CN103601825B - 聚氯乙烯聚合釜防粘釜方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于聚合釜防粘釜技术领域，特别涉及了聚氯乙烯聚合釜防粘釜方法。包括如下步骤：（1）聚合釜喷淋改造：以散水板中心为圆心，在散水板表面画圆，圆周均匀分布焊接有三个定位柱，定位柱穿插进釜顶冷凝器中心筒内；（2）蒸汽雾化加气流循环涂釜；（3）氯乙烯单体置换；（4）重复步骤（2）再次涂釜后，开始入料。本发明延长了清釜周期，由原来的80批延长至500批以上，减轻了操作人员劳动强度，并且提高了装置生产能力，具有较好的经济效益。

Description

聚氯乙烯聚合釜防粘釜方法

技术领域

本发明属于聚合釜防粘釜技术领域，特别涉及了聚氯乙烯聚合釜防粘釜方法。

背景技术

国内聚氯乙烯树脂生产以电石乙炔法为主，2012年电石法聚氯乙烯占到75%。聚合釜是聚氯乙烯树脂生产中的关键设备，其性能好坏直接影响着聚氯乙烯树脂产品的质量、产量和成本。在聚氯乙烯生产过程中，聚合釜都会出现不同程度的粘釜问题。粘釜即聚合物在聚合釜内壁形成污垢，造成冷却表面传热系数下降，大块聚合物导致汽提、干燥等过程出料处理困难，壁垢混入料中降低聚氯乙烯树脂质量，不仅影响聚合釜的自动控制性能、降低生产能力和设备利用率，影响产品的外观和内在质量，而且粘釜还会造成聚合釜冷却表面传热系数下降，聚合反应过程中易出现超温超压，给安全生产带来重大隐患。

长期以来，多数氯碱企业都在攻克这一难题，但都未取得实质性进展。目前许多氯碱企业在新上项目时，都优先选择108m³、110m³等体积的大型聚合釜，它具有树脂质量好、能耗低、树脂牌号多等优点，但由于釜型和搅拌的问题，容易出现粘釜，正常生产中每100-150釜左右就要清一次，每次清釜都需要联系专业清洗公司，采用高压水喷洗装置进行壁内清洗。同时，还要配合人工清理，清理一台聚合釜及釜顶冷凝器至少需要48小时，费用高，影响聚氯乙烯树脂产量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚氯乙烯聚合釜防粘釜方法，以克服因粘釜造成设备利用率低制约产能的缺陷。

本发明采用如下技术方案：

聚氯乙烯聚合釜防粘釜方法，包括如下步骤：

（1）聚合釜喷淋改造：以散水板中心为圆心，在散水板表面画圆，圆周均匀分布设有三个定位柱，定位柱穿插进釜顶冷凝器中心筒内；

（2）蒸汽雾化加气流循环涂釜；

（3）氯乙烯单体置换；

（4）重复步骤（2）再次涂釜后，开始入料。

定位柱技术要求：直径Ф6-8mm、材质316L、长度40-55mm的实心钢柱，定位柱外沿至圆心距离为123-124mm（因釜顶冷凝器中心筒DN250，此距离正好可以使定位柱紧贴中心筒内壁，起到固定定位柱的作用），定位柱与散水板的焊接表面粗糙度Ra值≤0.08μm。

进一步，蒸汽雾化加气流循环涂釜是指蒸汽雾化涂釜过程中，开启真空泵使聚合釜内气流形成上下循环。

进一步，所述氯乙烯单体置换入料的过程为：先向聚合釜内加3-5t液态氯乙烯单体，然后向聚合釜夹套通蒸汽进行升温，从聚合釜顶部将挥发成气相的氯乙烯回收至氯乙烯气柜，待聚合釜温度达到45-55℃，同时聚合釜表压为0.00MPa后停止升温和回收，至此置换结束，开始入料。

聚氯乙烯聚合釜为108m³或110m³聚合釜。

本发明方法设计依据：

1、聚合釜喷淋装置改造方案：现有聚合釜通常配套设有聚合釜釜顶冷凝器和聚合釜喷淋装置，聚合釜釜顶冷凝器包括釜顶冷凝器本体1，釜顶冷凝器本体1内设有釜顶冷凝器中心筒2，聚合釜喷淋装置由中心管3、支撑4、散水板5等组成（如图2所示），因中心管细、长(DN50钢管5.5m长)，随着聚合釜温度、压力及冲洗水流量的频繁变化的过程，中心管易发生形变，导致下端固定的散水板发生位移，出现跑偏，造成聚合釜在出料过程中冲洗水偏流，聚合釜内壁冲洗不干净，为粘釜埋下隐患。改进方法：在散水板上方均匀分布（呈120°夹角）三个定位柱，定位柱穿插进釜顶冷凝器中心筒内，控制散水板位移，彻底解决了散水板在运行过程中频繁跑偏的问题。

2、改进优化日本智索公司原工艺包中开盖涂釜、置换入料工艺控制程序，有效解决涂釜液喷涂不均，降低涂釜液被氧化风险，还可以避免聚合反应期间因泡沫夹带造成树脂粉粘附在聚合釜顶部各管口及釜顶冷凝器内壁。

聚合釜开盖入料原工艺：

1）开盖涂釜工艺步骤：排净聚合釜内残存水→打开聚合釜搅拌轴封水，启动聚合釜高速搅拌→打开涂釜蒸汽，放净管线内冷凝水→打开涂釜液→停涂釜液→开冲洗水→停蒸汽→停搅拌→停轴封水→排净聚合釜内残存水。

弊端：开盖涂釜只采取蒸汽雾化涂釜，存在喷涂不均匀、有部分死角喷涂不到位现象，并且涂釜时釜内残存有部分氧气，涂釜液有被氧化失效隐患；

2）置换入料工艺步骤：首先对聚合釜抽真空至-0.06MPa，在冷纯水入釜过程中通过入釜水管线从釜底部向釜内通入氮气300S，同时从釜顶部抽真空，然后加分散剂，待分散剂和冷纯水加入完成后，继续抽真空300S，待釜压低于-0.06Mpa时，停抽真空泵，至此置换结束，开始入料。即：涂釜→抽真空（不停）→加入冷纯水（不停）→通氮气→加入分散剂→停加冷纯水→停抽真空→加入引发剂→加入氯乙烯单体和热纯水。

弊端：入完料，聚合反应前期聚合釜超压现象严重，每次都需要被迫回收部分气相氯乙烯来保证聚合釜生产安全，而在回收气相氯乙烯时会造成泡沫夹带部分树脂粉粘附釜顶管口及釜顶冷凝器列管内，形成自聚核，正常生产时会以粘附的树脂粉为中心快速发展成大块的粘釜物，堵塞聚合釜顶部各管口及釜顶冷凝器。

聚合釜开盖入料新工艺：

1）开盖涂釜工艺步骤：排净聚合釜内残存水→打开聚合釜搅拌轴封水，启动聚合釜高速搅拌→打开涂釜蒸汽，放净管线内冷凝水→打开涂釜液→开启真空泵使聚合釜内气流形成上下循环→停涂釜液→停蒸汽→停气流循环→停搅拌→停轴封水→排净聚合釜内残存水。

优点：在涂釜程序中增加气流循环，使被雾化的涂釜液随着气流方向的不断改变达到均匀附着在聚合釜内壁的各个角落，不留死区的目的；

2）置换入料工艺步骤：向聚合釜内加入3-5吨氯乙烯液体，通过加热聚合釜夹套水将釜温逐步升高，随着温度的不断升高液态氯乙烯气化，然后将气态氯乙烯回收至气柜，待聚合釜温度达到45-55℃，同时聚合釜压力为0.00MPa（表压）后停止升温和回收，至此置换结束，再次涂釜后，开始入料。即：涂釜→氯乙烯单体升温回收置换→涂釜→加入冷纯水和分散剂→加入引发剂→加入氯乙烯单体和热纯水。

优点：在聚合釜进料前采用加入氯乙烯单体升温回收置换工艺，可以有效减少釜内惰性气体含量，能够降低涂釜液氧化风险，还能避免聚合反应前期超温超压中途回收氯乙烯气体现象。

本发明相对于现有技术，具有以下优点：

1、投资小，费用低，易于实现，对现有生产装置改变小，效果显著，在提高装置生产能力的同时保证了生产系统运行安全稳定。

2、延长了清釜周期，由原来的80批延长至500批以上，减轻了操作人员劳动强度。

3、提高了装置生产能力，每台釜清理一次需要48小时，单釜产量每小时5吨，5台聚合釜每年可增加聚氯乙烯树脂产量1.2万吨。

4、具有较好的经济效益，每台聚合釜每年可减少清釜10次，5台聚合釜每年可减少清釜50次，每年可减少清釜费用100万元。

附图说明

图1为聚合釜防粘釜方法流程简图。

图2为聚合釜喷淋装置改造示意图，其中1-釜顶冷凝器本体，2-釜顶冷凝器中心筒，3-釜顶冷凝器中心管，4-支撑，5-散水板，6-定位柱。

具体实施方式

实施例1

聚氯乙烯聚合釜防粘釜方法，包括如下步骤（流程简图见图1）：

（1）聚合釜喷淋改造：如图2所示，在现有日本智索108m³聚氯乙烯聚合釜喷淋装置结构基础之上，以散水板5中心为圆心，在散水板5表面画圆，圆周均匀分布焊接有三个定位柱6，定位柱6穿插进釜顶冷凝器中心筒2内；定位柱6技术要求：直径Ф8mm、材质316L、长度50mm的实心钢柱，定位柱6外沿至圆心距离为124mm，定位柱6与散水板5的焊接表面粗糙度Ra值≤0.08μm。

（2）蒸汽雾化加气流循环涂釜：排净聚合釜内残存水，打开聚合釜搅拌轴封水，启动聚合釜高速搅拌，打开涂釜蒸汽，放净管线内冷凝水，打开涂釜液（购自北京宝冠），开启真空泵使聚合釜内气流形成上下循环，待达到配方用量15kg后停涂釜液，延时60秒后停蒸汽，停气流循环，停搅拌，停轴封水，排净聚合釜内残存水，涂釜工艺结束。

（3）氯乙烯单体置换：向聚合釜内加3t液态氯乙烯单体，然后向聚合釜夹套通蒸汽进行升温，从聚合釜顶部将挥发成气相的氯乙烯回收至氯乙烯气柜，直至液相氯乙烯全部变成气相，待聚合釜温度达到45℃，同时聚合釜压力为0.00MPa（表压）后停止升温和回收。

（4）重复步骤（2）再次涂釜，涂釜结束后开始入料：向108m³反应釜中依次加入冷纯水（25℃，19t）和分散剂｛醇解度为72.5%聚乙烯醇水溶液799kg（质量浓度4%）、醇解度为80%聚乙烯醇水溶液130kg（质量浓度5%）以及醇解度为40%聚乙烯醇水溶液130kg（质量浓度5%）｝，引发剂｛过氧化辛葵酸异丙苯酯5Kg（质量份数即纯度75%）和过氧化辛葵酸叔丁酯20Kg（质量份数即纯度75%）｝，氯乙烯液态单体43t和热纯水（140℃，18t）。

实施例2

与实施例1的不同之处在于步骤（3）：向聚合釜内加4t液态氯乙烯单体，然后向聚合釜夹套通蒸汽进行升温，从聚合釜顶部将挥发成气相的氯乙烯回收至氯乙烯气柜，直至液相氯乙烯全部变成气相，待聚合釜温度达到50℃，同时聚合釜压力为0.00MPa（表压）后停止升温和回收。

实施例3

与实施例1的不同之处在于步骤（3）：向聚合釜内加5t液态氯乙烯单体，然后向聚合釜夹套通蒸汽进行升温，从聚合釜顶部将挥发成气相的氯乙烯回收至氯乙烯气柜，直至液相氯乙烯全部变成气相，待聚合釜温度达到55℃，同时聚合釜压力为0.00MPa（表压）后停止升温和回收。

采用实施例1-3防粘釜方法后，通过一年的生产实践验证，每釜清釜周期延长至500批以上。

对照例1

昊华宇航公司二期年产20万吨聚氯乙烯树脂项目建设时直接采用108m³聚合釜，共5台，采用日本智索公司提供的成套生产工艺技术：

（1）开盖涂釜工艺步骤：排净聚合釜内残存水→打开聚合釜搅拌轴封水，启动聚合釜高速搅拌→打开涂釜蒸汽，放净管线内冷凝水→打开涂釜液→停涂釜液→开冲洗水→停蒸汽→停搅拌→停轴封水→排净聚合釜内残存水。

（2）置换入料工艺步骤：

首先对聚合釜抽真空至-0.06MPa，在冷纯水入釜过程中通过入釜水管线从釜底部向釜内通入氮气300S，同时从釜顶部抽真空，然后加分散剂，待分散剂和冷纯水加入完成后，继续抽真空300S，待釜压低于-0.06Mpa时，停抽真空泵，至此置换结束，加入引发剂、氯乙烯单体和热纯水。

本实施例中，涂釜液、冷纯水、分散剂、引发剂、氯乙烯单体和热纯水及其用量均同实施例1。

刚投运时108m³聚合釜粘釜问题特别严重，单釜运行70-80批后需要清釜，打开聚合釜检查，发现在聚合釜内壁、内冷管外壁、搅拌轴及搅拌叶上有大量粘釜物，釜顶上封头各管口及釜顶冷凝器列管堵塞过半，严重影响聚合釜的正常运行。

对照例2

与实施例1的不同之处在于：未进行步骤（3），步骤（1）、（2）结束后直接入料。

通过一个月的生产实践验证，聚合釜上封头各管口及釜顶泠凝器列管仍有部分堵塞、粘釜现象。

Claims (3)

1.聚氯乙烯聚合釜防粘釜方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）聚合釜喷淋改造：以散水板中心为圆心，在散水板表面画圆，圆周均匀分布焊接有三个定位柱，定位柱穿插进釜顶冷凝器中心筒内；

（2）蒸汽雾化加气流循环涂釜；

（3）氯乙烯单体置换；

（4）重复步骤（2）再次涂釜后，开始入料；

定位柱为直径Ф6-8mm、材质316L、长度40-55mm的实心钢柱，定位柱外沿至圆心距离为123-124mm，定位柱与散水板的焊接表面粗糙度Ra值≤0.08μm；

所述氯乙烯单体置换的过程为：先向聚合釜内加3-5t液态氯乙烯单体，然后向聚合釜夹套通蒸汽进行升温，从聚合釜顶部将挥发成气相的氯乙烯回收至氯乙烯气柜，待聚合釜温度达到45-55℃，同时聚合釜表压为0.00MPa后停止升温和回收，至此置换结束。

2.如权利要求1所述的聚氯乙烯聚合釜防粘釜方法，其特征在于：蒸汽雾化加气流循环涂釜是指蒸汽雾化涂釜过程中，开启真空泵使聚合釜内气流形成上下循环。

3.如权利要求1所述的聚氯乙烯聚合釜防粘釜方法，其特征在于：聚氯乙烯聚合釜为108m³或110m³聚合釜。