PVC聚合车间工艺讲解ppt课件.ppt
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1、,聚合车间工艺讲解,C=C,H CL,H H,C C,H CL,H H,n,n,简介,第一节课:聚合岗位简介、理论知识、注意事项,第二节课:汽提岗位简介、理论知识、工艺流程、注意事项、异常处理,第三节课:干燥岗位简介、理论知识、工艺流程、工艺指标、岗位注意事项。,简 介 Synopsis,聚合过程的任务是以纯度为99.99%氯乙烯单体(VCM)为原料,以去离子水为分散体系,以PVA(聚乙烯醇)等物质为分散剂,以过氧化物为引发剂,采用悬浮聚合的方法生产符合国标的聚氯乙烯树脂(PVC)。,悬浮法聚合工艺,聚氯乙烯的性质及用途,(2)平均式量 3687093750; (3)外观 白色粉末; (4)密
2、度 0.40.65g/mL (5)热分解点 100开始降解放出氯化氢 (6)颗粒直径 60150um,1.主要性质及性能,悬浮法聚合工艺,氯乙烯悬浮聚合反应是自由基性链锁聚合反应,即在聚合釜内加入一定量的无离子水,在引发剂、分散剂及其他助剂作用下,借助较强的搅拌和剪切作用,使氯乙烯单体在一定的温度和压力下进行分子聚合。 聚合釜经定量涂壁液喷淋涂壁后(目的是防粘釜),往釜内加入配方量的缓冲剂碳酸氢铵以稳定聚合体系的pH值,然后在加入配方量的无离子水的同时(水加入约12吨后,单体也开始入料,同时启动聚合釜搅拌),向釜内加入配方量的VCM单体,然后加入配方量的分散剂和引发剂以引发聚合反应。搅拌约40
3、分钟后体系温度升至反应温度,整个反应过程通过控制聚合釜夹套的循环水流量来控制聚合体系温度在要求范围内,以保证得到规定聚合度的PVC产品。,悬 浮 法 氯 乙 烯 聚 合 工 艺,悬浮法聚合工艺,在聚合反应进行约6个小时后体系压力开始降低,待体系压力降至规定值后便向体系加入配方量的终止剂终止聚合反应。对于反应结束的釜,将浆料出料到浆料料槽,浆料料槽内加入消泡剂,在回收管线上加入阻聚剂,同时对刚出完料的釜和浆料槽进行高低压VCM残留回收。 出料槽内经回收过的PVC浆料连续用汽提供料泵送往汽提塔塔顶。浆料在塔内与塔底进入的蒸汽逆向流动脱析浆料中的VCM单体,塔顶馏出物经循环水冷凝器冷凝后回收,汽提塔
4、底出来的PVC浆料送往离心干燥工序。在机理上,PVC的聚合度仅仅取决于温度,因此温度的控制十分重要(0.2),一般采用夹套冷却的方式,同时引发体系有平缓的聚合速度,聚合釜有良好的传热性能;在60以下时,调整聚合温度是改变PVC型号的主要措施,60以上,除温度外,还通过链转移剂来控制分子量(聚合度);,悬 浮 法 氯 乙 烯 聚 合 工 艺,悬 浮 聚 合 工 艺,悬浮法氯乙烯聚合工艺流程图,助剂配制,助剂配制1、 分散剂的配制:将各种分散剂以一定比例溶解于水中,形成均匀溶液、无结块。然后打入储槽,开搅拌、通冷却水低温储存等待投料。2 、引发剂的配制:将引发剂乳液、水按一定比例在配制槽中混合均匀
5、,然后打入储槽,开搅拌、通冷却水低温储存等待投料。3 、 终止剂、涂釜液、消泡剂、阻聚剂、紧急事故中止剂及连调节剂的充装。 各种助剂的配制属于物理过程,将各种原料溶解混合分散均匀即可;助剂的充装是将采购的桶装成品装入相应助剂贮槽即可。终止剂、消泡剂、涂釜液、阻聚剂、紧急事故终止剂、链调节剂均为成品,直接装入各自的贮槽和加料壶中,可直接使用。,聚合方法简介,助剂作用介绍,悬浮聚合体系一般由单体、引发剂、去离子水及分散剂四个基本组分组成;防粘附剂:通常用专用防粘釜剂进行涂壁。防粘釜剂是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,经多次
6、连续聚合后也不会粘壁。缓冲剂:的作用是在反应期间使浆液PH值保持近似中性。这有助于树脂聚合时的胶体(分散剂)稳定性。引发剂:的作用是引发VCM聚合,引发剂的用量则可以调节聚合反应进行的速度。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。,悬浮聚合各助剂作用介绍,结 果 Result,分散剂 单体与聚合物共存时,聚合物一单体粒子有粘性,为了防止粒子相互粘结,体系中常加有分散剂,使粒子表面形成保护膜。分散剂的主要作用是控制PVC树脂的颗粒大小,保持系统的稳定性。 终止剂 本工艺采用两种终止剂,常规终止剂
7、和紧急事故终止剂,常规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。常规终止剂用于釜聚合反应正常结束时的聚合终止。 紧急事故终止剂是在紧急事故状态下加入。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。常规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。,聚合过程,聚合过程主要按以下工艺过程顺序进行1 聚合系统打压试漏和置换(初次开车,开过釜盖,釜大修进行此操作)2 聚合釜涂壁3 加料缸投料4 软水入料5 单体入料6 分散剂入料7 引发剂入料8 聚合釜冷搅40分钟9 聚合釜升温10 反应控制监视11 终止剂入料(反应结束)12 聚合釜出料 反应结束10分钟后,聚合方
8、法简介,涂壁,软水,单体,引发剂,分散剂,终止剂,涂壁,软水,单体,引发剂,分散剂,终止剂,聚合参数,聚合方法简介,聚合方法简介,出料:待釜降压之规定值(根据转化率设定),提前10分钟通知氯乙烯压缩岗位及聚合司泵岗位做好出料准备。岗位人员用氮气将定量的消泡剂压入沉析槽内,关闭消泡剂进口阀,开其回收阀及进料球阀,进料。待釜压降至规定压力后,打开终止剂手阀,由计算机自动加入自动计量配好的终止剂入釜。将终止剂压入釜内后,十分钟后可以出料。通知司泵出料,在出料期间应注意沉析槽回收管上视镜。待釜压降至0.40Mpa时,开釜上喷淋阀,手阀,由计算机加入定量的高压水,冲洗聚合釜釜壁上的积料。待釜压降至0.2
9、0Mpa以下时停搅拌,通知司泵出料结束,待司泵用高压水将出料管冲洗完毕后,关沉析槽进料球阀。通知司泵往3#沉析槽打料。喷涂(DCS系统自动完成前面已经讲过):,聚合产品质量控制,1、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,就要降低聚合温度。我们车间的做法是利用温度变化对树脂的特性粘度有较大影响这一特点,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换热能力。,聚合产品质量控制,2、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搅拌方式(我厂采用顶伸式,70方的采用底伸式)。在本生产装
10、置的悬浮PVC生产工艺中,搅拌速度是恒定的。搅拌器速度,叶片大小和叶片位置,聚合釜内的档板形态被设计成是不可调的。所以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。,聚合产品质量控制,3、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。聚合反应一但达到了这一点,孔隙率的变化变的非常小。而增塑剂的吸收率也有影响。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。,聚合产品质量控制,4、树脂中残留VCM的工艺控制 树脂中残留VCM的含量取决于
11、PVC浆液汽提系统的操作。汽提塔的设计能满足将所有型号的树脂残留VCM含量降到国标要求的水平。5、黑黄树脂的工艺控制 黑黄树脂的测试是检验PVC树脂受污染程度的一种手段,生产操作平稳,设备清洗防护完善可将黑黄树脂减少到最少程度。工艺过程中发生的热降解或沾染上像涂釜液这样的物质都会造成黑树脂。,聚合产品质量控制,6、“鱼眼”的工艺控制 “鱼眼”是一种不塑化的树脂颗粒,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,VC
12、M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。,紧急终止剂,P,1、首先是处理反应剧烈的釜。检查该釜的紧急终止剂罐的放空和加料是否是关闭的。(罐内是已经备好的50公斤终止剂),50kg,切换为手动,2、一人将底阀自动切换为手动打开,一般开底阀1/3处或是底阀处压力表有显示压力稍开大即可。同时另一人关闭底阀处DN125的大球阀。根据底阀处压力表显示压力来判断釜压和底阀是否已经打开。,3、打开高压氮气阀终止剂罐的进口阀,将压力增至2.0MPA-2.5MPA时,依次打开终止剂罐底小球阀,底阀处小球阀,观察终止剂罐的压力降低情况,当压力突然降快时证明终止剂已经加完。,P,P
13、,P,2.0MPA-2.5MPA,P,4、然后关闭罐底小球阀,将压力再次打起来2.0MPA-2.5MPA,打开罐底小球阀,使加入釜内的终止剂均匀混合,快速起到终止效果。关闭罐底小球阀,处理其它反应剧烈的聚合釜。,釜底紧急终止剂的加入方法,聚合釜,氮气,(1)操作工应了解掌握各釜的反应状况(有几只釜在反应,反应的时间)。(2)班长通知司泵开釜底自来水,要求反应剧烈的阀位要开稍大,反应后期的釜可少开或不开。(3)班长通知进出料人员到现场,观察各釜压上涨情况,根据合成气柜高低可适当开回收降压,若回收不及可手动放空,控制釜压在1.10Mpa以内,若控制不住,可抬自动放空,或加终止剂,终止反应。(4)看
14、釜联系调度及软水站,查明停水原因,并及时处理,并联系合成,说明聚合釜需要大量回收,请注意气柜变化。(5)待循环水供上,逐步控制循环水用量,首先将反应剧烈的循环水全开,待夹套温度降到20摄氏度左右,再开另外聚合釜循环水阀位,待夹套温度被打下来后,通知司泵关釜底自来水,用循环水控制釜温。,8,聚合异常处理,1、停循环水措施:,(1)全分厂停电,当班操作工密切观察反应剧烈(反应中期)釜的釜压、釜温变化情况,停电时间在2分钟5分钟以内,釜压力达到1.0MPa可根据气柜高度适当回收,如果回收不及此时应立即关回收阀开放空阀,主要是针对反应中期的釜。停电时间超过5分钟,釜压达到1.0MPa必须大量放空。釜压
15、力达到13.5Mpa时,自动放空装置开始自动放空。一般情况下,通过回收、放空后,釜压应控制在1.10Mpa以内。此时停止任何作业区动火,安排专人布置警戒线, 应杜绝厂区内行驶车辆,其余人员可撤离至上风口处。(2)若是单台聚合釜跳电:聚合釜控制开关、控制柜开关跳:可以重新启动。控制柜触点烧:可切换到备用控制柜,必须把控制柜开关关掉,将控制柜旋出,再启动控制柜开关。加入紧急终止剂:(3)聚合车间停电,联系电工处理,有可能是哪一台设备短路将聚合车间的电冲掉,当班操作工应密切注意反应剧烈的釜的釜温、釜压变化情况,停电时间在2分钟以内,压力达到1.0MPa可根据气柜高度适当回收,如果回收不及,应立即关闭
16、回收阀开放空阀进行放空处理。班长通知进出料人员到现厂密切观察釜温釜压变化情况,根据合成气柜高度适当回收,如气柜高或回收不及时,关回收,开放空进行降压,使釜压控制在1.10Mpa以内。看釜人员联系调度及合成。司泵可根据各釜反应情况, 相应开各釜的釜底自来水阀。待来电之后,进出料人员检查各釜供油箱及搅拌情况,及时开启, 司泵人员检查各釜循环泵运行情况,看釜人员根据釜压,逐步将各釜控制平稳,司泵关釜底自来水。,聚合异常处理,2、聚合釜在反应过程中突然停电的处理方法:,加紧急终止剂、回收、并开釜底自来水。压釜操作,看釜与调度、压缩联系,聚合釜需压釜进行大量回收,并联系车间。(1)首先将空釜准备好,待压
17、(此釜应具备的条件:a.底阀打开b.循环泵开启,开阀降温,c.必须是空釜,最好是喷涂过的釜)。(2)将正常釜异常釜出料球阀开关状态进行检查,关闭沉析槽的进料阀。(3)待以上准备工作完成后,司泵人员先将准备的空釜出料阀,底阀全开,再将被压的釜出料球阀全开后,将其出料底阀慢慢打开,并注意出料管的压力情况。(4)进出料检查出料管线有无泄漏,开供油箱、搅拌,观察压釜的压力变化情况,并适当回收或放空,保证两釜之间有0.2Mpa以上压差。(5)根据聚合釜的反应情况请示车间是否需要补加分散剂。(6)看釜人员控制好两台釜的釜温,所压的釜一直降温保持最低温度,被压的釜根据电流及釜压进行适当升温提压,待电流降到空
18、釜电流时,通知压釜结束。(7)司泵关所压釜的出料球阀,开高压水冲洗底阀,关闭底阀。(8)进出料关闭回收阀或放空,看釜进行对所压釜进行升温,尽快平稳控制釜温。,聚合异常处理,3、聚合釜减震块碎、人孔盖漏、搅拌桨叶脱落:,在反应温度下,一旦引发剂被加入釜中,就会立即被单体液滴所吸收开始聚合反应。当有50个长链PVC分子形成时,就开始聚结,聚结物被称为初级粒子核,直径小于1微米,转化率为2%左右,初级粒子核仍保持着单个分散粒子,每个液滴内部继续增长,达到34%转化率时,初级粒子核相互凝结成絮状沉淀,这是聚合的早期阶段。此时聚氯乙烯/氯乙烯溶液变得非常粘稠而不稳定,易于迅速粘附于其他液滴,发生液滴间的
19、聚结,形成聚氯乙烯骨架,该阶段是决定PVC产品颗粒大小与型态的关键阶段。在此颗粒形成阶段,不仅有PVC长链分子形成。同时有PVC分子与分散剂浓度急剧下降,而从水相中夺取大量分散剂分子来补充以维持稳定分散系统,如果保胶能力不够,就会导致大规模并粒而形成粗料。此阶段是在聚合反应开始后大约11.5小时,转化率为10%左右。 粗料产生的原因:加料计量系统不准确;单体含酸或水质PH值低;分散剂不足或质量差; 粘釜严重;(5)冷搅不足。处理办法:检查维修加料系统; 分析、检查单体和加料水;分析检查分散剂系统更换分散剂;及时清釜。(5)加强冷搅,聚合异常处理,4、粗料产生的机理和处理方法,聚合异常处理,5、
20、釜内温度和压力剧增的原因和处理方法,6、人孔盖泄漏单体的原因及处理方法,汽提工艺讲解,汽提工艺部分,汽提工艺概况、流程图、汽提岗位开停车讲解。,汽提机理,影响汽提的因素,汽提塔控制、影响汽提的因素。,汽提岗位的劳动保护和安全技术规范,汽提机理,PVC浆料中的VCM一部分存在于水中,另一部分存在于PVC中。汽提最终是脱除PVC中的VCM,因此,必须给予一定的能量,其能量来源于蒸汽的热焓。PVC浆料存在固相VCM向水相扩散,水相中的VCM向气相扩散,其中VCM在固相、水相、气相中的平衡浓度一般认为是1000:100:1。因此,对于残留VCM的汽提脱析的总过程而言,沸腾与扩散脱析条件的不同而分成主次
21、关系,在残留VCM的浓度较高、脱析温度较高和压力较低的情况下,脱析以沸腾为主,扩散为次;反之,以扩散为主,沸腾为次。,一、汽提机理,汽提工艺概况,浆料从浆料槽送到汽提塔,进入到螺旋式热交换器中,并在热交换器中被汽提塔底部来的热浆料预热,经过汽提后,从塔底部打出。再通过同一换热器冷却后到浆料混料槽,带有饱和蒸汽的VCM蒸汽,从汽提塔的塔顶逸出,进入到塔顶冷凝器中,大部分蒸汽在这里冷凝。部分冷凝后的蒸汽与液相的物料从这个冷凝器中流出,流入到汽提塔冷凝液积水罐,在收集器中液相与气相物料分离,被水饱和的VCM从冷凝器液收集器的顶部逸出,排向气柜,冷凝水去废水处理。,汽提工艺概况,汽提塔,积水罐,聚汽提
22、工艺流程图,沉析槽,蒸汽,换热器,气柜,过滤器,冷凝器,喷淋水,循环水回水,循环水上水,去浆料槽,汽提开停车操作,(1)检查汽提工艺所有自控开关阀,调节阀都在正常开车状态。(2)打开待用浆料过滤器进出口阀门。(3)打开待用浆料泵进出口阀门,轴封注水阀。(4)打开喷淋水阀门,通过流量计控制软水流量。(5)打开塔顶冷凝器冷却水进出口阀门。(6)打开冷凝水槽液位计上下阀门,关闭排污阀。(7)打开浆料回流阀,检查板式换热器进出口阀门。(8)手动打开蒸汽调节阀,给阀门一个开度,向塔内通蒸汽升温,当塔底温度升到100,塔底温度80以上时,打开进料阀,启动进塔浆料泵,向汽提塔内进料,出塔浆料进入浆料槽。(9
23、)注意此处如果是检修后第一次开车,应打开回收管放空阀,15分钟后取样分析,当含氧量在要求以下时,关闭放空管,打开回收阀,进行回收。(10)汽提下料稳定一段时间后,各参数趋于稳定,塔底温达到设定值将所有回路控制设定为自动。观察蒸汽流量波动范围及塔内压差变化情况,如无异常,汽提将可自动操作。,1、汽提塔开车操作,汽提开停车操作,1.停车操作因料接不上,产品更换型号或离心干燥系统故障等,造成汽提停车操作。(1)关闭进料切断阀和蒸汽气动阀。(2)打开高压水冲洗汽提塔和管线,15分钟后通知离心人员打开汽提塔排污阀,待塔底温度降至40以下,关闭高压水阀,停止冲水查看冲塔水中是否有料,如有料继续冲塔,没料后
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