然后,这个聚合釜调节器的输出信号作为一个设定点,输入到付调节器。这个调节器就会去检测夹套出口水温,打开夹套调节阀,直到达到温度设定点为止。在正常情况下,通过调节夹套冷却水的流量,即可控制聚合反应温度。
1.9.3 聚合注入水
在聚合反应过程中,由于单体变成了聚合物,比重发生了变化,物料体积减小。在聚合初期,就需向聚合釜内注水,使物料体积恒定,以便最大程度地利用热传导面积。注入水是从聚合釜顶部和搅拌器节流套筒两处进入聚合釜中。流经节流套筒的水的流量是恒定的。从釜顶注入聚合釜内的水量应满足两股注入水之和等于聚合反应中任何时刻釜内物料的体积降。
在设定流量设定点之后,打开釜顶注入水截止阀,装在注入水管道上的流量调节器,在整个聚合周期内将注入水按设定的流量注入聚合釜。自动过程调节器负责设定注入水的流速,决定截止阀的开度。
1.9.4 搅拌器密封节流套筒水冲洗
一般情况下,在釜底部插入的搅拌驱动装置的双机械密封,在上部机械密封端面和釜之间有一个槽。将节流套筒装在聚合釜入口处的这个槽中,以减少搅拌轴与聚合釜搅拌器开孔之间的间隙。减少这个间隙,可防止从开口处反冲物料,使具有一定速度的冲洗水维持在最低流量。冲过开口处的水的流速一定要大于PVC树脂颗粒的沉降速度。如果在釜中有PVC树脂,水的速度不能保证时,树脂就会进入到这个小槽内,进而进入机械密封端面,不需多长时间,机械密封就会出问题。
将无离子水打到机械密封的这个小槽中,然后无离子水流经节流套筒进入聚合釜。在每次聚合加料前,需在密封水流量调节器上设定流量,并打开机械密封水截止阀。这个调节器可以保证设定的密封水的流量在反应期间不变。这个节流套筒冲洗水要一直开着,直到下一釜次加料时,进行代号10C喷涂前,才可关闭。
要不断地测量这个节流套筒两端水的压力降。如果水的流速不变,随着节流套筒的磨损,这个压力降也会减小。当这个压力降降到预定的界限以下时,报警器就会发出报警,此时就需更换该节流套筒。节流套筒两端的水的压力降,直接反映出水的流速。压力降过低,即水的流速过低,会使PVC树脂反冲到机械密封中,并在那里积存,最终造成机械密封故障。
1.9.5 紧急事故终止剂加入
本装置设计了一个采用氧化氮(NO)为助剂的紧急事故终止剂系统,一旦电源或空气系统发生故障,即可迅速地终止聚合反应。
每台聚合釜装备有两个氧化氮高压钢瓶,用管道与节流套筒冲洗水管道相联,用人工将氧化氮通入釜内。当出现事故时,操作人员打开手阀,使氧化氮经过节流套筒进入聚合釜,终止聚合反应或降低聚合反应速度。
氧化氮(NO)是一种剧毒气体,极易与氧结合生成二氧化氮。所以,在绝大多数与氧化氮接触的情况下,实际上是与二氧化氮接触。氧化氮(NO)在空气中的最大允许浓度应在5PPM以下。
接触氧化氮的最大危害是,在接触几个小时后,当尚未感到不舒服之前,已吸收了危险量的氧化氮。
如果在氧化氮浓度为50~150PPM的条件下工作,会马上感到鼻子、喉咙不适,咳嗽、恶心、鼻孔阻塞、头痛、呼吸困难、心烦意乱,6~24小时之内可出现水肿。浓度为100~150PPM的条件下工作,即使工作时间很短,也会有生命危险。
本终止剂加料系统操作方便,使用安全。但是在更换氧化氮钢瓶时务需小心。在更换钢瓶之前应用氮气吹扫管道,并将废气在远处排放。
1.9.6 反应监视
在反应过程中需记录许多工艺测量数据,其关键测量点设有报警装置。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 记录点 挡板冷却水流量 夹套冷却水流量 挡板冷却水温差 夹套冷却水温差 聚合温度—顶部 聚合温度—顶、中、底 密封水流量 注入水流量 密封水压力降 聚合压力—控制、汽相和真空 聚合控制温度 聚合搅拌器功率 夹套出口水温 报警点 —— —— —— —— —— —— 低流量报警 —— 低压报警 高压报警 高温报警 高/低负荷报警 —— 初始设定点 0.4m/h 1.5kg/cm 14kg/cm 0.6kg/cm 超温3.5℃ 150/0马力 3222上述每釜反应的测量什的小时平均值,小时平均反应速率和热释放数据都需贮存到计算机内,并通过计算机打印出来,这些数据应做为每釜反应的原始记录存档。
1.9.7 压力测定和聚合手动卸压
在通向聚合釜顶部的注入水管道上有三个压力传感器,用来监测聚合釜的压力。 有一个压力传感器是用来监测真空度的,其量程为从全真空到0.7kg/cm2(表压)。这块表在聚合单体回收的最后阶段和在打开釜盖后抽真空时,可用来监视釜内真空度。
第二个压力传感器,用于监视聚合反应期间的聚合釜压力,其量程为7.0~13kg/cm2(表压)。这个压力量程是聚合压力变化的范围。可在控制室内的压力指示器上给定设定点。当聚合压力超过这个设定点时,报警器就会报警。
第三个压力传感器,用来监视那些较高的压力,其量程为0~18kg/cm2(表压)。这部表是接在釜自动卸压管道上的压力调节器上。在手动卸压管道上的那个压力调节阀的设定值比聚合釜减压阀的设定值要低。当情况紧迫时,操作人员即可打开这个压力调节器的顶阀开关,将釜中的压力放入大气,使压力控制在设定点压力上。
1.10 ATSC终止剂系统 1.10.1 前言
本装置中采用两个终止系统,达到两个不同的目的,并使用不同的终止剂。丙酮缩氨基硫脲(ATSC)是一种常规终止剂,它与残留的引发剂反应,有效地破坏这些残留的引发剂。在紧急事故时,及在正常的情况下,最好能首先使用ATSC。
氧化氮(如前面所述)是一种紧急事故终止剂,只有当万不得已时才能使用。氧化氮可与活性自由基相结合,生成不活泼的化合物。但是,由于这种终止剂不能与非离子型引发剂反应,因此无法保证在一段时间后不重新进行反应。
要先将ATSC与碱液和无离子水混合,制备成溶液,然后,当反应达到预定的终止时间时,从聚合釜的顶部打入釜内。ATSC这种化学药品的毒性很强,在使用非溶液形态的ATSC时,必须要小心。
1.10.2 ATSC终止剂的配制与使用
ATSC是在一个带有搅拌的不锈钢密闭罐TK—7C中配制,该罐的顶部有一个排气管,通入大气。首先,将精确量的无离子水经椭圆齿轮累计流量计计量后,打入配制罐TK—7C,然后,桶装NaOH溶液放在盘秤上,使用桶用手摇泵将精确量的碱液抽出,也加入TK—7C中。
ATSC用聚乙烯醇(PVA)包装袋包装,每袋12.5公斤,每两袋装在一个内衬聚乙烯袋的铁桶中。配制时先在TK—7C中加入水和碱液,启动搅拌,然后将一定数量的12.5公斤装的ATSC,连同聚乙烯袋子从人孔一同倒入罐内。往配制罐中倒入时,要每隔一段时间放入一袋,以使搅拌有足够的时间将其切碎分散。在一定的时间内这种PVA袋子可以溶于碱溶液。
ATSC是一种象精糖一样的白色颗粒粉末,无论以何种方式都可以导致严重中毒。吸入、吞食、眼睛或皮肤的吸收,都对人体有害,甚至导致生命危险。乞今为止还没有一个中毒临界值。
ATSC需装在密封的桶内运输。在搬运时,工人需带好面罩,橡胶手套和橡胶围裙。在混合配制时,工人需戴好带气源的防毒面具,长橡胶工作服,长橡胶手套,胶鞋和橡胶头罩,或者是可以将全身都罩起来的带气源的耐压塑料工作服。工作完毕后,在脱去防护用具之前,应用水彻底冲洗,将沾有ATSC的地方及时冲洗干净,冲洗水排入下水。洒在地上的ATSC粉末,及时的用吸尘器清扫干净。所提供的吸尘器,只能用于清扫ATSC。在收集袋的后面装有一个过滤器,每清扫一次要更换一次过滤器。人体万一沾上ATSC,应马上用大量的水
冲洗15分钟,并脱去工作服和鞋,然后立即就医。在重复使用工作服之前,务需洗干净,被污染的工作鞋扔入垃圾中。ATSC在水中可以水解成无毒的物质,其水解速度在酸介质中可大大加快。
由于在配制时,需要采取许多额外的安全措施,配制需要的时间较长,ATSC配制大约需用一小时,因此,应在ATSC加料之前,在两次聚合加终止剂之间,配制ATSC溶液。一旦发生紧急事故,终止剂加料系统的阀门迅速打开,向釜内加入终止剂。
1.10.3 ATSC终止剂加料
当聚合反应到达预定的终止点时,或当加料时由于某些加料程序不正常需要停止加料时,则向聚合釜内加入ATSC溶液,以终止反应。ATSC溶液是从聚合釜顶部通过聚合釜的注水管注入聚合釜内,因为这根管道最不容易被聚合物堵塞。聚合终止点可根据反应时间,转化率或压力降来决定。
终止剂加料操作是由自动过程调节器控制的。这个间歇逻辑是按下述方法进行聚合终止操作:
ATSC终止剂泵PU—9C或PU—10C(该泵将ATSC溶液从TK—7C中抽出)启动,装在泵出口管道上的自动截止阀打开,聚合釜注水截止阀关闭,聚合釜终止剂阀打开,将ATSC溶液按配方规定的量,经一个相应的涡轮流量计计量后,打入聚合釜。当配方规定量的ATSC溶液打入聚合釜后,聚合釜终止剂阀门关闭,泵出口截止阀关闭,终止剂加料泵停止。
因为终止剂加料泵的压力要大于减压阀的压力,所以在这个系统中应装有一个背压调节器。这个背压调节器的设定点应设定在能使终止剂加料泵在稳定地打料曲线范围内进行打料的那一点上。
为了使在紧急事故情况下更有效地ATSC,系统中装有一套完全独立的备用泵PU—10C和备用计量系统。终止剂加料泵及其调节系统都装有事故电源,以便在出现电源故障时,仍可启动终止剂加料系统。在发觉出料槽(TK—1G)内出现不正常的反应时,也可以加入ATSC。
1.11 浆液输送系统 1.11.1 前言
当聚合反应达到了预定的反应时间或转化率时,即可终止聚合反应。这时可先回收未反应的单体,而后将浆液输送,或不回收单体而直接将浆液输送。浆液从聚合釜排出后,输送到汽提塔供料槽(或称聚合釜出料槽)。在通常情况下,应在回收单体之前,将浆液输送到汽提塔供料槽,在这里进行部分单体回收。浆液输送完后,即可冲洗聚合釜,为下一步的涂壁工作做好准备。
未反应的单体的回收方法取决于下游设备(如浆液汽提塔等)的状况和釜中树脂的质量预测。通常,单体回收不在釜中进行,只有当物料不通过汽提塔和已知釜内物料质量不好,需采取特殊处理方法时,才采用这种釜内回收单体的方法。PVC浆液可在聚合釜内进行回收,也可在聚合压力低于蒸汽压力后,通过向回收分离器中通入蒸汽鼓泡的方法回收。然后将回收单体后的浆液,避开汽提塔供料槽和汽提塔,直接打入两个混料槽中的一个。
1.11.2 聚合釜出料
当已做好PVC浆料输送准备,并确信这釜料的质量是合格的,可将浆料输送到以下的两个槽:
(1)混料槽(TK—2G、4G); (2)汽提塔供料槽(TK—1G);
如果要把浆液直接输送到混料槽,应按1.13.2的规定在聚合釜内进行单体回收。单体回收完毕后,即可将浆液输送到混料槽。但应经常检查这个混料槽的液位,看其是否可以容纳这釜料。在出料管道上装有一个手阀,浆液可通过手阀送到混料槽。出料前,应检查出料管道上的排污阀,看其是否关闭。浆液输送流量调节器设定在90M3/h的位置上。要确保浆液输送管道截止阀放在正确的位置上,打开浆液出料阀和聚合釜底阀,启动相应的浆液泵(PU—1E或2E)。观察流量累积器,当看到流量累计近似达到56.5M3/h,打开聚合釜上的弗德罗尔夫阀和启动加压泵PU—13B,然后打开弗德罗尔夫阀冲洗水管道上的截止阀,此时观察搅拌器和浆液泵上的安培计所指示的安培数,当两个安培计上的安培数降到最低数值时,就说明釜内物料已经抽空,此时打开聚合釜冲洗水截止阀和顶部截止阀,冲洗聚合釜。
聚合出料完毕后,釜底可能会沉积少量的树脂,用上述的方法冲洗30秒钟,可将沉积在釜底的树脂冲走。当泵上的安培计再次指示出最低的安培数时,即可终止弗德罗尔夫冲洗。关掉釜底阀,然后打开浆液管道冲洗阀,冲洗浆液管道3分钟。此时,全部浆液出料操作结束,各个阀门和泵的开关恢复到原来的位置。
如果在浆液尚未出尽之前,浆液输送就中止了,很可能是浆液管道发生了堵塞,此时可以打开浆液管道冲洗水阀门,用水冲洗,以解决管道堵塞问题。冲洗管道所用水量应记录下来,并加到输送物料的体积上。
将一釜料输送到汽提塔供料槽的工艺程序与打入混料槽的工艺程序相似,只是前者单体回收操作不在聚合釜内进行。在输送前,应检查槽的液位,看其是否可以容纳这釜料。检查各有关阀门,看其是否置于将浆液打到汽提塔供料槽的位置上。浆液泵流量调节器应设定在205M3/h的位置上,然后开动出料泵。因为浆液中的单体还未回收,故在将浆液打入汽提塔供料槽后,槽内压力会上升,当压力升高到5.1kg/cm2(表压)时,汽提塔供料槽的回收阀门打开,回收系统即可按1.12和1.13部分所叙述的方法处理VCM气体。
当浆液累计流量达到56.6M3时,开始聚合釜冲洗,流量调节器设定点将会降到133M3/h。剩余物的泵出方法与向混料槽出料的方法相同。
正常的出料方式是从聚合釜排到汽提塔供料槽。 1.12 浆液汽提系统
PVC浆液汽提的主要作用是将残留在PVC树脂中的单体移出并回收。其目的有三个: (1) 降低PVC浆液中的残存VCM,使干燥后的产品中残存VCM的含量小于1PPM
(以干燥的树脂计)。
(2) 回收VCM。这样可以防止VCM在干燥过程中(如混料槽、离心机、干燥器等
设备中)逸到大气中。
(3) 以最少的投资达到上述两个目的,并使产品的质量保持在最高的水平。