聚氯乙烯生產(chǎn)中螺旋板換熱器粘附物分析及解決方法
來(lái)源:中凡工業(yè)瀏覽量:載入中...發(fā)布時(shí)間:2021.10.19
聚氯乙烯(PVC)工業(yè)生產(chǎn)大多采用懸浮法生產(chǎn)技術(shù),聚合裝置漿料汽提塔進(jìn)出塔物料之間一般通過(guò)螺旋板換熱器進(jìn)行熱量交換,提高進(jìn)塔漿料的溫度,節(jié)約汽提塔所需蒸汽,回收利用能量;同時(shí)冷卻塔底產(chǎn)品,縮短產(chǎn)品的受熱過(guò)程,降低出現(xiàn)雜質(zhì)的可能,有利于氯乙烯單體(VCM)的脫除,但是在生產(chǎn)低聚合度樹(shù)脂一段時(shí)間后,換熱效果開(kāi)始下降,嚴(yán)重時(shí)螺旋板換熱器入口及離心
機(jī)入口溫差降至10℃以下(正常為13℃以上),導(dǎo)致汽提塔塔頂溫度偏低,VCM難脫除,產(chǎn)品中氯乙烯殘留量升高至10μg/g以上(正常生產(chǎn)時(shí)氯乙烯殘留量為1μg/g左右),粘附物在螺旋板至汽提塔進(jìn)料管線上積聚,造成進(jìn)料管線堵塞,使裝置被迫檢修。同時(shí)由于粘附物與器壁結(jié)合十分牢固,需用強(qiáng)力手段才能清理,導(dǎo)致檢修時(shí)工作量大,費(fèi)用高,影響了裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。
在分析粘附物及生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上,確定了粘附物的組成及形成原因,解決了因結(jié)垢使得螺旋板換熱器及汽提塔運(yùn)行周期縮短的問(wèn)題。
PVC生產(chǎn)工藝及粘附物產(chǎn)生部位
正常情況下在PVC合成工藝中,聚合釜出料應(yīng)排入放料罐,當(dāng)放料罐不可用時(shí)排料到汽提塔進(jìn)料罐。同時(shí)漿料中未反應(yīng)的VCM不需在聚合釜中回收,而是一起直接進(jìn)入放料罐進(jìn)行部分回收后打入汽提塔進(jìn)料罐,然后進(jìn)入漿料汽提塔。
汽提塔進(jìn)料罐的漿料用泵從塔的底部打入汽提塔汽提,多余部分返回汽提塔進(jìn)料罐。要求經(jīng)汽提后漿料中殘留VCM的含量小于10μg/g。PVC漿料經(jīng)螺旋板式熱交換器被出塔漿料預(yù)熱后進(jìn)入汽提塔,螺旋板換熱器冷端出口溫度約80℃,熱端則在100℃左右。
通過(guò)分析,可確定螺旋板換熱器粘附物主要為PVC.其形成機(jī)理為:因聚合配方中采用的低活性引發(fā)劑大量殘留于PVC漿料中,在螺旋板換熱器內(nèi)被高溫加熱時(shí)大量分解產(chǎn)生自由基,引發(fā)殘余單體聚合形成低聚物粘附于換熱器器壁影響傳熱,導(dǎo)致汽提塔進(jìn)料溫度偏低,汽提效率偏低,PVC產(chǎn)品中殘留單體超標(biāo)。因此在保證生產(chǎn)效率的前提下,需要對(duì)終止劑的用量進(jìn)行調(diào)整。
研究結(jié)果表明,在現(xiàn)有工藝配方下,引發(fā)劑與終止劑的用量匹配性較差,殘留的引發(fā)劑在高溫條件下與VCM單體繼續(xù)反應(yīng),生成小相對(duì)分子質(zhì)量的PVC,且易在換熱器器壁粘附,終止劑用量在150 μg/g時(shí)可有效減少粘附物的生成。因此,在不影響生產(chǎn)效率的前提下,新聚合工藝為引發(fā)體系不變,終止劑用量提高至150μg/g。采用新配方,生產(chǎn)10kt PVC樹(shù)脂后,汽提塔上部溫度仍可維持在73-74℃(汽提塔上部溫度達(dá)到70~80℃時(shí),汽提塔才能正常運(yùn)行),PVC產(chǎn)品經(jīng)汽提干燥后VCM含量只有1~2μg/g。