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聚氯乙烯生产中螺旋板换热器粘附物分析及解决方法

来源:中凡工业浏览量:载入中...发布时间:2021.10.19


聚氯乙烯(PVC)工业生产大多采用悬浮法生产技术,聚合装置浆料汽提塔进出塔物料之间一般通过螺旋板换热器进行热量交换,提高进塔浆料的温度,节约汽提塔所需蒸汽,回收利用能量;同时冷却塔底产品,缩短产品的受热过程,降低出现杂质的可能,有利于氯乙烯单体(VCM)的脱除,但是在生产低聚合度树脂一段时间后,换热效果开始下降,严重时螺旋板换热器入口及离心

机入口温差降至10℃以下(正常为13℃以上),导致汽提塔塔顶温度偏低,VCM难脱除,产品中氯乙烯残留量升高至10μg/g以上(正常生产时氯乙烯残留量为1μg/g左右),粘附物在螺旋板至汽提塔进料管线上积聚,造成进料管线堵塞,使装置被迫检修。同时由于粘附物与器壁结合十分牢固,需用强力手段才能清理,导致检修时工作量大,费用高,影响了装置长周期运行和经济效益。

在分析粘附物及生产工艺的基础上,确定了粘附物的组成及形成原因,解决了因结垢使得螺旋板换热器及汽提塔运行周期缩短的问题。

PVC生产工艺及粘附物产生部位

正常情况下在PVC合成工艺中,聚合釜出料应排入放料罐,当放料罐不可用时排料到汽提塔进料罐。同时浆料中未反应的VCM不需在聚合釜中回收,而是一起直接进入放料罐进行部分回收后打入汽提塔进料罐,然后进入浆料汽提塔。

汽提塔进料罐的浆料用泵从塔的底部打入汽提塔汽提,多余部分返回汽提塔进料罐。要求经汽提后浆料中残留VCM的含量小于10μg/gPVC浆料经螺旋板式热交換器被出塔浆料预热后进入汽提塔,螺旋板换热器冷端出口温度约80,热端则在100℃左右。

通过分析,可确定螺旋板换热器粘附物主要为PVC.其形成机理为:因聚合配方中采用的低活性引发剂大量残留于PVC浆料中,在螺旋板换热器内被高温加热时大量分解产生自由基,引发残余单体聚合形成低聚物粘附于换热器器壁影响传热,导致汽提塔进料温度偏低,汽提效率偏低,PVC产品中残留单体超标。因此在保证生产效率的前提下,需要对终止剂的用量进行调整。

研究结果表明,在现有工艺配方下,引发剂与终止剂的用量匹配性较差,残留的引发剂在高温条件下与VCM单体继续反应,生成小相对分子质量的PVC,且易在换热器器壁粘附,终止剂用量在150 μg/g时可有效减少粘附物的生成。因此,在不影响生产效率的前提下,新聚合工艺为引发体系不变,终止剂用量提高至150μg/g。采用新配方,生产10kt PVC树脂后,汽提塔上部温度仍可维持在73-74℃(汽提塔上部温度达到70~80℃时,汽提塔才能正常运行),PVC产品经汽提干燥后VCM含量只有1~2μg/g

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