氯碱行业pvc分厂氯乙烯车间岗位安全操作规程.doc
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1、聚合岗位操作规程编制:各班组 审核:杨 勇 批准: XXXXXXXXXXXXXXXX 二零一二年八月发布日期2012-06编制各班组最近回顾/修订日期2012-08修订2012-08区域主管过程控制PSM安全健康环保修订日期回顾间隔:1年修订原因:修订时间修订人修订内容目录1 总体工艺描述42 操作参数133 安全、职业健康、环保提示及要求174 开车准备215 原始开车(冷启动)226 年度检修后开车297 紧急停车后开车328 正常操作349 正常停车4910 异常操作(应急操作、应急处理)5111 紧急停车5712 维修前准备6113 关键控制系统描述(关键的控制回路和原理)7114 警
2、报及联锁7315 安全设施7516 附件781 总体工艺描述l 氯乙烯和聚氯乙烯的物理性质l 应包括主要化学反应机理及方程式l 工艺流程描述及流程框图l 主要设备原理描述及外观、内部结构图1.1工艺原理1.1.1氯乙烯的物理性质分子式CH2CHCl,分子量62.5,在常温常压下是一种无色有乙醚香味的气体,其冷凝点-13.9(760mm汞柱),凝固点-159.7,易溶于丙酮、乙醇和烃类,微溶于水。易燃,与空气形成爆炸性混合物,其爆炸范围422(体积比)。新鲜氯乙烯指标:纯度:99.99(重量) 杂质: HCl 1 ppm乙醛 5 ppm铁 1 ppm水 200 ppm乙炔 5 ppm1,1-二氯
3、乙烷 30 ppm氯甲烷 80 ppm回收氯乙烯纯度: 99.3%(重量)杂质:乙烯 2 ppm(重量)丙烯 30 ppm乙炔 4 ppm 1,3-丁二烯 4 ppm丙烷 10 ppmCH3Cl 5000 ppm1,1-二氯乙烷 20 ppm苯 10 ppm甲醇 200 ppm1,2-二氯乙烯 40 ppm水 700 ppmHCl 1 ppm铁 1 ppm1.1.2聚氯乙烯的物理性质聚氯乙烯(简称PVC)是由氯乙烯单体聚合而成的高分子化合物,它的分子式为:-CH2-CHCl-n (式中n表示平均聚合度)。国内工业生产的聚氯乙烯树脂平均聚合度通常控制在5901500范围。由于高分子主链上引入氯原
4、子,使其高分子结构不同于聚乙烯,并具有一系列独特的性能。其主要的物化数据如下:外观:白色粉末(无定型)分子量:3687093750比重:1.351.45 (20时)表观密度:0.400.62g/ml比热:1.051.46 kJ/kg.(0100)导热系数:0.5852kj/hm颗粒直径:通常紧密型树脂30100m,疏松性树脂60150m折射率:D20=1.544软化点:7585热分解点:100开始降解放出氯化氢机械性质:冲击强度在常温下可达100kg/cm2,加入增塑剂则增加柔韧性,可塑性和流动性,可制成软硬各种制品,可进行压延,挤压,吹塑加工和成型。1.1.2.1热性能和光性能PVC是线型高
5、分子化合物,所以是热塑性的,PVC没有明显的熔点,在7585开始软化,常压下180开始流动,加压时140能够流动。100以上PVC开始分解,并缓慢放出氯化氢。随着温度上升,分解加速,致使PVC变色,这是由于脱氯化氢而造成的。-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH=CH-CH=CH-+HCl Cl Cl Cl放出的氯化氢又起催化作用,促使聚合物加速分解。PVC在紫外光及空气中氧的作用下,也会发生降解放出HCl。纯PVC在紫外线单色光的照射下显示弱蓝绿荧光色,在长期光线照射下发生老化并使之色泽变暗。因此,在聚合和塑化加工中需加入热稳定剂(HCl吸收剂)紫外线吸收剂(光滤剂)及抗氧剂(氧吸
6、收剂)来提高PVC树脂的热稳定性及制品的耐老化性。PVC在火焰上能燃烧并放出HCl,但离开火焰即自熄,即具有所谓的“自熄性”、“难燃性”。1.1.2.2 化学稳定剂及耐溶剂性PVC的化学稳定性很高,除若干有机溶剂外,常温下可耐任何浓度的盐酸,90以下的硫酸,5060的硝酸及20以下的烧碱。此外,对于盐类亦相当稳定。PVC不熔于水,汽油和酒精。对于其他有机溶剂,除烃和苯,二甲苯,苯胺,二甲基甲酰胺,四氢呋喃,氯烃中的二氯乙烷,四氯化碳,酮类,环己酮外都较为稳定。PVC对氯乙烯单体有相当的吸附力,也能微溶于氯乙烯单体。1.1.2.3 电性能PVC具有特别良好的介电性能,属于介电功耗最小的材料之一。
7、它对于交流电和直流电的绝缘能力可与硬橡胶相媲美。聚氯乙烯的介电性能与温度有关。当温度升高,介电性变坏。PVC制品的介电性能还与增塑剂,稳定剂的种类及用量有关。PVC树脂中由于含有氯原子,所以它是极性高聚物,仅可作低、中频绝缘材料。有上述特性主要是由于聚氯乙烯相邻高分子间有强的偶极键,其介电常数及解电损耗tg比非极性及弱极性聚合物为高,故不宜用于高压电缆及通讯电缆。由于聚氯乙烯密度较高,耐电击穿(一般击穿电压可在1.54万伏/毫米范围),且较耐老化,源又广泛,故常用于低压(1万伏)电缆及电缆护套的加工。1.1.3氯乙烯的聚合反应方程式nCH2=CHCl CH2-CHCln+96.3108.9kJ
8、/mol氯乙烯悬浮聚合属于非均相的游离基型加聚连锁反应,反应的活性中心是游离基,其反应机理分为链引发、链增长、链转移、链终止几个步骤。特点:不可逆、放热、体积缩小、各种助剂。1.1.4影响聚合反应的因素1.1.4.1水质对聚合反应的影响聚合投料的水质直接影响产品树脂的质量,如硬度(表征水中金属等阳离子含量)过高,会影响产品的电绝缘性能和热稳定性,氯根(表征水中阴离子含量)过高,特别对聚乙烯醇分散体系,易使颗粒变粗,影响产品的颗粒形态,PH值影响分散剂的稳定性,较低的PH值,对明胶有明显的破坏作用,较高或较低的PH值都会引起聚乙烯醇的部分醇解,影响分散效果及颗粒形态,还会影响引发剂的分解速率。此
9、外,水质还会影响粘釜及“鱼眼”的生成。1.1.4.2乙炔对聚合反应的影响乙炔和引发剂游离基,单体游离基或链游离基发生链转移反应,乙炔含键,氢原子又活泼,既可以和游离基加成,又可发生氢原子转移反应,这种转移反应速率比单体高,但产生游离基的活性都比较低,因此,不仅使PVC聚合度降低,还使聚合速率变慢。所产生的炔型游离基进行链增长反应,使PVC大分子中含烯丙基氯(或乙炔基)链节,导致PVC产品的热稳定性变坏。1.1.4.3乙醛对聚合的影响单体中的乙醛是活泼的链转移剂,能降低聚氯乙烯聚合度及反应速度。低含量的乙醛存在,可以清除PVC大分子端基双键,对PVC热稳定性有一定好处,一般认为乙醛等高沸物在较高
10、含量下才显著影响聚合度及反应速率。1.1.4.4二氯乙烷对聚合的影响二氯乙烷也是活泼的链转移剂,能降低聚氯乙烯聚合度及反应速度,低含量的二氯乙烷存在,可以消除PVC大分子端基双键,对PVC热稳定性有一定好处,因此一般认为,二氯乙烷等高沸物杂质在较高的含量下才显著影响聚合度及反应速率。1.1.4.5氧对聚合的影响氧对氯乙烯聚合起阻聚作用,一般认为氯乙烯单体易吸收氧,而生成平均聚合度低于10的氯乙烯过氧化物,这种过氧化物能引发单体聚合,使大分子中存在该过氧化物链段,并且有较低的分解温度,在聚合条件下易分解为氯化氢、甲醛和一氧化碳,而降低反应介质的PH值。此种过氧化物存在聚氯乙烯中,将使热稳定性显著
11、变坏,产品易变色。1.1.4.6铁对聚合的影响无论水、单体、引发剂还是分散剂中的铁,都对聚合反应有不利的影响。它使聚合诱导期增长,反应速率减慢,产品的热稳定性变坏,还会降低产品的介电性能。此外铁还会影响产品的均匀度。铁质能与有机过氧化物引发剂反应,影响反应速率。1.1.4.7分散剂用量对聚合的影响分散剂用量的选择,要根据聚合釜的形状、大小、搅拌状态、水比、产品要求而定。一般都由实验来确定,用量过多,不仅不经济,还会增加体系粘度,造成悬浮液泡沫多,气相粘釜严重,浆料汽提操作困难,VCM回收泡沫夹带增加,树脂颗粒变细,堵塞回收管路,用量少则起不到应有的稳定作用,体系稳定性差,容易产生大颗粒料,产品
12、颗粒不规整,甚至造成聚合颗粒的粘结,酿成事故。1.1.4.8引发剂用量对聚合的影响引发剂的用量是根据聚合釜设备的传热能力和实际需要确定它,用量多,则单位时间内所产生的游离基相对增多,所以,反应速度快,聚合时间短,设备利用率高。但一旦反应热不能及时移出,将发生爆聚,另外,引发剂过量易使产品颗粒变粗,孔隙率降低,反之,引发剂用量太少,则反应速率慢,聚合时间长,设备利用率低。目前,引发剂用量的确定,都要经过估算、试验等慎重步骤。1.1.4.9涂壁剂对聚合反应的影响涂壁效果不好易造成粘釜。粘釜会导致聚合釜传热系数和生产能力降低,粘釜料若混入产品中,会导致塑化加工中不塑化的“鱼眼”,影响制品外观及内在质
13、量;粘釜物的清理将延长聚合釜的辅助时间及增加人工劳动强度,降低设备的利用率。此外粘釜还影响聚合釜自动控制的实施。1.1.4.10缓冲剂对聚合反应的影响在聚合生产中,溶液的PH值对树脂颗粒的粗细有很大的影响,过高或过低,都会使颗粒变粗。在聚合系统中加入缓冲剂(PH值调解剂)碳酸氢铵,维持釜内体系的PH值在中性范围,确保分散剂和聚合体系的稳定性,使PVC树脂具有较好的粒度。1.1.4.11聚合温度对聚合的影响聚合反应速度随着温度的升高,VC分子运动速度加快,链引发和链增长的速度也加快,促使整个反应速度加快,另外聚合温度升高,活性中心增多,相互碰撞机会增多,容易造成链终断,使主链长度下降,分子量变小
14、,聚合度下降,一般说,当温度波动2时,平均聚合度相差366,在实际操作中,应控制温度波动范围在0.5以内,以保证粘数稳定,不转型。此外,反应温度还影响分散溶液的保胶能力和界面活性,从而影响到产品的颗粒形态和表观密度。反应温度还会增加链的歧化倾向,这种结构对聚合物的性质有很大影响。1.2聚合反应的工艺流程方框图及工艺描述1.2.1工艺流程方框图废水槽出料泵PU-4D废水汽提塔LC-1D汽提出料泵PU-3G/4GPU-6B/7B脱盐水加料水泵TK6B热脱盐水槽TK5B冷脱盐水水槽助剂冲洗水泵PU-13B缓冲剂称重槽TK-3C缓冲剂充装泵PU-4C缓冲剂储槽TK-20C缓冲剂加料泵TK-15C引发剂
15、加料泵PU-3C回收气相单体过滤器FIL-1F2F废水槽TK-3DVCM工序单体过滤器FIL-1B/5B单体过滤器FIL-3B/4B回收单体槽TK3B新鲜单体槽TK8BPU-3B/4B单体加料泵缓冲剂配置槽TK-2C引发剂储槽TK-8C分散剂储槽ITK-5C分散剂II充装泵PU-19C分散剂储槽IITK-22C聚合釜TK5B冷脱盐水水槽冲洗水泵PU-12B/15BTK-10B脱盐水槽终止剂配制槽TK-7C终止剂储槽TK-21C分散剂配置槽TK-4C引发剂配置槽TK-9C化学品配制水泵PU-10/11B废水槽TK-3DPU-XE聚合釜出料泵废水槽TK-3D注入水泵PU-8B/9B回收单体泵PU-
16、8F单体缓冲罐TK-1F压缩机分离器SE-2F压缩机分离器SE-4F高压冲洗水泵PU-16B外界废水处理浆料泵SE-1F废水槽TK-3D废水槽出料泵PU-11D回收分离器SE-1F终止剂加料泵PU-9C回收二级冷凝器CN-2F回收一级冷凝器CN-1FF回收压缩机CM-2F回收压缩机CM-4F汽提塔塔顶过滤器FIL-1G/2G凝液泵PU-6G/11G汽提塔分离器SE-2G汽提塔塔顶冷凝器CN-1G干燥TK-2G汽提塔CL-1GPU-9G/10G汽提进料泵TK-3G汽提塔进料槽PU-1G/2G釜出料槽倒料泵TK-1G聚合釜出料槽引发剂称重槽TK-1C涂壁剂加料泵PU-27C涂壁剂储槽TK-28C分
17、散剂加料泵PU-7C分散剂I称重槽TK-6C分散剂I充装泵PU-5C1.2.2聚合反应的工艺描述方框图:启动程序空釜检测涂前冲洗涂壁涂后冲洗加缓冲剂加水和单体混合调整加80%分散剂混合调整加72.5%分散剂混合调整加引发剂反应监测终止反应出料回收汽提回收离心干燥根据生产需要选定生产型号,设定该型号配方,启动程序运行。来自涂壁剂槽的涂壁液经过涂壁泵与蒸汽一起经釜顶喷淋阀呈雾状喷入釜内,对釜壁、釜内挡板、搅拌进行涂壁,涂壁液用量达到配方设定值时,涂壁液泵自动停止,涂壁液加入阀(VSP-PX03)和釜顶蒸汽加入阀(VSP-PX21)关闭,再从釜底通入蒸汽将未汽化的涂壁液汽化,时间约30秒,为保证涂壁
18、效果,程序等待运行3分钟,然后进行涂后冲洗,并将冲洗液经出料泵(PU-XE)泵入废水槽(TK-3D)中,泵出干净后,向釜内加入缓冲剂,缓冲剂加完后,再向釜内加水和单体,加完后混合调整2分钟,然后向釜内加入80%分散剂,加完后进行管线冲洗,确保加入量准确,混合调整1分钟,再向釜内加入72.5%的分散剂,加完后进行管线冲洗,混合调整5分钟,根据釜搅拌功率曲线变化情况是否异常决定是否加入引发剂,加入引发剂和管线冲洗后,进行聚合反应监测阶段。当达到终点压降或最长反应时间时,向釜内加入终止剂,终止反应。根据出料槽液位高低决定是否出料,符合出料条件(液位30%)开始出料,同时从出料槽顶部回收未反应完的单体
19、,当出料至55m3时,向釜内进行三次小流量喷淋冲洗每次1.5m3和两次大流量冲洗每次1分钟,两者交叉进行冲洗,冲洗完毕后,聚合釜也开始回收,当釜压达1kgf/cm2以下时,回收完毕,准备启动下一批次。TK-3G中的浆料经汽提塔加料泵(PU-9/10G)在螺旋板换热器将汽提塔底出料进行热交换后进入汽提塔,塔顶气相单体经塔顶冷凝器(CN-1G)和塔顶分离器(SE-2G)后,经过滤器(FIL-1G/2G)过滤后,经连续回收压缩机加压后经分离器进行气液分离,气相单体经回收冷凝器(CN-1F/2F)冷却成液相后进入回收单体槽(TK-3B)备用,汽提塔底浆料经换热后送至离心干燥岗位浆料槽(TK-2G)。1
20、.3主要设备原理描述及外观、内部结构图1.3.1LF70型聚合釜简图LF-70聚合釜设计原理:在一定的温度、压力下,加入各种助剂,在底部三层后掠式搅拌的作用下,氯乙烯经过聚合反应生成聚氯乙烯,反应热能通过釜内挡板和夹套内冷却介质移出。冷却水机械密封1.50.6:1.3.2浆料槽简图浆料槽的设计原理: 经聚合反应生成的聚氯乙烯浆料,泄至汽提塔加料槽进行缓冲,并通过闪蒸将一部分VCM汽提出来进入回收系统,浆料不断搅拌,并通过浆料泵送入汽提塔,将残存的VC汽提出来。中国成达工程有限公司2010.547100852操作参数l 各种助剂的液位、温度、浓度l 脱盐水指标l 氯乙烯质量指标l 聚合釜控制参数
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