电石法生产PVC工艺流程

PVC聚合的四种生产工艺
➢ 悬浮法 ➢ 本体法 ➢ 乳液法 ➢ 溶液法
四种工艺比较一
➢ 悬浮法聚合生产工艺成熟、操作简单、生产 成本低、产品品种多、应用范围广，一直是 生产PVC树脂的主要方法，目前世界上90％的 PVC树脂 (包括均聚物和共聚物) 都是出自悬 浮法生产装置。
➢ 乳液聚合与悬浮聚合基本类似，只是要采用 更为大量的乳化剂，并且不是溶于水中而是 溶于单体中。这种聚合体系可以有效防止聚 合物粒子的凝聚，从而得到粒径很小的聚合 物树脂，一般乳液法生产的PVC树脂的粒径为 0.1—0.2m，悬浮法为20―200 m。
➢ 依据 VCM聚合在相当长一段时间内基本维持不变，而初始 反应速率较低部分大致为聚合后期高反应速率部分 所补充。
➢ 具体方法 首先要计算出总体积收缩量，根据聚合时间就得到 注入水的流量。但实际上平均聚合速率都取小一些 ，防止因偶然因素造成满釜。该法基本使注入水的 速率与体积收缩维持平衡。液位比反应开始时略高 ，到反应结束时恢复到初始位置。
➢ 引发剂加入前温度超差控制
等温入料控制流程图
反应温度控制
➢硬件设备
➢夹套设备：釜体采用半圆管夹套，避免了 普通夹套的缺点，增加了导热能力。
➢内冷挡板：内冷管间采用独特的设计结构 ，更有利于传热。并且内冷管兼具挡板作 用可以增加釜内流体湍流，增加传热。
➢合理温控方案的应用
➢根据釜温、夹套温度采用串级温度控制方 案，控制冷却水
过程复杂、控制精度高
➢ 一个聚合釜要生产多种型号的产品，过程复杂 ➢爆聚 ➢转型 ➢粘釜 ➢粗料
➢ 釜温釜压控制精度要求高 ➢过渡釜温超调不超过0.5℃； ➢保温阶段釜温偏差±0.2℃。
恒流注水缺陷及其解决办法
➢ 反应速率过快
如果在反应开始后的各不同时刻放热量远远高于正常值时，说明 反应速度过快，达到相同转化率的时间就要缩短，注入水的速率 相应调高一些。
➢ 等温入料 ➢ 入料完釜温异常调整
➢ 引发剂 ➢ 恒温聚合
➢ 注水
➢ 反应结束、加入终止剂等 ➢ 浆料输送（聚合釜出料） ➢ 汽提 ➢ 离心干燥 ➢ 公用工程
等温入料控制策略
➢ 控制要求：
单体、去离子水等同时加入聚合釜，加料完毕釜温大约 比反应温度高2℃左右；
➢ 控制方法
利用热平衡方程式，以设定釜温为目标，通过各种物料 的进料温度、流量动态调整控制加料；
➢单体回收技术
➢ 传统回收方式来说．每一个聚合反应周期均有约10 一15％的未反应VCM进入精馏系统循环精制,加大 了精馏系统生产负荷。既浪费了能源又降低了设备 能力。
➢自压回收
➢压缩冷凝回收
➢ 转化率计算
➢粗料预估
➢加料完 ➢反应过程中
➢动力学模型
主要控制过程
➢ 去离子水、 VCM、分散剂、各种助剂加料；
➢根据釜温直接控制内冷挡板冷却水
聚合模拟控制
注水控制
➢ 主要方法
➢ 聚合开始后定期注入补充水直到预定的水比
锦西化工研究院经过大量试验得到如下结 论：在聚合前采用低水比(1.2—1.4)当聚合 反应开始后1小时左右，在易发生暴聚的转 化率10％到达之前开始注入水。此后每15 分钟加入一次使最终水比达2:1。
➢ 反应速率过慢
在反应开始后的各不同时刻，放出的热量小于正常反应 的放热量。这时注入水量若保持原值就相对过高，注满 全釜。因此要在整个注水过程密切监视釜内压力，发现 釜内温度处于正常而压力升高，且长时期维持不降的情 况下，就要立即停止注入补充水，直到釜内压力降到该 反应温度下所对应的正常压力后一段时间(约0.5小时) ，继续通入注入水。
➢电石输送 ➢发生器 ➢压缩、贮存
➢乙炔清净 ➢清净塔 ➢中和塔
➢清净液的配置和循环使用
乙炔发生操作画面
清净操作画面
氯化氢合成工艺
➢ 焚烧炉 ➢氯氢配比 升负荷先加氢； 减负荷先减氯； 确保氯气不过量。
VCM合成工艺
➢混合、冷却、脱酸
➢ 转化器 二组 由多个转化器并联组成一组
➢净化和压缩
➢ 公用工n Tout ) Fj K j Tmj
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该法紧密跟踪转化速率。可及时、准确地注入补充水。 因此可很好地维持反应物料体积和控制粘度。但它需要 同时监测多个过程变量，并经过复杂计算，对我国目前 大部分PVC生产厂来说，还有一定的因难。
注水控制
➢ 聚合开始后恒速注入补充水直到反应结束
脂；
➢ 防粘釜技术
➢ 特殊的防粘釜液 ➢ 釜壁冲洗和防粘釜液喷涂技术 ➢ 高压水清釜 ➢ 先进的生产工艺有效的防止粘釜
➢ 热水加料工艺 ➢ 聚合注水工艺
➢生产工艺密闭化
➢前提条件 先进的防粘釜技术达到几百釜不开盖清釜。
➢先进的加料工艺 所有物料均以液态形式输送，实现了聚合过 程的密闭化和自动化操作
缺点：该法使物料体积在一定范围内波动 ，忽高忽低，在气液界面仍有少量粘结物 生成。
注水控制
➢ 根据反应速率注水
dV dt
W0
12
(
1
2
)
dC dt
..............(1)
根据式（1）的注水速率可以保持反应釜的液位恒定在初始液位。
而上式的注水速率只取决于反应速率。反应速率可以通过聚合热 的计算得到，聚合热表达如下：
四种工艺比较二
➢ 本体法生产工艺在无水、无分散剂，只加入 引发剂的条件下进行聚合，不需要后处理设 备，投资小、节能、成本低。用本体法PVC树 脂生产的制品透明度高、电绝缘性好、易加 工，用来加工悬浮法树脂的设备均可用于加 工本体法树脂。
➢ 溶液聚合单体溶解在一种有机溶剂（如n－丁 烷或环己烷）中引发聚合，随着反应的进行 聚合物沉淀下来。溶液聚合反应专门用于生 产特种氯乙烯与醋酸乙烯共聚物。溶液聚合 反应生产的共聚物纯净、均匀，具有独特的 溶解性和成膜性。
单体生成操作画面一
单体生成操作画面二
冷却、压缩操作画面
VCM精馏工艺
➢ 低沸塔 ➢除去低沸物
➢ 高沸塔 ➢除去高沸物 ➢气相VCM经冷凝后得到合格的氯乙烯单 体。
VCM精馏操作流程图
➢ 釜体积70m3
➢ 传热能力大，生产强度高，内冷挡板； ➢ 设计压力高 设计压力2.1MPa，可生产低聚合度树
批量加料品种多，要求高
➢所需的物料品种较多
➢去离子水 ➢VCM单体 ➢引发剂 ➢分散剂 ➢调节剂 ➢终止剂等等
➢加料的精度要求高
➢仪表精度不低于0.5级； ➢测量上经常采用双流量计，计量槽＋流量计，电子称 ➢部分物料甚至采用稀释方式来提高加料的精度
电石法生产PVC工艺流程示意图
电石法乙炔工艺
➢乙炔发生