汽提技术在PVC生产中的应用

发表时间：2020-09-30T07:30:31.914Z 来源：《中国科技人才》2020年第16期 作者： 魏海强

[导读] 汽提筛板塔是悬浮法PVC树脂生产中的重要设备之一，其作用是将溶解吸附在PVC浆料中未反应的VCM聚合后回收，从而使树脂中残留的VCM含量达到规定的指标。基于此，本文详细探讨了汽提技术在PVC生产中的应用。新疆圣雄氯碱有限公司

摘要：汽提筛板塔是悬浮法PVC树脂生产中的重要设备之一，其作用是将溶解吸附在PVC浆料中未反应的VCM聚合后回收，从而使树脂中残留的VCM含量达到规定的指标。基于此，本文详细探讨了汽提技术在PVC生产中的应用。 关键词：汽提技术；PVC生产；应用

在VCM悬浮聚合过程中，聚合转化率通常控制在85%左右，未反应的VCM存在于聚合釜中悬浮液上的气相、水分散相和PVC颗粒中，这些VCM经聚合釜釜内及浆料槽泄压回收后，PVC树脂浆料中仍有1～2%的残留。为了减少PVC树脂中残留的VCM含量，保证PVC树脂的质量，减少环境污染，降低VCM消耗，国内PVC生产行业从20世纪70年代开始研究脱除PVC浆料中残留VCM的技术。汽提技术自发展以来，在生产中得到了广泛应用，取得了良好的效果，为生产高质量PVC奠定了良好的基础。 一、技术原理

VCM聚合后，形成的PVC浆料在釜内自压回收及出料槽中加热回收未聚合VCM后，PVC浆料通过螺旋板式换热器进入汽提塔顶部，与塔板内上升的蒸汽接触进行传质传热。少量的树脂和水相中的VCM随蒸汽蒸出，水分将通过塔顶冷凝器凝结，对不凝的VCM进行在线分析，合格后送入VCM气柜回收。折流式导向筛板是在原有导向筛板的基础上增设折流板，在塔板上形成一系列导流槽，让浆料在踏板上形成单向流动，使浆料能在踏板上停留较长时间，且不易返混，以提高汽提效果。设置导向孔能将其流出的蒸汽作为推动浆料流动的能量，克服液面落差与影响，让浆料在塔板上保持均匀的停留时间，防止其出现堵塞。折流式导向筛板汽提塔对VCM的分离效率较高，塔底流出的PVC浆料中存留的VCM含量从5×10-6降至1×10-6，且不会出现堵塞，延长了检修周期，从而节省了检修资金及损失。 二、影响汽提效果的因素

通过以上技术原理可知，影响PVC浆料汽提效果的因素主要有两方面：一方面，内部因素，即树脂颗粒的本身特性，包括颗粒大小和粒径分布、颗粒疏松程度、孔隙率、外表面皮膜结构等；另一方面，外部因素包括汽提塔的运行参数和综合配置，主要包括温度、压力、通气量、脱吸时间、分离效率等。从内外因的比较表明，内因对PVC浆料的汽提效果影响更为彻底与明显，而外因可控性更高，生产可调性更强，因此，对PVC浆料的汽提技术改进当前主要是通过外因寻求突破。 三、汽提塔的制造与安装

1、加工制造。在塔的设计及制造中，应严格控制塔板与塔节内壁间隙允许公差。通常，塔板、塔壁间的距离为2mm，防止塔底上升的蒸汽和塔顶下流的浆料在环隙中偏流或短路，不利于传热传质。在扩产改造中，曾发现因加工精度不够，塔板与塔壁的距离达到10mm。启动后塔压差由20～30kPa降至5～8kPa，浆料有短路现象，但为了保证产品质量，不得不增加蒸汽流量来维持生产，1t树脂耗蒸汽从0.40t增加到0.60t，在塔体视镜中还可看到环隙有浆料喷射。较大的间隙也为塑化物进入下层塔板提供了可能，扩大了塔板堵塞范围，不利于清理。另外，在生产中比较不同光洁度塔板时，发现具有较高光洁度的塔板显著减少了结垢，而塔板不光洁、表面不平整、有毛刺的塔板易结垢，也易存在死角，从而影响产品质量。

2、安装要求。汽提塔的高度一般超过17m。安装塔板时，所有塔板应一次垂直安装在塔内，塔板组件可在塔体内上下拉动而不阻卡。安装时要注意塔体的垂直度和塔板的水平度，若塔身不垂直安装或塔板不水平，则塔板上浆料层的高度会有所不同，从而影响蒸汽和浆料的均匀分配，低流量生产时尤为严重。因浆料出现偏流，导致某些区域的浆液流动加速，气-液接触时间缩短，传质传热不足，从而影响产品质量和蒸汽消耗。塔板安装时，应避免其它塔板局部弯曲变形，否则将严重影响塔的正常使用。

3、仪表管口方位要求。汽提塔塔身有多只仪表管口，用于连接温度计、压力表和液位计。在设计加工时应注意管口方位，温度计的位置应是浆料流通必经之处，从而使所测温度具有代表性。压力表应防止积液影响，液位计管口上端测压口与蒸汽入口的高度接近，在设计时应注意避免扇形区域受到蒸汽气流的冲击，使其在蒸汽影响区盲区内，还应注意避免浆料回流管口的影响。合理的仪表位置能减少干扰，有利于自动控制生产。 四、汽提塔的操作关键

1、稳定浆料流量，减少负荷波动。汽提塔运行应连续稳定。蒸汽压力和浆料流量的波动会降低汽提效率，浆料流量的变化也会对汽提效率产生较大影响。

1）减少汽提塔开停车次数。在开停车过程中，塔内工况不断变化，难以掌握，残余VCM含量易超标，此时塔内压力变化剧烈，甚至在冲水时形成负压，由于振动，附着在塔壁上的变色树脂和死角会脱落，从而影响树脂质量。

2）避免剧烈的流量波动，否则系统温度和压力会发生变化，树脂质量会产生差异。在生产中，流量应根据聚合釜出料时间、出料槽液位、离心机供料槽液位来调整，建议每次浆料流量调整幅度在3～5m3/h内。

3）防止因管道或设备堵塞而影响流量。生产中常见的堵塞包括：①汽提塔供料槽过滤器堵塞。因前一道过滤器过滤效果差，少量的塑化物在此积累而堵塞。高压水冲洗和排放过滤器不但浪费软水，而且使塔操作出现波动，从而影响产品质量。在生产中，应尽量发挥前道过滤器的作用，减少对此过滤器的影响，以稳定塔的运行工况。②螺旋板换热器堵塞。螺旋板换热器在生产中发生堵塞，但在拆开检查后发现换热器出口塔通道完全堵塞。堵塞物包括：一是塔底高温产生烧焦的红褐色树脂块，二是浆料出塔泵机封、叶轮和泵壳中磨出的丝条状塑化物（后者占大多数），堵塞物只能用高压水枪处理。生产中应加强对相关部位的检查。③塔料喷头及上塔板堵塞。主要由少量漏网的塑化物积累（也有一定的结垢物）引起堵塞。由于莲喷头流通面积小，且清理不便，可将莲喷头取消，以增大塔板面积，延长清理周期。

综上所述，只有在流量稳定的情况下，塔的运行参数才能不断优化调整，以满足要求。

2、浆料中初始VCM含量的影响。在汽提操作中，当聚合釜出料时，出料槽槽压升高，汽提的其他工况不变时，塔顶回收的VCM量会增多，表现为塔顶压力上升、塔顶回收自动控制阀开大甚至开足。这是因浆料在较高的压力下含有较多的VCM。若VCM含量超过塔的处理能力，将会影响产品质量。因此，为了稳定浆料中VCM的初始含量，为稳定汽提操作提供有利条件，生产中应控制出料槽到汽提供料槽的翻料速度，使汽提供料槽保持稳定低压。若发现槽压升高，应及时合理地减少浆料流量，并调整蒸汽流量，从而使影响最小化。 3、废水分流，降低环保压力。生产中，汽提塔塔顶温度通常控制在95～105℃。在此温度下，浆料中携带的残余助剂随蒸汽在塔顶分解汇集，在塔顶冷凝后溶解于水，因此，塔顶凝结水COD质量浓度一般在1000～2000mg/L，冷凝水流量一般<1t/h（针对8万t/aPVC装置）。而离心废水COD浓度仅为50～350mg/L，且流量大得多。因此，更好的方法是将两者分开处理。处理后的离心水作冲洗水回用，塔顶冷凝水作为凉水塔补充水。另外，水的排放量通过分流和部分循环使用来减少。

4、洗塔操作。汽提塔运行一段时间后，塔板表面会产生一层白中带灰的结垢，从而缩小筛孔孔径，降低汽提塔生产强度。若筛孔从Φ10变为Φ9，生产能力减少约20%，适宜操作范围整体下移，对塔有很大影响。因结垢物可溶于稀酸中，常用金属清洗剂氨基磺酸清洗。清洗时，向塔中加入氨基磺酸，再将塔中加满水，进行密闭循环。氨基磺酸的质量分数控制在0.6～0.8%间，常温下每次清洗1h，有时为缩短清洗时间，可适当喷蒸汽加热，清洗温度提高到40～50℃。清洗间隔时间根据结垢情况（见塔压差）确定，通常在3个月左右。 参考文献：

[1]许志东.汽提技术在PVC生产中的应用[J].聚氯乙烯，2015（04）. [2]惠正纲.汽提技术在PVC生产中的应用[J].聚氯乙烯，2015（07）. [3]马勇.汽提技术在PVC生产中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018（12）.