聚氯乙烯生产装置仿真实训系统操作说明书

聚氯乙烯生产装置使用说明书

一、工艺流程

1、 聚氯乙烯的生产方法

聚氯乙烯（PVC）是通用型热塑性树脂，以氯乙烯（VC或VCM）为单体，在一定温度和压力下进行聚合而得。PVC外观为一种白色的无定形粉末，密度1.35～1.45g/cm3。PVC是由液态的氯乙烯单体 工业生产可通过悬浮法、乳液法、本体法、和溶液法等方法而实现聚合，生产方法不同得到的树脂颗粒大小不同。

早在1835年，法国人V.Regnault就发现了氯乙烯，3年后，他发现密封在玻璃管中的这种粘度低、挥发性较强的液体，在日光的照射下转化成白色的非晶体粉末。Regnault记录下这一现象，但未能解释为什么液体变成固体的原因。1872年Baumann通过实验研究，进一步阐明了固体物是氯乙烯的聚合物。直到1912年Kiatte和Rollett利用乙炔和氯化氢催化加成反应合成了氯乙烯，1931年，德国采用乙炔和氯化氢为原料、氯化汞作催化剂合成氯乙烯的工艺首先实现了工业化。但由于该法能耗大、价格高、污染严重而被廉价的乙烯法所取代。较大规模的乳液聚合则在1935年才由Bitterfeld实现。1940年，美国的古德里奇公司创建了悬浮聚合，从此以后，聚氯乙烯工业开始突飞猛进的发展。

2、 装置流程简述

首先，用氮气置换系统中的杂质气体，系统抽真空。无离子水自无离子水罐（T-101）经打水泵（P－101）打入聚合釜（V－201），整个无离子水加料系统由一个冷无离子加料泵和一个热无离子加热泵组成。每个泵的出口管道上都装有一个温度调节阀和一条回到各自贮罐的循环管道。

本聚合生产装置在绝氧状态下，依次通过釜内设的相应进料口，用水冲洗釜壁并排除之；借助蒸汽将防粘釜剂均匀喷涂于釜壁，用水冲洗并排除之，加入缓冲剂；加体积比为1:1.4的氯乙烯和温度为85-95℃的热水，装填系数为0.8-0.9；加分散剂并判断分散效果；确定分散体系稳定，即可加入复合引发剂，加链转移剂巯基乙醇；聚合开始10分钟后，以1000kg/h的流量向釜内注入低于反应温度的水，聚合反应温度为54-58℃达到转化率85%-90%，加终止剂终止反应；向出料槽泄料。

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出料槽（V－301）中的浆料经过处理后，再经浆料过滤器过滤，用浆料泵（P－301）经螺旋板换热器（E-702）打入汽提塔（T－301），经过汽提塔（T－301）处理过的浆料，用浆料泵（P－302）经螺旋板换热器（E-702）再到浆料缓冲槽（V－401）最后再用浆料泵（P－401）加压送到离心工序。

自蒸汽总管来的蒸汽经蒸汽过滤器过滤后进入汽提塔（T－301）。从汽提塔顶出来的气体经冷凝冷却器（E－704）分离，不凝的气体进入VCM回收系统进行回收。

经离心机（S-401）分离后的离心母液送到污水站，分离后的湿树脂经螺旋输送器（S-402）进入气流干燥塔。

经空气过滤器过滤的空气经主风机（B-401）加压，再经空气加热器（E-706）加热，进入气流干燥塔吹散物料、干燥物并夹带物料进入旋风干燥床（X-401）。

从干燥器顶部出来气流夹带干燥好的物料进入旋风分离器（X-402），分离后的气流经引风机排空。分离下来的聚氯乙烯树脂经振动筛（X-403）进行筛分。筛下物进入料斗，筛上物料为次品回收。料仓中的PVC树脂经手工装袋，磅秤计量，然后用热合机封口，经喷号机喷号，经皮带再由中间皮带机输送给仓库皮带机入库贮存。 3、 系统流程简述

3.1 氯乙烯和水的贮存和加料

新鲜氯乙烯按需要量由界区外送至界区内，贮存在新鲜氯乙烯储槽中，回收氯乙烯来自界区内氯乙烯回收单元，贮存在回收氯乙烯储槽中。新鲜氯乙烯和回收氯乙烯经计量后，按要求比例，用氯乙烯加料泵打入聚合釜内。

冷无离子水由界区外送至界区内，贮存在冷无离子水储槽里，冷无离子水用于聚合加料、轴封注水、管路冲洗、出料过滤器冲洗和聚合反应过程的注水。

冷无离子水用蒸汽加热后，贮存在热无离子水储槽里，热无离子水用于聚合加料。依据聚合反应初始温度要求，按一定比例经计量后，用无离子水加料泵打入聚合釜内，无离子水加料泵的设计适用冷、热无离子水。这种加料方法几乎可省去聚合初期的升温工序，并使加料时间减少到最低。

3.2 溶剂的配置和加料

提供的引发剂用容器包装，存储在工艺区附近的冷库中，送至界区后在引发剂配置槽内按配置方法要求制成引发液，然后储存在引发液储槽内。引发液经测定浓度后，按聚合生产工艺配方要求，经称量槽计量后，用加料泵加入聚合釜内。

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分散剂用袋包装或容器包装，存储在界区内的仓库。分散剂溶液按配置方法要求，在分散剂配置槽内配制，然后存储在分散剂溶液储罐中。溶液经测定浓度后按聚合生产工艺配方要求，采用称量槽计量后，用加料泵打入聚合釜内。分散剂的称量精度要求很高，以保证PVC质量的稳定性。

缓冲剂为袋包装，存储在原材料库中，根据配置要求制成缓冲剂分散液后，存储在缓冲剂储罐。缓冲剂分散液经缓冲剂流量计计量后，加入聚合釜。

终止剂用容器包装，储存在界区内仓库。终止剂溶液按配制方法要求，在配制储槽内配置成溶液，并存储在同一个罐内。溶液经浓度测定后，按聚合生产工艺配方要求，用流量计计量。当聚合反应达到设定的转化率时，用终止剂加料泵将终止剂打入聚合釜内，终止聚合反应，以保证PVC产品的分子质量分布均匀，同时也可以防止氯乙烯在单体回收系统内继续聚合。在事故状态下，操作人员启动终止剂加入系统，使终止剂自动加入釜内，终止聚合。

3.3 聚合系统 (1) 聚合釜涂壁系统

在聚合釜开始加料前，需用一种特殊的溶液喷涂聚合釜的内壁，涂料粘在聚合釜内壁和内壁部件上，使在正常情况下经常发生的粘璧现象降到最低程度。这样就可以降低聚合釜的开盖频率、减少清釜次数。

涂釜材料是意大利黄贮存在常压罐中。从贮罐送来规定量的涂料溶液，经蒸汽气化注入聚合釜的高压冲洗水管道中，蒸汽和涂料混合物经聚合釜顶的费徳罗尔夫喷淋阀喷入到聚合釜中，在聚合釜内较凉的釜壁和内部部件的表面上冷凝

在涂壁操作完成后，还需要用水冲洗，以便把釜中剩余的涂料和PVC粒子冲出聚合釜。

聚合釜加料的程序如下： A. 开始加水； B. 开始加回收VCM； C. 切换到加新鲜VCM； D. 停止加水和VCM；

E. 如果需要，用温度平衡方法延迟配方分散剂加入时间，以保证VCM在水相中形成液滴； F. 加入分散剂；

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G. 如果需要，用温度平衡方法延迟配方引发剂的加料时间，以保证分散剂充分分散，液滴包敷良好； H. 加入引发剂。 (2) 聚合

聚合是在搅拌反应器内进行，反应热量由反应器夹套和内冷挡板中不高于30℃的冷却水移出，不能用冷冻水。所用反应器的容积为70.5m3，为间歇式操作。

根据PVC产品的生产工艺配方所规定的原材料种类、用量和DCS设定的加料程序，在聚合釜密闭状态下，自动地加入冷、热无离子水、分散剂、缓冲剂和引发剂。当引发剂自动加入后，开始聚合反应，通过自动调节冷却水量，维持反应温度。聚合反应是按规定的反应温度曲线进行的，测量反应热，并由计算机计算单体转化率，当达到设定的转化率时，在操作人员启动终止剂加料系统后，终止剂自动加入聚合釜，终止聚合反应，然后将PVC浆料自动出料到出料槽。氯乙烯回收大部分是在聚合后的系统中进行，以缩短聚合周期。聚合釜出料后，用水冲洗釜壁，然后再釜壁上涂敷涂壁液，以防止下一次聚合反应粘结聚合物。当生产600釜次以后，有少量的粘璧物累积在釜壁，用高压力水进行一次清洗，这样的聚合生产工艺可以达到生产效率高、产品质量稳定、优异的目的。

3.4 汽提系统

PVC浆料的汽提实在汽提塔内进行的，PVC浆料连续用汽提供料泵从出料槽经热交换器送往汽提塔塔顶。浆料在塔内与塔底进入的蒸汽逆向流动，塔顶馏出物送往冷凝器，冷凝器采用30℃冷却水进行冷凝后，冷凝液汇同回收压缩机轴封水、氯乙烯储槽分离水、聚合釜冲洗水均集中在废水储槽中，然后送往废水汽提系统。汽提后的废水中含有极微量的氯乙烯，不凝的氯乙烯送往氯乙烯气柜。经过汽提的PVC浆料送往浆料缓冲槽，汽提废水去污水处理。

3.5离心干燥系统

借助于离心机的作用。把浆料中较大的PVC树脂从浆料中分离出来，并且利用机内输送器和转筒的相对运动，在转筒内所产生的螺旋作用，把分离出来的PVC树脂（固体）和离心母液（液体）分别输送到转筒的两端，由各自的出口排出。

生产上使用的干燥器叫做旋风干燥器，是一种新型干燥技术，它分为气流干燥塔和旋风干燥床两部分。

汽流塔为垂直管路，下部通入热空气，物料进入段为汽流塔中下部，含水22－25％的物料被高速热气流吹散与热空气混合，并加速与热风流快速冲向气流塔顶部，一起进入旋风干燥床。在这期间树脂颗粒与热空气进行热量传递和水分传递，由于风量大，风

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温高，这个传递过程完成很快，物料含水量由25％降至4％以下。

物料和热风从切线方向进入旋风干燥床后，在导流板的作用下于干燥床内进行螺旋向上圆周流动。含水分较高物料在离心力作用下，在干燥床各室停留时间较长：含水分较低物料因离心力较小，所以很快就可以被热风吹出干燥器。然后进入旋风分离器，分离，得到干燥的聚氯乙烯树脂。

二、主要设备及控制指标

2.1 主要设备列表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2.2系统主要调节器及指标

序号 位号 正常值 单位 说明 设备编号 T-101 V-202 V-201 V-301 T-301 V-302 E-704 V-401 S-401 X-401 X-402 V-501 V-502 V-601 设备名称 无离子水罐 新鲜VCM储罐 聚合釜 出料槽 汽提塔 密封水分离罐 汽提塔顶冷凝器 浆料缓冲罐 卧式离心机 旋风干燥器 旋风分离器 回收VCM缓冲罐 回收VCM储罐 真空分离罐

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 LIC-101 LIC-201 LIC-202 FIC-201 FIC-202 FI-201 TIC-201 TI-201 TI-202 PI-201 PI-202 PI-203 聚合度 LIC-301 LIC-302 LIC-303 LIC-304 FIC-301 FIC-302 FIC-303 FIC-304 TIC-301 TI-301 TI-302 TI-304 TI-303 TI-305 PIC-301 PIC-302 60 80 80 10 320 150 48±2 18 56±2 2 2.5 0.8~1.0 85~90 50 30 30 50 60 3.2 1.5 58 110 50 90 78 95 105 0.8 0.04 % % % t/h t/h t/h ℃ ℃ ℃ Mpa Mpa Mpa % % % % % t/h t/h t/h t/h ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ Mpa Mpa 无离子水罐液位 新鲜VCM储罐液位 聚合釜液位 循环冷却水流量 聚合釜出料流量 单体进入聚合釜的流量 聚合釜夹套温度 单体进入聚合釜的温度显示 聚合时温度显示 新鲜VCM储罐压强显示 单体经过泵后的压强 聚合釜聚合时压强 出料槽液位 汽提塔冷凝器液位 汽提塔液位 密封水分离罐液位 进汽提塔流量 汽提塔顶冷凝器排污流量 水蒸气进汽提塔流量 出汽提塔流量 汽提塔塔底温度 出料槽温度显示 出汽提塔经过换热后浆料温度 进入汽提塔的温度 汽提塔塔顶温度 汽提塔塔中温度 出料槽顶压强 汽提塔顶压力

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30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 PIC-303 PI-301 PI-302 PI-303 LIC-401 TIC-401 LIC-501 LIC-502 PIC-501 LIC-601 0.9 0.8 0.04 1.1 50 150 50 50 0.2 30 Mpa Mpa Mpa Mpa % ℃ % % Mpa % 密封水分离罐压强 浆料进出料槽压强显示 汽提塔塔中压强显示 由真空泵进入到密封水分离罐压强 浆料缓冲罐的液位 进入到干燥筒空气温度 回收VCM缓冲罐液位 回收VCM储罐液位 回收VCM缓冲罐压强 真空分离罐液位 三、DCS操作画面 3.1 无离子水系统DCS

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3.2 聚合系统DCS

3.3 汽提系统DCS

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3.4 离心干燥系统DCS

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5.5 VCM回收系统DCS

3.6 真空系统DCS

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mrfa.html