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长期以来,高消耗、低效率一直制约着我国聚氯乙烯(PVC)行业的发展,其中聚合过程是主要的影响环节。国外从20世纪末已不再依靠增添聚合釜数量、一味追求聚合釜大型化提高PVC产量,而转为优化生产过程、提高生产效率,单釜生产强度增至300t/a·m~3。巨化公司电化厂采用悬浮法生产PVC树脂已有30多年历史,生产工艺技术成熟,拥有7台LF-Ⅱ型30m~3聚合釜,单釜生产能力约为5000t/a,生产强度仅167t/a·m~3,与国外先进生产装置的生产强度相差甚远。扩建新增的LF-Ⅳ型和LF-Ⅱ型两台30m~3釜是重蹈覆辙、还是革新增效,急待解决。本文从巨化电化厂PVC生产实际出发,以提高30m~3氯乙烯(VC)悬浮聚合釜的生产能力为目标,分析制约提高生产能力的因素,提出了应用高效复合引发体系以缩短聚合反应时间;建立密闭投料新工艺以减少辅助生产时间;使用新型防粘釜剂以延长清釜周期以及增加VC投料量以提高产量等措施,经工业化试生产效果明显,有较好的推广前景。 提高反应速度、减少聚合时间,引发剂是关键。本文按照引发剂的选择原则,运用复合引发剂存在下的VC悬浮聚合动力学模型,以5小时聚合时间为例,进行缩短聚合反应时间的引发剂配方设计,对51、57、62℃下的VC悬浮聚合动力学进行预测,经小试考核模型值与实验值吻合较好。结果表明,在51℃,EHP与Tx99引发剂复合,57℃下EHP与Tx 23、Tx 36引发剂复合,62℃下Tx 23与Tx 36引发剂复合都可将聚合时间缩短为4~4.5小时。 最大聚合速率与聚合釜传热能力的均衡是达到缩短聚合时间、提高生产能力的重要环节。通过传热的理论计算、冷模测试和聚合考核,8~#(LF-Ⅳ)聚合釜设置有半园管夹套,冷模平均传热系数(993kcal/m~2·℃·hr)和聚合传热系数(800kcal/m~2·℃·hr)都比较大,能满足将聚合反应时间缩短至4.5~5小时的要求;3~#(LF-Ⅱ)聚合釜虽然设置普通螺旋档板夹套并已使用了12年之久,但除水垢后仍有较高传热能力(冷模:750kcal/m~2·℃·hr;聚合:650kcal/m~2·℃·hr左右),也能满足缩短聚合反应时间的需要。两釜型的搅拌动力特性(0.90~0.98kw/m~3)和循环次数(6.1~8.9次/分)均能满足PVC生产的要求。 将复合引发剂的VC聚合动力学与30m~3聚合釜的传热能力相偶合,优化了缩短聚合时间的引发剂三配方,并在30m~3釜进行工业化聚合试验,考核聚合动力浙江人学硕七学位论文学、聚合釜传热能力和树脂质量。与原聚合配方相比,使用试验配方一、三进行生产时节省聚合反应时间45~50分钟;使用试验配方二进行生产时,可节省聚合反应时间约80分钟。PVC树脂质量均符合国家标准。 减少辅助生产时间也是提高聚合釜生产能力的关键。本文在完善聚合全过程集散控制(DCS)系统之后,建立密闭、连续、自动投料新工艺,使用新型防粘釜剂,增力f!vc投料量(减少水油比、增大投料系数)等,并在巨化公司电化厂30砰釜进行工业化试生产,VC聚合辅助生产时间平均节省约2小时。 综合缩短聚合反应时间和减少辅助生产时间两者效果,每釜可缩短生产时间3.5小时,整个生产周期可降至8小时左右。经72小时装置能力测试,9台釜产量达到660t。从而使巨化公司电化厂301矿聚合釜单釜生产能力由so00t/a提高到8000t/a,单釜生产强度由167t/a·m3增至270t/a·m3,接近于国外先进水平。目前,该研究成果已在巨化公司电化厂全面实施,提高了聚合釜的生产能力,降低了树脂成本,为企业在市场竞争中打下坚实的基础,也可在国内PVC行业推广应用。