聚氯乙烯生產(chǎn)中螺旋板換熱器粘附物分析及解決方法
來源：中凡工業(yè)瀏覽量：載入中...發(fā)布時間：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；同時冷卻塔底產(chǎn)品，縮短產(chǎn)品的受熱過程，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)低聚合度樹脂一段時間后，換熱效果開始下降，嚴(yán)重時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)致檢修時工作量大，費(fèi)用高，影響了裝置長周期運(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)放料罐不可用時排料到汽提塔進(jìn)料罐。同時漿料中未反應(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，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。
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