釜顶部和搅拌器节流套筒两处进入聚合釜中。流经节流套筒的水的流量是恒定的。从釜顶注入聚合釜内的水量应满足两股注入水之和等于聚合反应中任何时刻釜内物料的体积降。

在设定流量设定点之后,打开釜顶注入水截止阀,装在注入水管道上的流量调节器,在整个聚合周期内将注入水按设定的流量注入聚合釜。自动过程调节器负责设定注入水的流速,决定截止阀的开度。

1.9.4  搅拌器密封节流套筒水冲洗

一般情况下,在釜底部插入的搅拌驱动装置的双机械密封,在上部机械密封端面和釜之间有一个槽。将节流套筒装在聚合釜入口处的这个槽中,以减少搅拌轴与聚合釜搅拌器开孔之间的间隙。减少这个间隙,可防止从开口处反冲物料,使具有一定速度的冲洗水维持在最低流量。冲过开口处的水的流速一定要大于PVC树脂颗粒的沉降速度。如果在釜中有PVC树脂,水的速度不能保证时,树脂就会进入到这个小槽内,进而进入机械密封端面,不需多长时间,机械密封就会出问题。

将无离子水打到机械密封的这个小槽中,然后无离子水流经节流套筒进入聚合釜。在每次聚合加料前,需在密封水流量调节器上设定流量,并打开机械密封水截止阀。这个调节器可以保证设定的密封水的流量在反应期间不变。这个节流套筒冲洗水要一直开着,直到下一釜次加料时,进行代号10C喷涂前,才可关闭。

要不断地测量这个节流套筒两端水的压力降。如果水的流速不变,随着节流套筒的磨损,这个压力降也会减小。当这个压力降降到预定的界限以下时,报警器就会发出报警,此时就需更换该节流套筒。节流套筒两端的水的压力降,直接反映出水的流速。压力降过低,即水的流速过低,会使PVC树脂反冲到机械密封中,并在那里积存,最终造成机械密封故障。

1.9.5  紧急事故终止剂加入

本装置设计了一个采用氧化氮(NO)为助剂的紧急事故终止剂系统,一旦电源或空气系统发生故障,即可迅速地终止聚合反应。

每台聚合釜装备有两个氧化氮高压钢瓶,用管道与节流套筒冲洗水管道相联,用人工将氧化氮通入釜内。当出现事故时,操作人员打开手阀,使氧化氮经过节流套筒进入聚合釜,终止聚合反应或降低聚合反应速度。

氧化氮(NO)是一种剧毒气体,极易与氧结合生成二氧化氮。所以,在绝大多数与氧化氮接触的情况下,实际上是与二氧化氮接触。氧化氮(NO)在空气中的最大允许浓度应在5PPM以下。

接触氧化氮的最大危害是,在接触几个小时后,当尚未感到不舒服之前,已吸收了危险量的氧化氮。

如果在氧化氮浓度为50~150PPM的条件下工作,会马上感到鼻子、喉咙不适,咳嗽、恶心、鼻孔阻塞、头痛、呼吸困难、心烦意乱,6~24小时之内可出现水肿。浓度为100~150PPM的条件下工作,即使工作时间很短,也会有生命危险。

本终止剂加料系统操作方便,使用安全。但是在更换氧化氮钢瓶时务需小心。在更换钢瓶之前应用氮气吹扫管道,并将废气在远处排放。

 

 

 

 

 

 

 

 

1.9.6  反应监视

在反应过程中需记录许多工艺测量数据,其关键测量点设有报警装置。

序号

记录点

报警点

初始设定点

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

挡板冷却水流量

夹套冷却水流量

挡板冷却水温差

夹套冷却水温差

聚合温度—顶部

聚合温度—顶、中、底

密封水流量

注入水流量

密封水压力降

聚合压力—控制、汽相和真空

聚合控制温度

聚合搅拌器功率

夹套出口水温

——

——

——

——

——

——

低流量报警

——

低压报警

高压报警

高温报警

高/低负荷报警

——

 

 

 

 

 

 

0.4m3/h

 

1.5kg/cm2

14kg/cm2

0.6kg/cm2

超温3.5℃

150/0马力

上述每釜反应的测量什的小时平均值,小时平均反应速率和热释放数据都需贮存到计算机内,并通过计算机打印出来,这些数据应做为每釜反应的原始记录存档。

 

1.9.7  压力测定和聚合手动卸压

在通向聚合釜顶部的注入水管道上有三个压力传感器,用来监测聚合釜的压力。

有一个压力传感器是用来监测真空度的,其量程为从全真空到0.7kg/cm2(表压)。这块表在聚合单体回收的最后阶段和在打开釜盖后抽真空时,可用来监视釜内真空度。

第二个压力传感器,用于监视聚合反应期间的聚合釜压力,其量程为7.0~13kg/cm2(表压)。这个压力量程是聚合压力变化的范围。可在控制室内的压力指示器上给定设定点。当聚合压力超过这个设定点时,报警器就会报警。

第三个压力传感器,用来监视那些较高的压力,其量程为0~18kg/cm2(表压)。这部表是接在釜自动卸压管道上的压力调节器上。在手动卸压管道上的那个压力调节阀的设定值比聚合釜减压阀的设定值要低。当情况紧迫时,操作人员即可打开这个压力调节器的顶阀开关,将釜中的压力放入大气,使压力控制在设定点压力上。

1.10  ATSC终止剂系统

1.10.1  前言

本装置中采用两个终止系统,达到两个不同的目的,并使用不同的终止剂。丙酮缩氨基硫脲(ATSC)是一种常规终止剂,它与残留的引发剂反应,有效地破坏这些残留的引发剂。在紧急事故时,及在正常的情况下,最好能首先使用ATSC。

氧化氮(如前面所述)是一种紧急事故终止剂,只有当万不得已时才能使用。氧化氮可与活性自由基相结合,生成不活泼的化合物。但是,由于这种终止剂不能与非离子型引发剂反应,因此无法保证在一段时间后不重新进行反应。

要先将ATSC与碱液和无离子水混合,制备成溶液,然后,当反应达到预定的终止时间时,从聚合釜的顶部打入釜内。ATSC这种化学药品的毒性很强,在使用非溶液形态的ATSC时,必须要小心。

1.10.2  ATSC终止剂的配制与使用

ATSC是在一个带有搅拌的不锈钢密闭罐TK—7C中配制,该罐的顶部有一个排气管,通入大气。首先,将精确量的无离子水经椭圆齿轮累计流量计计量后,打入配制罐TK—7C,然后,桶装NaOH溶液放在盘秤上,使用桶用手摇泵将精确量的碱液抽出,也加入TK—7C中。

ATSC用聚乙烯醇(PVA)包装袋包装,每袋12.5公斤,每两袋装在一个内衬聚乙烯袋的铁桶中。配制时先在TK—7C中加入水和碱液,启动搅拌,然后将一定数量的12.5公斤装的ATSC,连同聚乙烯袋子从人孔一同倒入罐内。往配制罐中倒入时,要每隔一段时间放入一袋,以使搅拌有足够的时间将其切碎分散。在一定的时间内这种PVA袋子可以溶于碱溶液。

ATSC是一种象精糖一样的白色颗粒粉末,无论以何种方式都可以导致严重中毒。吸入、吞食、眼睛或皮肤的吸收,都对人体有害,甚至导致生命危险。乞今为止还没有一个中毒临界值。

ATSC需装在密封的桶内运输。在搬运时,工人需带好面罩,橡胶手套和橡胶围裙。在混合配制时,工人需戴好带气源的防毒面具,长橡胶工作服,长橡胶手套,胶鞋和橡胶头罩,或者是可以将全身都罩起来的带气源的耐压塑料工作服。工作完毕后,在脱去防护用具之前,应用水彻底冲洗,将沾有ATSC的地方及时冲洗干净,冲洗水排入下水。洒在地上的ATSC粉末,及时的用吸尘器清扫干净。所提供的吸尘器,只能用于清扫ATSC。在收集袋的后面装有一个过滤器,每清扫一次要更换一次过滤器。人体万一沾上ATSC,应马上用大量的水冲洗15分钟,并脱去工作服和鞋,然后立即就医。在重复使用工作服之前,务需洗干净,被污染的工作鞋扔入垃圾中。ATSC在水中可以水解成无毒的物质,其水解速度在酸介质中可大大加快。

由于在配制时,需要采取许多额外的安全措施,配制需要的时间较长,ATSC配制大约需用一小时,因此,应在ATSC加料之前,在两次聚合加终止剂之间,配制ATSC溶液。一旦发生紧急事故,终止剂加料系统的阀门迅速打开,向釜内加入终止剂。

1.10.3  ATSC终止剂加料

当聚合反应到达预定的终止点时,或当加料时由于某些加料程序不正常需要停止加料时,则向聚合釜内加入ATSC溶液,以终止反应。ATSC溶液是从聚合釜顶部通过聚合釜的注水管注入聚合釜内,因为这根管道最不容易被聚合物堵塞。聚合终止点可根据反应时间,转化率或压力降来决定。

终止剂加料操作是由自动过程调节器控制的。这个间歇逻辑是按下述方法进行聚合终止操作:

ATSC终止剂泵PU—9C或PU—10C(该泵将ATSC溶液从TK—7C中抽出)启动,装在泵出口管道上的自动截止阀打开,聚合釜注水截止阀关闭,聚合釜终止剂阀打开,将ATSC溶液按配方规定的量,经一个相应的涡轮流量计计量后,打入聚合釜。当配方规定量的ATSC溶液打入聚合釜后,聚合釜终止剂阀门关闭,泵出口截止阀关闭,终止剂加料泵停止。

因为终止剂加料泵的压力要大于减压阀的压力,所以在这个系统中应装有一个背压调节器。这个背压调节器的设定点应设定在能使终止剂加料泵在稳定地打料曲线范围内进行打料的那一点上。

为了使在紧急事故情况下更有效地ATSC,系统中装有一套完全独立的备用泵PU—10C和备用计量系统。终止剂加料泵及其调节系统都装有事故电源,以便在出现电源故障时,仍可启动终止剂加料系统。在发觉出料槽(TK—1G)内出现不正常的反应时,也可以加入ATSC。

1.11  浆液输送系统

1.11.1  前言

当聚合反应达到了预定的反应时间或转化率时,即可终止聚合反应。这时可先回收未反应的单体,而后将浆液输送,或不回收单体而直接将浆液输送。浆液从聚合釜排出后,输送到汽提塔供料槽(或称聚合釜出料槽)。在通常情况下,应在回收单体之前,将浆液输送到汽提塔供料槽,在这里进行部分单体回收。浆液输送完后,即可冲洗聚合釜,为下一步的涂壁工作做好准备。

未反应的单体的回收方法取决于下游设备(如浆液汽提塔等)的状况和釜中树脂的质量预测。通常,单体回收不在釜中进行,只有当物料不通过汽提塔和已知釜内物料质量不好,需采取特殊处理方法时,才采用这种釜内回收单体的方法。PVC浆液可在聚合釜内进行回收,也可在聚合压力低于蒸汽压力后,通过向回收分离器中通入蒸汽鼓泡的方法回收。然后将回收单体后的浆液,避开汽提塔供料槽和汽提塔,直接打入两个混料槽中的一个。

1.11.2  聚合釜出料

当已做好PVC浆料输送准备,并确信这釜料的质量是合格的,可将浆料输送到以下的两个槽:

(1)混料槽(TK—2G、4G);

(2)汽提塔供料槽(TK—1G);

如果要把浆液直接输送到混料槽,应按1.13.2的规定在聚合釜内进行单体回收。单体回收完毕后,即可将浆液输送到混料槽。但应经常检查这个混料槽的液位,看其是否可以容纳这釜料。在出料管道上装有一个手阀,浆液可通过手阀送到混料槽。出料前,应检查出料管道上的排污阀,看其是否关闭。浆液输送流量调节器设定在90M3/h的位置上。要确保浆液输送管道截止阀放在正确的位置上,打开浆液出料阀和聚合釜底阀,启动相应的浆液泵(PU—1E或2E)。观察流量累积器,当看到流量累计近似达到56.5M3/h,打开聚合釜上的弗德罗尔夫阀和启动加压泵PU—13B,然后打开弗德罗尔夫阀冲洗水管道上的截止阀,此时观察搅拌器和浆液泵上的安培计所指示的安培数,当两个安培计上的安培数降到最低数值时,就说明釜内物料已经抽空,此时打开聚合釜冲洗水截止阀和顶部截止阀,冲洗聚合釜。

聚合出料完毕后,釜底可能会沉积少量的树脂,用上述的方法冲洗30秒钟,可将沉积在釜底的树脂冲走。当泵上的安培计再次指示出最低的安培数时,即可终止弗德罗尔夫冲洗。关掉釜底阀,然后打开浆液管道冲洗阀,冲洗浆液管道3分钟。此时,全部浆液出料操作结束,各个阀门和泵的开关恢复到原来的位置。

如果在浆液尚未出尽之前,浆液输送就中止了,很可能是浆液管道发生了堵塞,此时可以打开浆液管道冲洗水阀门,用水冲洗,以解决管道堵塞问题。冲洗管道所用水量应记录下来,并加到输送物料的体积上。

将一釜料输送到汽提塔供料槽的工艺程序与打入混料槽的工艺程序相似,只是前者单体回收操作不在聚合釜内进行。在输送前,应检查槽的液位,看其是否可以容纳这釜料。检查各有关阀门,看其是否置于将浆液打到汽提塔供料槽的位置上。浆液泵流量调节器应设定在205M3/h的位置上,然后开动出料泵。因为浆液中的单体还未回收,故在将浆液打入汽提塔供料槽后,槽内压力会上升,当压力升高到5.1kg/cm2(表压)时,汽提塔供料槽的回收阀门打开,回收系统即可按1.12和1.13部分所叙述的方法处理VCM气体。

当浆液累计流量达到56.6M3时,开始聚合釜冲洗,流量调节器设定点将会降到133M3/h。剩余物的泵出方法与向混料槽出料的方法相同。

正常的出料方式是从聚合釜排到汽提塔供料槽。

1.12  浆液汽提系统

PVC浆液汽提的主要作用是将残留在PVC树脂中的单体移出并回收。其目的有三个:

(1)    降低PVC浆液中的残存VCM,使干燥后的产品中残存VCM的含量小于1PPM(以干燥的树脂计)。

(2)    回收VCM。这样可以防止VCM在干燥过程中(如混料槽、离心机、干燥器等设备中)逸到大气中。

(3)    以最少的投资达到上述两个目的,并使产品的质量保持在最高的水平。

人们都注意到这样一个事实,如果经过汽提的PVC浆液中的VCM低到30PPM时,则干燥后的最终产品中所含的残留VCM可在3PPM以下。这之间的关系和实际结果,还取决于树脂的性质,干燥设备的型式及干燥条件。在汽提塔内希望将残留的VCM尽可能多的移出来,否则,浆液在汽提后,通过一个“开放”系统时,残留的VCM就会逸入大气中。

1.12.2  汽提塔供料槽操作

反应结束后的正常操作方法是将未经单体回收的浆液从聚合釜输送到汽提供料槽TK—1G中。这个槽既是浆液贮槽,又是VCM脱气槽。随着浆液不断地打入这个汽提塔供料槽,槽内的压力会升高。当压力升到5.1kg/cm2(表压)时,装在汽提塔供料槽蒸汽回收管道上的自控截止阀会自动打开。联接在伸入到回收分离器里的VCM蒸汽管道上的调节阀,可以防止回收系统在高脱气速率下发生超负荷现象,因此应允许汽提供料槽内的压力瞬时性地提高。

控制TK—1G中的贮存量,是达到平稳、连续操作的关键。TK—1G的液位应既能容纳下一釜输送来的物料加上冲洗水的量,又能保证稳定不间断地向浆料汽提塔供料。可以根据聚合釜送料的情况和物料贮存的变化,慢慢地调整汽提塔供料的流速。

浆液在汽提塔供料槽中经过部分单体回收后,打入浆料汽提塔CL—1G。一部分浆液循环回到汽提塔浆料槽中。浆液还需经过一个块料破碎机(GR—1G),将偶然由于树脂粘结作用形成的团块打碎到可以通过下游设备,而不会造成堵塞。

1.12.3  浆液汽提塔操作

PVC树脂浆液,可以从汽提塔供料槽(TK—1G)送到汽提塔(CL—1G)中,并且部分浆液循环回到TK—1G。为了使浆液获得2.4米/秒和4.6米/秒的循环流速,防止浆液沉淀而造成管道堵塞。将浆料泵的能力设计成37M3/h,管道尺寸为Dg50,可满足向汽提塔打料或不打料时的流速要求。

用电磁流量计可以测得流向汽提塔的浆液流量。其流量可以通过装在通向汽提塔的浆液管道上的流量调节阀进行控制。在这个流量计和调节阀的上游浆液管道上还装有一个浆液供料截止阀。

浆液供料进入到一个螺旋式热交换器HE—1G中,并在热交换器中被从汽提塔底部来的热浆液预热。这种浆液之间的热交换的方法可以节省汽提所需的蒸汽,并能通过冷却汽提塔浆料的方法,缩短产品的受热历程。

在流量计和流量调节阀的上游的浆液供料管道上,装有一根带有截止阀的冲洗水管,主要用于汽提塔的开车、停车、浆料管道的清洗和汽提塔的冲洗。

带有饱和水蒸汽的VCM蒸汽,从汽提塔的塔顶逸出,进入到一个立式部分冷凝器(CN—1G)中,绝大部分的水蒸汽可以在这个冷凝器中冷凝。

部分冷凝后的蒸汽与液体物料从这个部分冷凝器中流出,流入到汽提塔冷凝液收集器(SE—2G)。在收集器中,液相与汽相物料分离,被水饱和的VCM从这个汽提塔冷凝液收集器的顶部逸出。

用一个滤心式过滤器(FIL—1G和2G),可将离开汽提塔冷凝液收集器的VCM蒸汽过滤,以防万一出现浆液汽提操作失误,使PVC颗粒进入到回收系统。

装在汽提塔冷凝液收集器出口蒸汽管道上的压力调节器,可以自动调节VCM蒸汽出口的流量,来调节汽提塔的压力,以使塔内压力稳定。

然后VCM蒸汽直接流向汽提塔回收压缩机的吸入口。

蒸汽从汽提塔底的塔盘进入汽提塔。在通向汽提塔的蒸汽管道上装有一个流量调节阀,将蒸汽流量单独调定在1吨/时。为了防止树脂在汽提塔的塔釜壁上干燥分解,可向蒸汽管道里加水,以降低过热蒸汽的温度。

经过汽提后的浆液,可从汽提塔底部打出,经过浆液汽提塔热交换器后,打入浆液混料槽(TK—2G和4G)。

在通向浆液混料槽的浆液管道上,装有一个液位调节器,通过控制这个调节器,调节浆液流量,可以使塔底浆液的液位维持在一定的高度。

部分浆液可以循环回到浆液汽提塔中。循环管道变径(Dg80变Dg65)后,从浆液的液面下部进入汽提塔。它可以使浆液的下层搅动,防止树脂沉淀,造成管道堵塞。

在塔底与浆液泵之间装有一个大筛目的蓝式过滤器STN—1G,用来保护浆料泵,滤掉金属物和来自汽提塔的树脂团块。

在汽提塔冷凝液收集器SE—2G中收集的冷凝液饱和有VCM。将这部分冷凝液打入废水贮罐TK—3D,以备进行废水汽提。在汽提塔冷凝液收集器上,装有一个液位调节器,通过调节流入TK—3D的流量,自动调节收集器内的物料液位,使液位恒定。在泵的出口处装有一根带有一个孔板流量计的循环管道,使冷凝液返回收集器,以使泵可维持一个最低流量。

用管道可将水送到汽提塔的顶部,将塔壁和顶部封头上的树脂冲掉。

因为各种树脂的最佳精确的操作条件很难预料,故在本系统的设计中考虑了操作的适应性。操作的适应性有以下三个方面:

(1)    用调整塔压的方法,调整塔的温度;

(2)    用调整供料速度,浆液中的含固量以及塔盘溢流堰高度的方法,来调整物料在塔内的停留时间。

(3)    用调节与浆液供料无关的蒸汽流速的方法调整温度分布。

操作参数的选择取决于汽提树脂的性能、产量和其他经验因素。所有的关键仪表都应装有适当的报警装置,以便根据下面的要求可以采取补偿措施:

                                         设定点

(1) 低浆液流量偏差报警               ±2.4M3/h

(2) 低蒸汽流量偏差报警               ±250kg/h

(3) 高、低塔压报警                   0.3kg/cm2(表压)

(4) 高、低液位报警                         mm

(5) 冷凝液收集器高液位报警                 mm

1.12.4  汽提塔的物理过程说明

据观察,绝大多数的PVC树脂浆液经汽提后,在塔底的浆液中残留VCM含量可达30PPM以下,其干燥后的最终产品中的残留VCM的含量可达1PPM以下。二者之间的确切关系及其结果取决于树脂性能和干燥的条件。某些高孔隙率树脂,用汽提塔汽提,很容易将残留VCM降到1PPM以下。但是,在操作汽提塔的过程中,权衡汽提塔操作过程中汽提的完全性和受热历程的利弊是值得重视的。

一般说来,从汽提多种规格的PVC树脂实验中所获得的结果,会提出这样的问题:要获得良好的汽提树脂,汽提塔的塔板数与停留时间的相对关系及其重要性是怎样的。一般的结论是,塔板数最少需要10~12层,汽提塔应根据塔板停留时间来进行设计。

在正常情况下,选用20块塔板的汽提塔可以达到很好的平衡,使设备投资(指塔径)合理,停留时间适宜,塔盘的液体力学设计恰当。对于浆液必泡较少的树脂,一般适宜的塔板间距为610mm。为了使汽提塔适应不同产量和停留时间的变化,建议采用“可调堰汽提塔”。使之具有更高的适应性。

塔盘是一种多孔式塔盘,上面装有弧形降液管。降液管具有斜度,以使浆液以较高的速度冲到下一层塔盘的“远角”上,以减少树脂的积沉现象。塔板上的孔最好采用3/8吋直径,以减少塔板堵塞的隐患。塔板上孔的分布,应设计成蒸汽与浆液有效地接触,同时能够改善浆液在塔板上的鼓泡作用,以防止树脂沉积。塔板的设计及其溢流堰高度的设计,应能最大程度地减少蒸汽的逆流,以防止浆液从塔板的孔中渗漏,这种渗漏会造成塔盘底部树脂集聚粘结和板孔的堵塞。

虽然在正常操作的情况下,汽提塔的操作压力范围近似0.25kg/cm2(表压),但其设计压力最好是2.8kg/cm2(表压)和全真空压力。尽可能地采用内部结构简单的设计,接管和人孔减少到最少,特别要避免塔板有难以冲到的死角,因为死角的地方树脂会沉积、粘结,使产品降低品级。汽提塔外部最好有两个人孔,塔顶一个,塔底的液相界面以下一个。在塔板间应设有通道用于检修。通道应设计有卡子,以便在塔板的两侧能够进行拆卸。

在正常情况下,塔底的液位高度应能够容纳一个近似停留时间的浆液停留量。最好是将塔底部液位调节器设定在相当低的液位上,当然还要适合浆液泵的操作情况,以便最大程度地减少树脂的受热历程。在系统中装有一个汽提后浆液排出的循环回路,使浆液经过一个节流管“喷嘴”,流回到塔底。经过节流管后的循环物料的流速可以增加,对塔底沉积物起到搅拌作用,防止树脂沉淀。

1.13  单体回收系统

1.13.1  前言

向聚合釜内注入终止剂,终止聚合反应后,釜内还有大量的未反应单体,这些单体应加以回收,并用于下一釜次的聚合加料。一般的单体回收方法是在汽提塔供料槽中进行部分脱气,然后,在浆液汽提塔内进行连续蒸汽汽提。做为备用系统,还提供可以在聚合釜内进行单体回收和汽提的设备。

1.13.2  聚合釜间歇回收

在一般操作条件下,不需要将未反应的VCM在聚合釜中完全回收。但在有些情况下,则需在聚合釜中进行批次性单体回收:

(1)设备出现故障,无法正常出料和汽提;

(2)由于聚合出现紧急事故,如超温等;

(3)          打算分开处理某一批料, 这批料或是一批实验料,或是已知的不合格料。

如果必须进行批次性的聚合釜内的单体回收,应首先检查这套回收系统是否具备开车条件。如果确已具备开车条件,就可打开聚合釜蒸汽管截止阀、聚合釜顶部回收阀和回收分离器进口截止阀。这样,气流就可以通过回收气体过滤器(FIL—1F和2F),从聚合釜进入回收分离器(SE—1F),其压力由一个压力传感器显示。根据这一点上的压力,气流或是通过打开直接回收截止阀,进入回收VCM冷凝器,或是通过打开低压回收截止阀,进入压缩机/真空泵回收单元。在通向回收分离器的进口管道上装有一个调节阀,可以用来限制进入回收系统的蒸汽流量。安装这个调节阀有两个目的:①调节回收系统的压力,以防止压力过高,妨碍液封型真空液环压缩机的正常操作。②限制进入回收系统的VCM蒸汽流量,防止将过多的浆液带入回收分离器。

如果发现压力高于冷凝器的压力时,就应将物料直接导入回收冷凝器。如果压力降到冷凝器的压力以下时,就应将物料输入到间歇回收压缩机CM—2F中。以后,压力便由一个分级压力传感器进行监测,这个压力传感器可以激活一个硬线联接的电动连锁系统,使间歇回收压缩机与真空泵按程序工作。同样,还是取决于这个压力,当压力小于大气压力时,物料会进入真空泵CM—1F;当压力大于大气压时,物料会进入间歇压缩机CM—2F。从这个压缩机/真空泵机组出来的物料进入回收冷凝器CN—1F。

1.13.3  正常回收方法

在正常情况下,不在聚合釜内进行VCM的回收,而是将未经回收的浆料打到汽提塔供料槽TK—1G中,绝大部分的VCM在这个槽里得到回收,剩余的VCM将在汽提塔中得到回收。

在浆料打入汽提塔供料槽时,该槽上的回收阀门打开,浆料回收物料管道上的截止阀打开,VCM蒸汽进入回收分离器,把浆料中的残存VCM分离出来。从分离器出来的气体,经一个滤蕊式过滤器(FIL—1F或2F)过滤后,或是进入间歇回收压缩机,或是进入VCM回收冷凝器。如果压力高于5.4kg/cm2(表压),则高压阀门打开,气体进入VCM回收冷凝器CN—1F;如果压力低于5.4kg/cm2(表压),低压阀门打开,气体进入间歇回收压缩机CM—2F。

压缩机CM—2F将不断地把VCM移出,直到压力降到1.8kg/cm2(表压)为止。此时,关闭各个回收阀,停止汽提塔供料槽内的单体回收工作。聚合釜内的压力此刻也降到0kg/cm2(表压)。根据经验,在这个压力下,不会发生剩余单体的聚合现象,也不会在汽提塔供料槽的气相空间发生粘壁现象。

1.13.4  回收压缩机操作

为了完成下列工作,在系统中安装两台回收压缩机和一台真空泵。

(1)CM—1F——回收真空泵;

(2)CM—2F——间歇回收压缩机;

(3)CM—4F——浆液汽提和废水汽提回收压缩机。

间歇回收是一个周期性的操作形式。间歇回收设备很少用在聚合釜的批次回收上。这种回收方法常用于第1.15节所述的,对某个需要排空置换的设备进行回收,或是在进入设备内检修前对设备及管道进行回收。汽提塔回收压缩机应该连续运转,并要保持非常稳定的运行状态,以防止汽提塔操作失常。间歇回收压缩机在每个聚合周期内运行一至半个小时。

所有的机器都是水封式液环压缩机。选用这种形式压缩机的主要原因是,这种机器在固体颗粒进入系统时,仍能正常运行。这种压缩机的设计允许少量的粒子通过压缩机,并在密封水通过过滤器时被滤掉,过滤后的密封水回到密封水贮罐。

间歇回收压缩机的两项指标是压缩比率和抽气能力。回收真空泵CM—1F和回收压缩机CM—2F系统应能使聚合釜压力从大于冷凝器压力,在规定的回收时间内降到真空水平。鉴于压缩和抽气能力等方面的要求,本系统用两台压缩机。第一台压缩机CM—2F,应能把聚合釜压力降到常压,并将排放压力变成冷凝器压力。从常压这一点起,第二台压缩机(或称真空泵)CM—1F,把这一压力进一步降至所要求的真空度,并将气体排至CM—2F,使压力提高到冷凝器压力。

在第一个阶段的间歇回收,或称高压回收阶段,蒸汽物料直接进入回收冷凝器CN—1F。在第二阶段的间歇回收,或称中间回收阶段,自动间歇回收程序系统被激活,起动间歇回收压缩机(详见《联锁介绍》中有关间歇回收压缩机和真空泵编程的电动联锁系统)。

间歇回收压缩机CM—2F可将系统压力从冷凝压力变为常压。装在压缩机循环管道上的压力调节器,根据需要将所排出的气体进行部分循环,可把吸入口压力维持在最低压力,以防止操作不稳定的现象发生。

当CM—2F吸入压力降至常压后,回收真空泵启动。进入回收真空泵的蒸汽首先输送到一个蒸汽清除冷凝器CN—1E,将多余的水蒸汽除掉。这样可使真空泵具有更大的能力,用来吸取VCM蒸汽。在聚合釜内的批次回收过程中,过多的蒸汽在这台冷凝器中得到冷凝。在蒸汽吹扫设备时,用于蒸汽吹扫喷嘴(VJ—1E)的动力蒸汽也在这台冷凝器中冷凝。

在回收真空泵上还装有一个旁路调节阀,可以防止回收真空泵的吸入口压力降至规定值以下。真空泵如果长期在制造厂家规定的界限以下运行,会导致机械损坏(转动部位提前损坏,壳体腐蚀和故障)。

除CM—4F没有联到自动程序系统中之外,回收压缩机CM—4F与间歇回收压缩机CM—2F的操作是相同的。

每台压缩机都有一套密封水系统,下面所叙述的情况适合于每台压缩机。压缩机的密封水系统是一个不间断的水循环系统。密封水从压缩机中流出,带出热量,经过滤、冷却后又回到压缩机。

压缩机压缩过程和被压缩气体的冷凝过程中所产生的热量,可使密封水温度升高。压缩机把这些加热后的密封水排入一个密封水分离器,把密封水和蒸汽分离。用一台泵将密封水从分离器中抽出,经过滤、热交换后打回到压缩机中去。密封水的温度在压缩机的进口处测得。在通向热交换器的冷却水管道上装有一个调节阀,用以调节冷却水的流量,使进入到压缩机内的密封水的温度维持在40.5℃。

由机械密封冲洗和冷凝作用产生的过量水,积聚在密封水系统中。液位调节器控制流出系统的水的流量,使分离器的液位维持在一定水平。把这些过量水打入废水汽提系统,将溶解在水中的VCM汽提出来。

在密封水管道上装有一个流量调节器,控制进入压缩机的密封水流量,使流量稳定。

间歇回收压缩机CM—2F的密封水系统,只有一点与CM--4F不同,那就是它可与回收真空泵共用一个密封水系统,区别在于当开动回收真空泵时,回收真空泵的密封水进入压缩机CM—2F,即回收压缩机的一部分密封水来自回收真空泵。回收真空泵密封水流量调节器的规格应能满足回收真空泵的要求,而且其容量应与装在间歇回收压缩机上的第二个流量调节器来的密封水切断,所需的这部分水,由回收真空泵排出的水来补充。如果由于某种原因,使CM—2F不能继续工作,回收压缩机CM—4F可以代替间歇回收压缩机CM—2F的工作。

每个压缩机的排出物都进入VCM回收冷凝器。

为了防止损坏压缩机,本系统中装有下列的停车装置和报警装置:

(1) 密封水分离器高液位报警和停车报警。在分离器中装有一个探针,当水位触及探针时,即可激活压缩机停车装置。压缩机在运行或启动时,如果水位高过压缩机的机壳盖,会损坏压缩机。

(2) 密封水低流量报警,(设定点4.7M3/h)。如果压缩机无水运行,或流量低于最低流量要求时,会损坏压缩机。

(3) 密封水高温报警(设定点65℃)。高水温易损坏压缩机。

1.13.5  回收冷凝器系统

回收系统中有两台回收冷凝器。第一台冷凝器是VCM主回收冷凝器CN—1F(用30℃以下的冷却水冷却)。第二台冷凝器是尾气冷凝器CN—2F(用0℃冷冻水冷却),其压力略低于CN—1F。

从工艺过程中回收的VCM蒸汽和惰性气体,都进入VCM主回收冷凝器CN—1F。如果冷凝器的操作压力达不到足以将VCM的露点升高到冷凝器的冷却水温度的水平时,VCM的主回收冷凝器内就不能有效地冷凝。在系统中装有一个流量调节器,可以控制VCM主回收冷凝器CN—1F排入尾气冷凝器CN—2F的蒸汽的最大流量。当从CN—1F中排出的VCM处于最大流量时,这个流量调节阀便开始关闭,限制排入尾气冷凝器的供料流量。随着这个流量调节阀的关闭,VCM主回收冷凝器中的压力将开始升高,使除流入尾气冷凝器以外的所有蒸汽都能冷凝下来。如果没有设置这个流量调节阀或规格合适的限流装置时,就会造成尾气冷凝器超负荷,也不能从送往气柜的惰性气体中分离出规定量的VCM。

VCM主回收冷凝器的排液管封闭在回收VCM贮罐的液体中,并由一个液位调节阀来进行控制。其液位调节器可以将附在VCM主冷凝器上的汽——液分离器的液位控制恒定。

回收VCM贮槽可放空到尾气冷凝器,将回收VCM尽可能保持在低的温度,以防止发生聚合现象和生成过氧化物现象。在通常情况下,回收VCM贮槽内的压力等于尾气冷凝器的压力。

在打开设备之前,应先将澄清水打入回收冷凝器和尾气冷凝器,以期将尾气中的VCM分离出来,提高单体的综合回收率。排往气柜的尾气组份由一个背压调节回路控制,使“富燃料”的混合物高于爆炸极限的上限(假设这些惰性气体是空气)。

1.14  空气抽真空系统

1.14.1  前言

本装置运行当中,需要打开釜盖进行检修或清洗。在打开釜盖情况下,在加料之前需进行抽真空,把釜中的空气抽出,以防惰性气体大量的进入回收系统,而使回收系统超负荷。

其他所有的与VCM(不论是气态还是液态)相关的设备,在加入VCM之前都应进行抽真空。为此,需用一个蒸汽喷射系统,将聚合釜和其他设备中的空气抽出,排入大气。

1.14.2  聚合釜抽真空

聚合釜打开盖后,在加料之前必须抽真空。在抽真空之前,应把聚合釜上的所有的阀门和人孔都关闭好,釜盖锁紧环置于锁紧的位置上。检查抽真空系统是否具备开车条件,有关手阀是否处在正确的位置上,检查并确认真空喷射器是可用的,打开聚合釜蒸汽支管阀和抽真空阀。然后开始抽真空,直到聚合系统中压力降到0.034kg/cm2(绝压)。然后关闭抽真空阀,检查真空情况,要求5分钟之内真空度消失不得超过0.04kg/cm2。如果真空消失大于0.04kg/cm2,则应找出泄漏点,然后再抽真空,再测试,直到真空度满足要求才能进行聚合加料。

1.14.3  设备抽真空

其他设备抽真空的方法与聚合釜抽真空的方法相似,区别仅在于打开或关闭有关的抽真空管道上的阀门,而不是聚合釜上的阀门。

应当注意,所有连接在Dg50或更小管道上的,需要抽真空的设备,都要装有快速拆除设施或软管,以便在该设备不抽真空时,可把该设备人为使抽真空系统切断。管道在Dg80或Dg80以上时,因软管太大而不易拆卸,此种情况,应装配双向截止阀和带有管道盲板的排空阀,以将设备与真空系统断开。这些措施是十分必要的,它可以避免将VCM从空气真空喷射器VJ—2E偶然地排入大气。

1.15  蒸汽置换与抽真空系统

1.15.1  前言

工人要进入VCM的工艺设备内,或需打开为类设备的盖子,都需把设备中的VCM浓度降到一定界限以下。为此,设计了蒸汽置换系统,它可以在真空条件下,将蒸汽喷入工艺设备中,把VCM置换出来,使VCM的浓度降到人体可以接受的界限以下。

在对某个设备进行抽真空之前,先用间歇回收压缩机CM—2F和回收真空泵CM—1F对设备进行单体回收。然后,将蒸汽喷入到设备中再用蒸汽吹扫喷射器VJ—1E将蒸汽和VCM抽出。蒸汽吹扫喷射器可把蒸汽和VCM排到蒸汽吹扫冷凝器CN—1E。在CN—1E中,水蒸汽得到冷凝,然后冷凝液送到废水贮罐TK—3D,以便将溶解在水中的VCM回收。VCM蒸汽和残留的水蒸汽经回收真空泵CM—1F和间歇回收压缩机CM—2F压缩后,在VCM冷凝系统中冷凝。

在打开任何与VCM有关的设备的盖子时,设备内的VCM浓度,在标准温度、压力下,不得超过25PPM。

在重新开车之前,必须用喷射器除去设备内的空气。喷射器VJ—2E就是用来把空气从设备中抽出,并排出大气(见1.14节所述)。

1.15.2  蒸汽置换系统

蒸汽是用管道输送到各个VCM工艺设备中。在每个蒸汽管道上都装有一个孔板流量计,用来控制抽真空设备所需的蒸汽流量。每个设备都装有一个孔板流量计,用来控制抽真空设备所需的蒸汽流量。每个设备都装有一根抽真空管道。这样,设备就可以用压缩机进行回收,然后用蒸汽置换系统进行抽真空。

所有连接在Dg50或Dg50以下的蒸汽管和抽真空管道上的工艺设备都应装有人工拆卸装置。这样可以把进口处的管道完全断开,一旦蒸汽管道内出现大的压力降时,可以防止VCM返回到蒸汽管道中。在抽真空的一侧,它可以防止当真空系统运行时,VCM进入到抽真空管道中。

蒸汽置换系统由真空喷射分离器TK—1E,喷射器VJ—1E,蒸汽吹扫冷凝器CN—1E和废水泵PU—5E组成。

在维修人员进入设备前,应按下面的方法对设备进行抽真空和吹扫。

(1)将液态VCM尽可能排干净。

(2)用间歇回收系统的CM—1F和CM—2F回收设备中的VCM。

(3)向设备中喷入蒸汽,提供VCM蒸发用的潜热。对于那些接管管径小的小型设备,在注入蒸汽前,应特别注意检查管道是否冻结。如发现冻结,要用蒸汽先从压力低的一端起对管道外部进行加热,直到管道解冻才可注入蒸汽。

(4)连续回收,直到压力达到绝对压力0.515kg/cm2为止。

(5)启动蒸汽吹扫喷射器VJ—1E,将设备抽真空到绝对压力0.1kg/cm2

(6)对于象聚合釜这样的大型设备,通过关闭装在设备上的回收阀,使蒸汽与真空系统隔开。(对于象过滤器之类的小型设备不需要采用这种方法)然后再打开回收阀,抽真空到0.1kg/cm2(绝压)。

(7)用蒸汽吹扫喷射器和间歇回收设备再进行20分钟的蒸汽吹扫。

(8)停掉蒸汽喷射器和回收设备,将被置换的设备与真空系统隔开。

(9)如果需要人进入设备,应使用一台抽风机对设备进行排风,并将所有的输入管道盲死或断开,然后用有机气体分析仪进行分析。在设备内的VCM浓度没有降到一定的限度以下,人员不得进入设备内。

蒸汽吹扫冷凝器CN—1E的壳程冷却水,可将绝大部分通过冷凝器的蒸汽冷凝。当入口蒸汽的温度超过温度开关的设定点时,可以打开高温开关,继而打开冷却水截止阀,使冷却水通过冷凝器。在一般情况下,(温度不是过高的),这个阀门是关闭的,以节省冷却水。

蒸汽冷凝液可以排到附在CN—1E上的收集罐中,继而打入废水贮罐TK—3D。高液位开关用来启动废水泵PU—5E,并打开排出管上的截止阀。低液位开关用来关闭这个废水泵和关闭这个截止阀。这个截止阀是用来防止其他废水返流到废水泵用的。

1.16  壬基酚阻聚剂系统

1.16.1  前言

在向聚合釜内加入终止剂丙酮缩氨基硫脲,终止聚合反应后,在浆液中还残存有未反应的VCM。这些VCM必须用连续或间歇的方法加以回收。在回收的VCM中还有引发剂游离基,可导致在回收系统的管道和设备中发生聚合反应,形成坚硬的树脂,致使管道堵塞,或降低回收能力。为了避免大范围的停车和维修堵塞的管道,在回收系统中加入少量的阻聚剂——壬基苯酚,阻止游离基引起的聚合反应而形成的PVC结块。

壬基苯酚具有影响中枢神经系统的副作用,故在使用时需特别小心。长期接触壬基苯酚会形成皮肤吸收。

1.16.2  壬基苯酚的使用及贮存的物理性能

    沸点:                             290~302℃

    闪点:                                  141℃

    凝固点:                                  2℃

    比重(20℃):                            0.95

    粘度(20℃):                          563厘泊

    分子量:                              220.34

毒性:壬基苯酚是一种透明的,粘稠的草黄色的液体。因它能影响人的中枢神经,故在使用时应特别小心。

皮肤吸收或长期呼吸壬基苯酚,会导致各种症状。如头痛、眩晕、肌肉无力、视线模糊、耳鸣、呼吸紧促或不均匀、消化系统紊乱、皮肤爆裂、脉弱和呼吸困难等症状,严重时会出现失去知觉,休克等现象,甚至死亡。壬基苯酚如果食入人体内,会造成恶心,并伴有(或不伴有)呕吐、腹痛,唇部、口腔、咽喉等炎症,食道和肠胃发炎。还可能破坏胆、肝、胰、脾,并造成肺气肿。

使用:壬基苯酚为208立升的铁桶包装。使用时应穿戴好带有空气源的防毒面罩,橡胶手套和橡胶围裙。在运送和将桶与泵相接时,要避免皮肤和眼睛与药品接触,并要防止吸入药品的泄漏物。万一接触了这种化学药品,要马上用肥皂洗并用大量的水冲,然后就医。

贮存:包装壬基苯酚的铁桶应贮存在凉爽通风的地方,不能太阳直接照晒,要远离高温和有着火危险的地方。对贮存的地方要定期检查有无泄漏情况。壬基苯酚与热或火焰接触略有火灾危险性,但极易与任何氧化物反应。如果由于壬基苯酚引起火灾,可用多用途二氧化碳灭火器或干粉灭火器捕灭。

1.16.3  壬基苯酚加入回收系统

当将壬基苯酚加入到回收系统后,它可起到捕捉游离基的作用,阻止聚合反应。用壬基苯酚计量泵PU—5F或备用泵PU—6F,可把壬基苯酚以100毫升/时的速度注入回收系统。壬基苯酚直接加入到回收VCM蒸汽过滤器(FIL—1F或2F)后面的蒸汽回收管道里。实验数据表明,壬基苯酚溶于VCM而不溶于水。

1.17  废水汽提系统

1.17.1  前言

含有饱和VCM的废水,送到一个10块塔板的汽提塔中汽提,在将废水排入下水之前把水中的VCM汽提出来。

汽提废水来自如下几个方面:

(1)聚合釜涂壁冲洗水;

(2)浆液汽提塔的冷凝水;

(3)回收VCM贮槽的水;

(4)回收压缩机密封水系统的过剩水;

(5)蒸汽置换回收系统的冷凝水。

这些废水首先送入废水贮槽TK—3D,然后打入废水热交换器HE—1D,再打入废水汽提塔。用蒸汽可将含在水里的VCM提出。塔底部的水在废水热交换器HE—1D中冷却后排入下水。VCM蒸汽排出汽提塔后,经废水汽提塔冷凝器(CN—1D)冷凝后排入回收系统。

汽提系统的设计能力可将废水中的VCM含量降到2PPM以下。该系统的实际操作证明能把VCM降到更低的水平。

1.17.2  废水汽提系统

去废水汽提塔的废水的缓冲能力是由一个碳钢压力罐(TK—3D)提供的。在该罐上装有一个液位指示器,送往汽提塔的供料速度维持在安全操作的液位上。

废水供料泵PU—4D,可将废水从废水贮罐中吸入,经废水热交换器HE—1D,送入废水汽提塔CL—1D。在通向汽提塔的供料管道上,装有一个流量调节器,可将流量维持在预定的设定点上。系统中还装有一根通向供料罐TK—3D的循环管道,可以提供必要的罐内搅拌能力和搅拌速度,以防止固体在管道内堵塞。

热交换器HE—1D,可利用从汽提塔内排出的热水预热入塔前的供料废水。这样,可以降低汽提塔的蒸汽用量。

废水从汽提塔CL—1D的塔顶加入,流经整个汽提塔,废水中的VCM得到汽提后,从底部排出。经汽提后的废水集存在塔釜内,PU—10D可将其打出,经热交换器HE—1D后,排入下水。在热交换器HE—1D的出口废水管道上装有一个液位调节阀,可以调节排出汽提塔的废水流量,以便使塔底部的液位保持恒定。

从塔内排出的热水可用来预热入塔的水,出塔的热水被入塔的水冷却后,排放到沉淀池。

蒸汽从塔底塔盘与塔底液面之间进入汽提塔。在通向汽提塔CL—1D的蒸汽管道上装有一个流量调节器,它可以独立地设定蒸汽流量,通过调节阀进行控制。当塔的供料流量发生变化时,必须手动调整蒸汽流量的设定点。

含有饱和水的VCM蒸汽从塔顶逸出,进入废水汽提塔冷凝器CN—1D,将水冷凝。冷凝器CN—1D可以防止过多的夹带物进入回收系统,而最终聚集到回收VCM贮槽中。在冷凝器CN—1D的冷却水出口管道上装有一个温度调节器,可将从冷凝器出来的回收气体的温度控制在38℃。这种含有残余水蒸汽的VCM,经压力调节阀后,送到回收压缩机CM—4F的进口处。这个压力调节阀可将汽提塔的压力维持在0.33kg/cm2(表压)。

1.17.3  废水汽提塔的正常控制

汽提塔CL—1D的操作条件应根据塔压,预定的废水供入流量以及为维持塔顶温度平衡的蒸汽流量而确定。为了防止废水贮罐中的废水溢流,汽提塔供料流速应随时调节。然后,根据废水供料流速,相应地调整输入汽提塔的蒸汽流量,并使其达到预定的最高塔顶温度。汽提塔的操作压力应维持在0.33kg/cm2(表压)左右。根据经验,操作压力过高会导致废水汽提塔内积存过多的PVC。

 

2  工艺理论

2.1  聚合

本生产装置采用悬浮法聚合生产工艺。

在悬浮法生产工艺中,VCM液滴分散在水相中,经聚合反应生成粒状PVC聚合物。水稀释剂的唯一作用是热传导。单体分散液通常用分散剂进行稳定,以防止颗粒聚结。聚合反应由溶解在单体中的引发剂引发。

2.1.1  化学反应

PVC根据以下的链反应,以自由基聚合的型式形成:

                  CL

                  ∣

        R.+CH2==CH—CL-→R—CH2—CH.+ CH2==CH—CL-→

               CL       CL

               ∣        ∣

                     R—CH2—CH—CH2—CH.

        式中:R为自由基。

        反应热Hp=1600千焦耳/公斤。

和所有的链反应一样,整个反应过程至少包括两个步骤:链引发和链终止。链引发反应将自由基引入聚合体系,引起这个反应的是引发剂。

引发剂通常是一种过氧化物或过碳酸酯。有机过氧化物分解方式表示如下:

   (RCOO)2-→2RCOO.-→2R.+2CO2

在链终止步骤中,两个活性链相互反应会使自由基消失。自由基也可以向单体或引发剂转移,这属于链转移终止。

自由基形成:I-→2R.     I为引发剂

链引发:R.+M-→M.

链增长:MX+M-→MX+1

链终止:MX+MY-→P(X+Y     P为聚合物

向单体上链转移:MX.+M-→PX+M.

向引发剂上链转移:MX.+I-→MXR+R.

2.1.2  聚合转化率

本工艺中所达到的转化率:

    K——67树脂    80%

    K——57树脂    78%

2.1.3  聚合放热量

总放热量:

    K——67树脂    7.8×106千卡/釜

    K——57树脂    7.3×106千卡/釜

2.2  聚合釜

本生产工艺中所采用的聚合釜是一个具有恰当混合搅拌性能的间歇式聚合釜。这种聚合釜装料体积是恒定的。采用恒定体积反应的目的在于最大限度地利用聚合釜的有效传热面积。

由于PVC的比重是1.4,而VCM的比重是0.92,所以在聚合反应过程中釜内物料体积会收缩,通过连续不断地向釜内注水,可以达到釜内物料体积恒定的目的。

聚合釜的冷却方式为半管夹套和四根内冷却挡板。

聚合釜内物料的体积与转化率和反应时间有如下关系:

    d(CVCMV)

       dt        == ―γVCMV

设转化率为X

    d[NoVCM(1­X)]  ==  ­γVCMdt

         V

    NoVCMdx  ==  γVCMdt

       V

      dx        V  dt

    γ(X,T)  ==  NoVCM          V == NoVCMxf0 [1/γ(X,T)]dx ∕t

  NoVCM==VCM初始克分子数

  V==体积

  γ==VCM的反应速率    克分子/小时

2.3  聚合添加剂

2.3.1  缓冲剂

缓冲剂的作用是在反应期间使浆液PH值保持近似中性。这有助于某种树脂聚合时的胶体稳定性。

本工艺所采用的缓冲剂是磷酸三钙(TCP)。磷酸三钙是一种粒状固体,与水混合后加入聚合釜。磷酸三钙不溶于水,因此在与水混合时,要不断地进行搅拌。

2.3.2  分散剂

分散剂的主要作用是控制PVC树脂的颗粒大小。多数分散剂是水溶性的,与水混合后加入聚合釜。各种溶液可含有一种或多种分散剂。

2.3.3  铁螯合剂

铁螯合剂为EDTA—Na2Ca(商品名Versene)代号CA。其作用是提高聚合胶体的稳定性,螯合VCM中的杂质铁。它是一种水溶性粒状固体,与分散剂混合后加入聚合釜。

2.3.4  引发剂

本工艺采用两种引发剂,过氧化二碳酸—2—乙基己酯,代号EHP,用于生产K—67和K—70树脂。过氧化特戊酸特丁基酯,代号TBPP,用于生产K—57和K——61树脂。

引发剂的作用是引发VCM聚合。为使反应温度保持恒定,通过改变加入聚合釜内的引发剂的用量控制反应速率。VCM聚合是一种自动加速反应,在这种反应中,引发剂的用量是一个重要参数。

本工艺所说的引发剂也称为催化剂,尽管这些催化剂消耗在聚合反应中,但这些化学药品并非真正的催化剂,而是引发剂。“引发剂”这一术语在工厂中已使用多年。

为了便于加入聚合釜内,各种引发剂分别配制成分散液。纯引发剂分解速度很快,但配制成分散液以后,便变得相当安全,消除了快速分解的可能性。

鉴于引发剂EHP和TBPP都不是水溶性的,因此,要在水中加少量分散剂以分散引发剂。

2.3.5  终止剂

本工艺采用两种终止剂,丙酮缩胺基硫脲,代号ATSC和氧化氮代号NO。ATSC是常用的终止剂,通过有效地与引发剂反应,破坏引发剂,终止聚合反应。ATSC用于每釜聚合反应结束时的聚合终止。ATSC是一种粒状固体,与水和碱混合后形成溶液加入聚合釜内。

氧化氮属于事故终止剂。鉴于回收VCM中残留的氧化氮会影响以后的聚合反应的胶体保护能力,所以,这种终止剂只有在别无他法处理聚合反应的情况下才使用。氧化氮是气体,贮存在高压气瓶中。

注:以上两种终止剂均属剧毒品!

2.3.6  涂釜剂

涂釜剂,代号10C。涂在聚合釜内表面及内部构件表面,用以抑制聚合反应时粘壁。这是一种化学处理工艺,如果使用得法,聚合釜内壁表面,经多釜次连续聚合后也不会粘壁。在每次加料之前,将代号10C防粘釜药剂喷涂在聚合釜内表面。代号       10C防粘釜药剂是一种固体物,与碱和水混合后形成溶液。这种溶液由蒸汽雾化成液滴后喷涂在聚合釜内表面。在喷涂过程中,聚合釜内表面保持冷却,以便使防粘药剂液冷凝。在涂釜期间,聚合釜内压力必须接近大气压力。

2.3.7  阻聚剂

阻聚剂为壬基苯酚。聚合反应由终止剂ATSC终止以后,PVC浆液中含有未反应的VCM。未反应的VCM既可间歇回收,也可连续回收。未反应的VCM中含有引发剂自由基,在回收系统的罐和管线中引起聚合反应,最终产生象硬珊瑚状物,造成管道堵塞。因此,往回收系统中注入少量的壬基苯酚以抑制自由基聚合反应。壬基苯酚是一种粘稠液,由壬基苯酚泵直接打入工艺系统。

2.3.8  烧碱

烧碱用于溶解ATSC终止剂和代号10C涂釜剂。这两种化学药品都不溶于水,需在稀释的碱液中进行配制。

2.3.9  酸

本生产装置中用两种酸。稀盐酸用于清除水夹套和挡板中的水垢,胺基磺酸用于清除缓冲剂在浆液汽提塔和废水汽提塔中形成的结垢物。

3  产品质量的工艺控制

3.1  产品质量规格

项目

单位

质量规格

分析标准

K—57

K—61

K—67

K—70

特性粘度

 

0.65~0.70

0.75~0.79

0.90~0.94

0.99~1.05

ASTM—D1243

黑树脂

总个数

≤10

≤10

≤10

≤10

B.F.G—1064

视比重

g/ml

0.54±0.03

0.54±0.03

0.54±0.03

0.50±0.03

ASTM—D1895—69

孔隙率DOP

ml/g

0.17~0.27

0.17~0.27

0.22~0.32

0.27~0.37

B.F.G—1094A

粒度分布

40目筛上

60目筛上

140目通过

200目通过

%

 

≤0.1

≤0.5

≤50

≤2

 

≤0.1

≤0.5

≤50

≤2

 

≤0.1

≤1.0

≤25

≤0.5

 

≤0.1

≤0.5

≤25

≤1

B.F.G

812G

白度

%

≥93

≥93

≥95

≥95

B.F.G—1057

热稳定性

热老化时间

HCL放出量

热分解温度

 

分钟

mg/g

 

149

2.4

123

 

149

2.3

134

 

149

2.1

147

 

149

2.0

151

 

化二标准

化二标准

化二标准

鱼眼

总个数

5

5

5

5

B.F.G—909F

鱼眼消失速度

4分钟

6分钟

8分钟

个数

 

≤15

≤5

≤3

 

≤15

≤5

≤3

 

 

≤15

≤5

≤3

 

B.F.G

1306T

流动时间

≤20

≤20

≤20

≤20

B.F.G—629E

流变性能

80

375

510

350

B.F.G—488H化二标准

残留VCM

PPM

≤3

≤3

≤2

≤2

B.F.G—1005F

 

3.2  产品质量工艺控制

3.2.1  前言

本生产工艺生产的PVC树脂,要求达到3.1节所述的产品质量规格。根据这些规格要求所采用的方法称为质量工艺控制。

3.2.2  分子量的工艺控制

本工艺生产的PVC树脂的分子量靠聚合温度进行控制。如果要降低分子量,便要降低聚合温度。B.F.古德里奇公司化学部用PVC的特性粘度作为衡量分子量的尺度。聚合温度每变化1℃PVC树脂的特性粘度变化约0.029。

每釜料所用的引发剂量对树脂的分子量影响很小。PVC分子量随着每釜引发剂用量的增加而下降。B.F.古德里奇公司的做法是利用温度变化对树脂的特性粘度有较大影响的这一特点,通过改变聚合温度来控制树脂的分子量。每釜用的引发剂量,通常取决于聚合釜的除热能力。

3.2.3  水份的工艺控制

B.F.古德里奇公司通常用热损失来表示树脂的水份。树脂的水份由干燥系统控制在0.3%以下(重量计)。干燥器出口空气温度自动控制,以便达到理想的PVC树脂的水份要求。对于以恒定速度向干燥器进料的PVC树脂,干燥器出口空气的温度越高,PVC树脂中的水份就越低。

3.2.4  颗粒度的工艺控制

树脂的颗粒度,在很大程度上取决于每批料中所用的分散剂的数量和聚合釜内的搅拌程度。在B.F.古德里奇公司的悬浮PVC生产工艺中,搅拌程度是恒定的。搅拌器速度,叶片和叶片位置,聚合釜内的挡板形态被设计成是不可调的。

树脂的颗粒度通过改变每批料所用的分散剂总含固量进行控制。配方提供了两种或三种分散剂,增加任何一种分散剂的用量都会导致树脂颗粒度的下降。主分散剂大量地加入聚合釜,不同聚合度、醇解度的聚乙烯醇是所有配方中的主分散剂。主分散剂是控制树脂颗粒度的主要因素。3.1节所列的四种牌号的PVC树脂,有的是用不同聚合度、醇解度的聚乙烯醇做主分散剂,有的还同时用羟丙基甲基纤维素做主分散剂,不同牌号的树脂其聚乙烯醇与羟丙基甲基纤维素的比率也不一样。如果需要调整颗粒度,要同时改变这两种分散剂在每批料中的配方的用量。

搅拌因素的变化,对颗粒度,颗粒形态,树脂的孔隙率都有影响。本工艺的聚合釜的搅拌已为提供良好的树脂的均匀性,悬浮稳定性,热传导性能而得到最佳化的设计。搅拌系统是恒定的,以下介绍的搅拌变化而带来的影响仅供参考。

增加搅拌强烈可降低PVC树脂的平均颗粒度。增加搅拌速度和挡板长度就是增加搅拌强度的一个范例。

水和单体中的工艺杂质也会影响树脂的颗粒度。聚合釜中所加的水的碱度对树脂颗粒度有很大的影响。树脂的平均颗粒度和颗粒度的分布随着水的碱度的增加而增大。这种关系已在使用城市水的实践中得到证实。由于使用城市水有个水质控制问题,所以B.F.古德里奇公司建议所有的PVC树脂的生产都使用无离子水。在本装置的回收VCM中,含有少量的影响颗粒度的颗粒度分布的杂质。详见下表:

杂质

回收VCM中杂质的典型含量(以100份单体计)

影响平均粒度(%)

影响颗粒度分布(%)

丙酮

乙炔

1-3-丁二烯

顺丁二烯

氯甲烷

0.02

0.0006

0.0004

0.0001

2.0

+2.6

-3.0

-7.0

-0.4

0

0

0

0

0

-1.8

上表所表示的是杂质单独存在于VCM中时对PVC树脂的影响,通常VCM中同时存在所有的这些杂质,正、负影响相抵,因此,颗粒度的变化的幅度会小些。根据B.F.古德里奇的经验,使用回收单体不会引起质量失控问题。

悬浮液胶体的稳定性,系指聚合系统在反应过程中,使VCM在连续的水相中,保持分散状态的能力。如果VCM和水发生相分离,就会导致出现粗料。造成粗料的原因很多。

聚合釜搅拌是决定聚合系统胶体稳定性的一个重要因素。液体表面的紊动和低剪切力的搅拌,有助于提高胶体在反应过程中的稳定性。为获得良好的界面搅拌效果,聚合釜设计有双层叶片搅拌器,叶片的设计样式可获得低剪切力效果。

采用经过选择的分散剂系统,生产出来的树脂质量高,粗料批次少。在聚合配方中用聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素及其它的表面活性剂可达到分散剂体系的胶体稳定性。这些分散剂在PVC生产中使用得当,将使树脂具有非常好的质量。一旦出现粗料,可采取几种措施,使分散剂在随后的聚合中恢复胶体的稳定性。恢复分散剂在聚合中胶体的稳定性的最好的方法是提高水与VCM的比率。如果在短期内出现几次粗料,又判断不出任何原因,便可采取这种措施。在以高水——VCM比率继续进行生产的同时,继续查找产生粗料的原因。待解决了稳定性问题以后,恢复配方规定的标准水——VCM比率。现已知道造成粗料的原因有以下几种:

(1) 引发剂加料不及时。这是指分散剂加料和引发剂加料之间的时间延迟过长,最长的允许延迟时间为45分钟。如果超过了此允许延迟时间,在物料开始聚合之前马上停止生产,回收物料。在激烈的聚合期间,不要加引发剂,否则将产生粗料。

(2) 分散剂加入量少。分散剂的基本作用是包在VCM液滴表面,防止在聚合期间发生爆聚。如果分散剂用量不足,VCM液滴将聚结成大块。

(3) 聚合釜内留下的涂釜液过多。如果残留在聚合釜中的涂釜液量过多,树脂颗粒度增大,或造成粗料。

(4) 回收VCM被残存的终止剂污染。回收单体中残存过多的氧化氮与粗料的产生有关。如果氧化氮用作终止剂,在终止聚合反应后会进入VCM回收系统。这就是为什么仅用氧化氮做事故终止剂,在迫不得已情况下才使用的原因。

丙酮缩胺基硫脲(ATSC)在足够高的温度下热降解为胺基硫脲(TSC)。在实验室聚合中已经论证,TSC会导致粗料的产生。ATSC是一种引发剂的破坏剂,与PVC链不发生反应。因此,ATSC从不在加入引发剂前加入到聚合釜中,用以终止聚合反应。在没有引发剂存在的情况下,加入聚合釜中的ATSC,在间歇回收期间会保留在聚合釜中。ATSC在间歇回收期间会热降解为TSC,然后TSC进入VCM回收系统,又随回收单体加入以后的聚合物料中。

实践充分表明,终止剂与分散剂在加入聚合釜之前进行预混合,会增加粗料的发生率。

3.2.5  孔隙率的工艺控制

颗粒的孔隙率或称孔隙空间,主要是通过聚合终端转化率来进行控制。在单体转化率达到82%~85%以前,树脂的孔隙率随着转化率的提高而下降。聚合反应一旦达到了这一点,孔隙率的变化变得非常的小。而增塑剂的吸收率,也是随着转化率的提高而下降,但在上述的转化率情况和更高的转化率下则继续下降。

其它一些因素,如配方和机械因素,对树脂孔隙率也有影响。搅拌剪切力高,在恒定的转化率终点时,降低水与VCM的比率则会降低孔隙率。改变某些分散剂在聚合配方中的配比量,对树脂孔隙率也略有影响。树脂孔隙率随着每批物料中,聚乙烯醇和/或羟丙基甲基纤维素用量的增加而下降。

3.2.6  视比重的工艺控制

PVC树脂的视比重受配方、机械因素和树脂的其他性能的影响,树脂的视比重随着配方中水与单体比率的下降而增加。并且随着树脂的孔隙率的下降和颗粒度的增大而增加。这说明为调整颗粒度或孔隙率而改变配方对视比重也会造成影响。

3.2.7  树脂中残留VCM的工艺控制

树脂中残留VCM的含量取决于PVC浆液汽提系统的操作。汽提塔的设计能满足将所有牌号的树脂残留VCM含量降到要求的可接受的水平。

3.2.8  黑树脂的工艺控制

黑树脂的测试是一种检验PVC树脂受沾染程度的一种手段,生产操作平稳,设备清洗防护完善可将黑树脂减少到最少程度。工艺过程中发生的热降解或沾染上象涂釜液这样的物质都会造成黑树脂。

在PVC生产工艺中,黑树脂沾染源有如下几个方面:

(1) 混料槽:从汽提塔出来的浆液温度很高,在混料槽中长时间放置由于热降解而变色。防止出现这种问题的两种常用方法是出塔热浆料与进塔冷浆料进行有效的热交换和混料槽中的浆料及时地进行干燥。

(2) PVC汽提塔:一些树脂由于停滞在塔盘或塔的排料管中,在汽提塔的高温下,发生热降解,这种停滞树脂,在一定的时候混入物料流中,产生黑树脂。为除去汽提塔中停滞的这种树脂,可用空气进行搅动。空气搅动是指当汽提塔充满水,并处于放空状态下,将空气吹入汽提这样一种操作程序。

(3) 干燥器:干燥器进料处及干燥器空气进口处会产生树脂停滞,这种停滞的树脂会被热空气烧焦,一旦进入产品流中会产生黑树脂。因此要保证干燥器进口物料不能有团状湿树脂,热空气要将树脂充分搅动,热空气进口管要定期清理,以除去这种滞留的树脂。

3.2.9  “鱼眼”的工艺控制

“鱼眼”是一种不吸收增塑剂难于塑化的树脂颗粒,留在聚合釜中或重新加入聚合釜中的树脂是造成“鱼眼”的常见原因。聚合釜冲洗不干净,或由于误操作,回收VCM中夹带有大量的PVC粒子,都会造成“鱼眼”的形成。这是因为PVC粒子在聚合釜中与VCM混合,树脂的孔隙结构中会被VCM饱和,VCM在树脂孔隙中聚合,“再聚合”的树脂颗粒,将会大大降低颗粒的增塑剂吸收率。

3.2.10  树脂干流动性的工艺控制

树脂的流动时间与视比重和颗粒的静电电荷有关。视比重增大,树脂的流动时间缩短。但如果树脂上带有静电,树脂的流动时间将会大大延长。因此,在干燥工艺中应设有消除树脂静电的工艺措施。

4  涂釜剂的应用

4.1  涂釜液的配制

涂釜剂在本工艺中使用的是代号10C。

代号10C有两种型式的原料。

(1)75%的固体料,是含代号10C75%的潮湿状态的固体料。这种固体料被定为非危险品,允许空运。

75%的固体料可溶于碱溶液,加入烧碱(NaOH)和无离子水,便可配成溶液。

将代号10C配制成可供蒸汽喷涂的最终溶液,可用无离子水稀释到需要的浓度。为使代号10C在溶液中不出现沉淀,溶液的PH值要求在13以上。有必要时,需额外的加入一些烧碱调整PH值。

(2)15%的液体料,是含代号10C15%,烧碱10%,无离子水75%的液体。由于烧碱液体具有危险性,故在运输上只能采用陆运和海运。

配制成蒸汽喷涂的最终溶液,可用无离子水稀释到需要的浓度,溶液的PH值要保持在13以上,必要时,需额外加入一些烧碱调整PH值。

B.F.G公司用于自己装置的涂釜液浓度以B.F.G公司的经验为基础。不同的装置采用不同的浓度,采用的浓度取决于各个用户的经验和所获得的涂釜效果的情况。因此,对浓度的要求没有一个标准,也不是个关键问题。但对浓度进行调整,和对浓度进行鉴定,对于取得最佳的涂釜效果是很必要的。长期的使用经验和涂釜效果的观察是确定涂釜液最佳浓度和使用量的关键。

4.2  涂釜液的喷涂

B.F.G公司,喷涂代号10C涂釜液是用蒸汽喷射管通过聚合釜的顶部弗德罗尔夫阀喷入釜内。在喷射代号10C之前要用弗德罗尔夫阀进行冲洗。弗德罗尔夫阀对蒸汽喷涂代号10C并不重要,其主要作用是喷涂之前的冲洗,和代号10C在进入聚合釜之前的蒸汽与代号10C的充分混合。

蒸汽的作用是将涂釜液带到聚合釜壁上并使之冷凝于釜壁,因此,对蒸汽压力要求不是很严格。压力高一些,蒸汽在釜内扰动程度大一些,对釜内各个部位的“雾盖”效果好一些。压力仅受可用性和安全因素的限制。

代号10C涂釜液在喷涂之前,要求聚合釜内各个部位要有“湿润”的表面。喷涂过程当中,釜的夹套和内冷挡板均需通一些冷却水,以利于蒸汽雾化的代号10C充分冷凝在釜壁和内冷挡板的表面。

4.3  蒸汽涂釜的程序

该程序以B.F.G公司的路易斯维尔工厂的程序为例。

喷涂时间约需4分钟。

开始时,弗德罗尔夫阀处于开状,以后的程序是:

(1)启动涂釜泵,打开涂釜蒸汽阀。

(2)延迟20秒钟。

(3)打开涂釜液阀,启动排液泵,并打开釜底部通往废水汽提系统的排液阀。

(4)延迟直至涂釜液用量达到计量表设定值。

(5)关闭涂釜液阀。

(6)延迟5秒钟,吹扫涂釜液管线。

(7)关闭涂釜蒸汽阀。

(8)开始弗德罗尔夫阀冲洗1分钟。

(9)延迟10秒钟。

(10)       打开顶部水冲洗阀,清除聚合釜底部的涂釜液和残存浆料。

(11)       向操作工了解是否需进行另一次冲洗,如需要,则重复上述第(8)条。如不需要,可继续入下进行。

(12)       关掉冲洗泵,关闭聚合釜的所有阀门,打开和关闭(短时间打开后立即关阀)弗德罗尔夫冲洗系统的供水阀,增加该系统的管道内压力,以防止弗德罗尔夫阀堵塞。

4.4  釜壁涂层的程序

新的聚合釜和聚合釜运转若干釜次进行高压水清洗后,在进行蒸汽涂釜之前需对釜壁及釜的内部构件表面进行涂层,其程序如下:

(1)干燥适量的代号10C涂釜剂。

(2)用甲醇或异丙醇配制成一定浓度的代号10C的醇溶液。

(3)在涂层之前需将釜壁和釜内部构件表面进行干燥。

(4)将代号10C的醇溶液用专用的工具或喷雾器喷涂在釜壁和釜内部构件的表面上。

(5)干燥被喷涂的表面。

(6)待干燥后用水冲洗被喷涂的表面,除去水溶性残留物。

(7)每次高压水清洗后重复一次上述程序规定的釜壁涂层操作。

4.5  釜壁涂层液的检验程序(醇溶液)

(1)将1/2″×1/2″带材紧固在金属板上,用纸包好。

(2)剥去纸保护层,露出铬带的光洁面。

(3)将带材的2/3浸入检验溶液中约5秒钟。

(4)如果涂布成功,带材的镜面保持完全润湿状态而没有水珠。如不涂防沾液进行检验,水不会附在金属镜表面。

(5)氧化了的涂层加长铬带浸渍涂层液获得适当涂布效果的时间,由此便可确定涂釜液有效的临界时间。

注:这种试验,用塑料带材也可以。

4.6  代号10C涂釜液的10C含固量检测程序(水溶液)

(1)在已知重量100毫升烧杯中,精确称量出约10毫升代号10C溶液。

(2)用25毫升蒸馏水稀释。

(3)用约4标准量盐酸滴定,使PH值达到7。

(4)将所有的沉淀物收集在一个已知重要的“细粉”级烧结玻璃过滤坩埚中。

(5)用蒸馏水冲洗沉淀物三次。

(6)在50℃下真空干燥16小时。

(7)称量计算原代号10C溶液中10C总含固量(%)。

 

                                                           <END>