工艺说明悬浮法聚氯乙烯(4)

2019-08-31 21:01

当加料罐内的引发剂液位达到设定点的低限时,加料罐冲洗水阀门打开一定的时间,将罐中的引发剂全部冲出加料罐。向加料罐注入的冲洗水的速度应大于物料从罐中排出的速度。这样残余物料的液位才能升高。当计时器关闭冲洗水阀门之后,需将罐中的物料的液位抽至临界剩余点。

当液位达到下限后,加料泵停,加料阀关闭。引发剂加料管冲洗水阀打开,以便将引发剂全部冲到聚合釜中。聚合釜上的加料阀门应在冲洗操作结束之前关闭,使加料管中充满水,以防止聚合釜物料反冲。

当预先规定量的冲洗水经流量计和加料管进入聚合釜后,管道冲洗水阀门关闭。 在加料操作完毕后,加料罐中还应剩有少量的水。 1.7 聚合釜涂壁系统 1.7.1 前言

在聚合釜开始加料之前,需用一种特殊的溶液喷涂聚合釜的内壁,涂料粘在聚合釜内壁和内部部件上,使在正常情况下经常发生的粘壁现象降到最低程度。这样就可以降低聚合釜的开盖频率,减少清釜次数。

本装置配有整套的涂料溶液配制、贮存和使用系统。涂釜材料是B.F.G公司专有的,代号为10C,液态、碱性水溶液,贮存在常压罐中。从贮罐送来规定量的涂料溶液,经蒸汽气化注入到聚合釜的冲洗水管道中,蒸汽和涂料混合物经聚合釜顶的费德罗尔夫喷淋阀喷入到聚合釜中,在聚合釜内较凉的釜壁和内部部件的表面上冷凝。

在涂壁操作完成后,还需用水冲洗,以便把釜中剩余的涂料和PVC粒子冲出聚合釜。 1.7.2 涂料的配制和贮存

涂料是一种深棕色,含水的湿饼状的结晶块。一般B.F .G公司以此形式出售。使用前需将这种涂料溶于碱性溶液,形成稀释的涂料。

涂料溶液的配制和贮存是在一个带搅拌的常压不锈钢罐TK—1D内进行的。首先将代号10C按配方所要求的数量人工倒入配制/贮存罐中,再将配方要求的一定量的无离子水和碱液,经一椭圆齿轮累计流量计计量后,打入配制/贮存罐,然后开动搅拌,最少搅拌15分钟,以使代号10C溶解,并使各种物料充分混合。在配制/贮存罐中还不能容纳一整批物料时,不能进行涂料溶液的配制。

因为涂料的配制所需时间很短,故贮罐也可兼作配制罐。涂料溶液的配制是在聚合釜两次涂壁操作中间的时间内进行的,配制约需30分钟。无需连续搅拌。

1.7.3 涂料溶液的使用

在完成聚合釜的PVC浆料出料操作之后,(不需开盖)即可进行涂壁工作。为了保证釜内尽可能少地存有树脂,在涂壁前先用水冲洗。冲洗水经加压泵加压,通过弗德罗尔夫阀冲洗聚合釜。所用的冲洗水量,标记在喷淋冲洗水累计器上。在用冲洗水从釜的顶部冲洗釜的同时,开启排料泵PU—1E或2E,将废水从釜底排出,打到废水贮罐(TK—3D)中。送到废水贮罐中的冲洗水量标记在另一个累计器上,其数量应与打入聚合釜的冲洗水的用量相等。在喷淋工作完毕后,喷淋阀关闭,聚合釜排料泵及加压泵停止,然后聚合釜即可涂壁。

在每次加料前,将涂料用蒸汽气化涂在聚合釜的内表面上。为了保证良好的涂壁效果,涂壁时应注意两个变量——涂料的用量和所用的蒸汽量。

涂料溶液是用涂料加料泵PU—8D打入聚合釜的,整个涂壁工作由自动过程调节器来完成。应该经常检查贮罐涂料TK—1D中涂料溶液的液位,以确保罐中有足够的涂料溶液来完成涂壁工作。在涂壁时,釜夹套内需通入冷却水,其流速与正常流量相同,以助涂料在釜壁上的冷凝。涂壁时聚合釜上的弗德罗尔夫阀,涂料蒸汽阀,以及釜底部的6吋底部阀门都应打开,并通入20秒钟蒸汽,将管道中的冷凝物全部冲走。然后打开涂料阀和釜底废液排放阀,再将15公斤的涂料溶液直接由贮罐中打入蒸汽管道。在迷根加料管中应有足够的湍流,以使涂料和蒸汽混合。蒸汽与有效涂料的设计重量比为235:1。当配方规定量的涂料打入聚合釜后,批次逻辑就会自动停止打料泵,并关闭涂料阀。蒸汽阀门比涂料阀略迟一些关闭,以保证将所有的涂料都带入到聚合釜内。然后通入釜夹套的冷却水泵自动停止。在涂料的循环管道的加料泵上装有回压调节器,因为打入聚合釜内的涂料的流量很小,故涂料溶液需循环回到涂料贮罐中,以满足最低泵送流量的要求。

在涂壁结束之后,打开冲洗水阀,冲洗聚合釜,以保证聚合釜中不残留游离的涂料。涂壁后的冲洗过程与涂壁前的冲洗过程相同。

在涂壁冲洗工作完毕以后,应将聚合釜上所有的阀门关闭,只留下釜底阀门开着,以便将釜中的废水排出。当釜中的冲洗水在废水泵的作用下排干净后,关闭釜底阀,即可进行聚合加料。

1.8 聚合加料系统 1.8.1 前言 聚合加料的程序如下: ⑴ 缓冲剂加料; ⑵ 开始加水;

⑶ 开始加入回收VCM; ⑷ 切换到加新鲜VCM; ⑸ 停止加水和VCM;

⑹ 如果需要,用温度平衡方法延迟配方分散剂加入时间,以保证VCM在水相中形成液滴;

⑺ 加入分散剂;

⑻ 如果需要,用温度平衡方法延迟配方引发剂的加料时间,以保证分散剂充分分散,液滴包敷良好;

⑼ 加入引发剂。

上述原材料是在搅拌情况下,并按上述程序和PVC树脂产品的配方顺序加入聚合釜的。首先将缓冲剂压入设在计量表和聚合釜之间的无离子水加料管道中。如果在加料前曾打开过釜盖,则在缓冲剂加料前需先进行抽真空,然后起动加料系统,将缓冲剂冲入聚合釜。在水加料开始后的片刻,即可进行VCM加料。加入釜中的水的温度是预定的,这样,在加料完毕后,各种物料的混合温度等于或近似反应温度。

在加完水和VCM后,应延迟一段时间,使VCM在水相中有足够的时间形成液滴。延迟时间后,再加入分散剂,然后再延迟一段时间,使分散剂得以充分的分散,形成液滴保护层。用这两个延迟时间,可以平衡温度,使其达到反应温度。在后一个延迟时间过后,即可加入引发剂,开始聚合反应。这里的“平衡温度”,是指在加料期间降低聚合釜温度的各项操作。在需要降低聚合釜的温度时,可按预定的流速向聚合釜夹套内通入冷却水。

鉴于其它的各项操作将在其它章节中讨论,本节只论述VCM加料和水加料。 1.8.2 水加料系统

两台离心泵PU—6B和PU—7B分别用来进行热无离子水和冷无离子水的聚合加料,PU—7B用来抽取热水贮槽TK—6B中的热无离子水,PU—6B用来抽取冷水贮槽TK—5B中的冷无离子水。抽出的热、冷无离子水共混,使聚合用的各种物料在加料完毕后达到规定的聚合温度。加料水的温度是在聚合加料管中测得,温度调节器调节每个泵出口上的调节阀,自动调节水温。每个泵还可将从贮槽抽出的水打回各自的贮槽。各种加料水在打入聚合釜之前都需经滤蕊式过滤器过滤,计量站计量。

计量站是由装在一条管道上串联的两部涡轮流量计组成的,两块表之间相距3米,这样可以保证最高的计量精度。流量计为温度补偿型,补偿范围为4.4℃~93℃,可计量标准温度下物料的质量流量或体积流量。两块表中,FE—WA01为加料计量表,FE—WA02为加料计量表的校验表。在两块表与聚合釜之间的水加料管道上装有一个流量调节阀,以控制设定的加料流量。此外,本系统中还装有一个计量校正罐TK—7B,核查水计量或VCM计量的精确度是否正确。TK—7B是一个悬挂在负荷传感器上的,体积为4.5M3的常压碳钢罐。(详见1.8.4)

水加料系统上有两个流量设定点,一个是全流量设定点,流速为136M3/h;另一个是细流量设定点,流速为23M3/h。为了尽可能减小静压管道震动的影响,加料时先用全流量进行,在接近加料终点时,改用细流量调节,以期提高最终加料体积的精度。

计量站的流量调节阀亦可用做背压调节阀。当调节阀上游的压力降到设定点以下时,这个调节阀即可选择两个信号(压力或流量)中较低的一个,限制流量,以调节液体的背压,使液体维持一个最低的背压,以防管道内的物料在涡轮流量计中汽化,造成计量不准确,乃至损坏流量计。

水加料系统是一个联锁系统,这个系统一经激活,即可同时启动PU—6B和PU—7B,并打开有关的截止阀。流量调节阀会慢慢地开到预定的流量开度。当釜内的水加到预定的体积,(由上述两块流量计指示)流量调节阀即关至细流量的位置。当最后的一部分水加入到聚合釜中后,配方规定量的水即已完成,整个系统关闭,即截止阀关闭,冷、热水泵停止,冷、热水流量调节阀关闭。这两个调节阀关闭,可防止无离子水从加料管返回到贮槽中,还可保证涡轮流量计中充满物料。正如前面所述,如果涡轮流量计中有气体通过,会导致计量不准,乃至流量计损坏。

1.8.3 单体加料系统

新鲜单体和回收单体都是用来进行聚合加料,二者的配比是可调整的,但通常控制在3.5:1。一般情况下,回收单体的加料量是取决于回收单体加料时贮槽中回收单体的罐存量。单体分别由加料泵PU—3B和4B从新鲜单体贮槽和回收单体贮槽中抽出,打入聚合釜中。

系统中装有一个循环泵PU—5B或备用泵PU—16B,可将回收VCM不断地从贮罐中抽出,经加料过滤器FIL—2B或备用的FIL—3B进行不断地循环。回收VCM循环的主要目的是为了滤掉在回收VCM贮槽中积存的固体颗粒,并使加料中维持一定的压力,防止VCM在管道中汽化。如果在加料开始时才压缩加料管道中汽化的VCM,会损坏涡轮流量计,或是造成计量不准。在加料开始时应停止这个循环泵,以防物料在加料管内形成气穴。这个循环泵与装在循环泵出口管道上的自动截止阀以及加料泵出口的另一个自动截止阀是联锁的。这两个阀门在循环泵开动或停止时其位置是相反的,停止的泵出口阀是关闭的,运转的泵出口阀是打开的。VCM分两步加入到聚合釜中。第一步是按配方要求和回收单体与新鲜单体的比例要求,先加入回收单体。(在回收单体贮槽TK—3B中应保持一定量的回收单体)在回收VCM加料期间,回流截止阀是打开的,使少量的回收VCM流经一个流量调节阀,循环回到回收VCM贮槽。用这个小流量的循环,可防止加料泵憋压。当规定量的回收单体加完后,PU—4B停止,同时PU—3B启动,向加料管中打入新鲜单体。

加入新鲜单体时,在较短的时间内,新鲜单体也循环流回到回收单体贮槽,这样做的目的与前面讲的回收单体循环的目的一样,也是个安全措施,防止加料泵憋压。在持续6分钟的新鲜单体加料的过程中,有少量的新鲜单体会进入回收单体贮槽中。在配方规定量的新鲜单体加完后,PU—3B停止,PU—5B或16B起动,回收单体又恢复到循环状态。

两种单体都需经过一个单体计量站进行计量。该计量站由两个串联的流量计组成。两个流量计为温度补偿型,补偿范围为——17.8℃~48.9℃,可以在标准温度下读出质量流量或体积流量。两个流量计中,有一个流量计用来测量加入到聚合釜中的VCM的量,另一个流量计,或称“校正表”,用来与主表相对照,测定主表的精确度,如果两块表上反映出超过总加料量的1.5%的最大允许误差,就需对该表进行校正。在每个聚合釜的VC M加料管道上都装有一个流量调节阀,以维持设定点的加料速度。这个流量调节阀有两个设定点即全流量设定点和细流量设定点。以减轻静压对管道的冲击。在加料接近终点时,应将流量调节阀调到细流量流速的设定点上,以提高加料精度。

这个加料流量调节阀也可以起背压调节器的作用,以维持必要的最低管道压力,防止物料在涡轮流量计中汽化,造成计量不准确,或损坏流量计。当管道压力降到设定点以下,低限选择器就会控制这个调节阀,以保持一定的背压。

需要说明,在每台聚合釜上装有一根独立的VCM加料管,并在靠近聚合釜的地方装一个VCM流量调节阀,这两个措施可防止管道的液压冲击。在路易斯维尔聚合工厂,由于仅采用一根加料管用于水和VCM加料,因此,不可避免地会出现管道液压冲击现象。

1.8.4 校正罐

校正罐TK—7B是悬挂在一个负荷传感器上的碳钢常压罐,体积为5.34M3。 校正罐的作用是检测两个加料计量站的精度.无论是校正VCM计量站,还是校正水计量站,都需先将水打过各计量表,然后打到校正罐中。

如果需要校正VCM加料计量表时,应在将水打入计量站之前,先将VCM计量站中的VCM进行回收。在实际操作中,是用水将计量站中的VCM排入聚合釜,然后从聚合釜中将VCM回收。不允许直接从涡轮流量计中回收VCM,这样容易损坏流量计,必须用水将其中的VCM置换出来,才能回收。

1.9 聚合系统 1.9.1 前言

聚合反应是在带有搅拌的、内表面为电抛光的、体积为70.4M3的不锈钢反应器内进行的。反应热是靠来自密闭回路冷却水塔系统的冷却水,流经螺旋半管式聚合釜夹套和釜内四根冷却挡板带出的,并以此维持反应温度。

聚合反应是由过氧化物引发剂引发的,产品的分子量取决于反应温度。随着聚合反应的进行,聚合釜中的物料体积会逐渐减小,因为VCM的比重是0.92,而PVC的比重却高达1.4。为了使釜中的物料体积恒定,百分之百地利用传热导面积,在整个反应期间,需不断地向聚合釜内注入无离子水,以补偿“体积降”。

当聚合反应达到了预定的终点时,向釜内打入终止剂,停止反应。通过计算聚合釜的热平衡,可以测得整个反应的VCM的转化率。

1.9.2 夹套冷却和挡板冷却

将冷却水通入四个釜内冷却挡板和夹套,目的在于移出反应热,维持恒定的反应温度。反应温度是通过在聚合反应过程中,调节通过挡板和夹套的冷却水流量进行控制的。自动过程调节器可以给出模拟控制,以维持反应温度。

在反应初期,将通入挡板的冷却水增加到最大经济流速114M3/h。如果还需进一步冷却,则要向夹套内通入冷却水,并根据要求增加冷却水流量,以使聚合釜内的温度维持在规定的温度上。夹套冷却水设有295M3/h最大经济流速设定点。详见“联锁说明”。在挡板和夹套中的冷却水都达到最大流速时,聚合釜的最大反应热量可以全部移出。

输入夹套和挡板中的冷却水,经涡轮流量计计量,用一台小型计算机,根据两个冷却水流量和所测得的冷却水温升,计算出聚合釜内的放热速率。用这个计算出的热传导速率与理论上推导出的PVC聚合动力学模型相对照。所测得的移出热量,也可用来计算瞬时转化率。

这个模拟温度控制,是一个串级调节系统。聚合温度是由一个可将信号传送聚合温度调节器的热电阻体测得的。这个调节器可以在所测得的温度与调节器的设定点的差值的基础上产生一个逆反输出信号。因为这个信号是个逆反信号,所以较高的信号说明聚合釜要求冷却水量较少,反之,较低信号说明聚合釜要求冷却水量较多。聚合釜温度调节器输出信号是分成几个梯度的,这样当聚合放热量较少时,即调节器输出信号在较高的区域时,这个输出信号即可输送到挡板调节阀,并进一步送到付调节器即夹套水温调节器。

聚合温度调节器可以将挡板冷却水调节阀持续打开,直到达到最大经济流速设定点为止。当聚合放热量较高时,聚合釜温度调节器输出信号就会处在要求高冷却水量的范围中即低输出信号区域内。


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