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摘 要：介绍引进的PVC聚合生产工艺、设备及DCS设计及运行情况，采用国产LF110型聚合釜既可以节省投资又可以达到理想效果，采用DCS集散控制既减少了劳动强度又保证了树脂的质量。
关键词：国产LF110型聚合釜；PVC聚合；工艺及设备简介
前言
我国聚氯乙烯行业经过40多年的发展，经过很多技术人员的努力，不断引进、消化、吸收国外先进的技术及经验，设备、工艺越来越成熟，为民族工业的发展做出了贡献。公司依托本地丰富的原盐、电石资源，于2011年开始投资兴建20万吨/年烧碱及20万吨/年PVC项目。
1 工艺及设备简介
1.1 规模概况
此项目为新建化工项目，采用5台国产LF110型聚合釜，单线设计年产能20万吨。
1.2 工艺流程简介
聚氯乙烯工业化的生产方法有悬浮法、乳液法、微悬浮法、本体法等，其中以悬浮法和本体法为主，生产通用型PVC树脂，悬浮法仍然占主导地位。公司亦采用此种生产方法。整个生产过程采取全自动密闭操作。先将已经准备好的聚合釜进行喷涂，然后将新鲜VCM按需要量由界区外送至界区内，贮存在新鲜VCM贮槽中，回收VCM由界区内VCM回收单元来，贮存在回收VCM贮槽中。新鲜VCM和回收VCM经计量后，按要求比例，用VCM加料泵打入聚合釜内。加入聚合釜的物料在聚合釜中发生如下反应：
nCH2CHCl=== -（CH2-CHCl ）-n+96.3- 108.9kJ/mol
冷无离子水由界区外送至界区内，贮存在冷无离子水贮槽中。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，贮存在热无离子水贮槽里，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，无离子水的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升温工序并使加料时间减少到最短。
提供的引发剂用容器包装，贮存在工艺区附近的冷库中，送至界区后在引发剂配制槽内，按配制方法要求制成分散液，然后贮存在引发液贮槽内。分散液经测定浓度后，按聚合生产工艺配方要求，采用称量槽计量后，用加料泵加入聚合釜内。
分散剂用袋包装或容器包装，贮存在界区内的仓库里。分散剂溶液的配制，按配制方法要求，在分散剂配制槽内配制，然后贮存在分散剂溶液贮槽中。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是很高的，以保证PVC产品质量的稳定性。
缓冲剂是袋包装，贮存在原材料库中，根据配制要求制成缓冲剂分散液后，贮存在缓冲剂贮槽。在加无离子水过程中，缓冲剂分散液经缓冲剂流量计计量后，压入无离子水中，一起进入聚合釜。
终止剂用密闭金属桶包装，贮存在界区内仓库里。终止剂溶液按配制方法要求，在配制贮槽内配制成溶液并贮存在同一个罐内。溶液经测定浓度后，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，用终止剂加料泵打入聚合釜，终止聚合反应。以保证PVC产品的分子链分布均一，同时也可以防止VCM在单体回收系统内继续聚合，在事故状态下，操作人员起动终止剂加入系统，使终止剂自动加入釜内，终止聚合反应。
聚合是在搅拌反应器内进行，反应热量从反应器夹套和内冷挡板中由≤30℃的冷却水移出，不许用冷冻水。反应器的公称容积为136m3， 其操作为间歇式，以生产SG-5PVC树脂为例，主要程序依次有：
未参加聚合反应的VCM分别从聚合釜、出料槽、泡沫分离器和汽提塔来，通过压缩机系统将VCM压缩，然后在冷凝器中用30℃以下的冷却水以及5℃水将VCM冷凝成液体，贮存在冷凝槽中，供聚合使用。
PVC浆料的汽提是在汽提塔内进行，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，冷凝汽采用30℃冷却水进行冷凝后，冷凝液汇同回收压缩机轴封水、VCM贮槽分离水、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。不凝的VCM汽送往VCM气柜。经过汽提的PVC浆料送往浆料混料槽。汽提废水去污水处理。
1.3 工艺特点
（1）采用LF110型聚合釜，单台生产强度最高可达4万吨/年，采用32℃循环水和15℃的冷却水为换热介质。（2）均采用密闭入料方式。在入料过程中即开始进行二次注水，降低了聚合反应初期水油比，并增加了单体的入料量。（3）引发剂、分散剂体系采用水溶性化学品。（4）聚合采用热进料技术，在减少聚合辅助时间的同时，又避免了升温造成的粘釜，有利于提高生产效率和PVC树脂质量。（5）聚合釜设紧急加终止剂系统，采用高压氮气保压，安全可靠。（6）装置设有自动出料及回收程序，降低了操作人员的劳动强度及减少了环境污染。（7）VCM回收采用连续、间歇压缩机、二级冷凝回收，回收气柜。（8）DCS自动控制。
2 设备简介
聚合釜是生产PVC的最关键的设备。聚氯乙烯聚合釜主要由传动机构、密封系统、搅拌器、釜体、冷却水夹套、内冷挡管、釜顶冷凝器、上下人孔、放料阀、喷涂装置及安全附件等组成。国产LF110型聚氯乙烯聚合釜有如下特点：
2.1 搅拌系统：LF110型聚氯乙烯聚合釜搅拌系统在搅拌转速、搅拌桨叶形式及内件设置等三个方面合理配置以满足悬浮法生产聚氯乙烯工艺的需要。采用双极数电机，可将搅拌转速按工艺要求进行调整，正常转速为62.5或125r/min，设置二层桨式搅拌器，釜内设置六组内冷挡板，在改变传热的同时，以改变搅拌流型。
2.2 传热系统：LF110型聚氯乙烯聚合釜传热系统由釜体传热系统、内冷挡板传热系统、体外冷凝器传热系统三部分组成。其中釜体传热系统由设置在釜体外壁上的半管夹套和设置在釜底的夹套封头两部分组成，其中釜体上的半管夹套结构使传热介质没有短路现象，并设置成多进多出结构，提高了总体传热系数；内冷挡板采用组管结构型式：为更多的带走反应热，该釜设置了体外冷凝器。
2.3 传动与密封：LF110型聚氯乙烯聚合釜采用下传动方式，在减速机与电机之间，安装有气动马达装置，作为备用动力装置，当电力驱动出现故障时，气动马达立即启动，继续驱动负载工作：机械密封选用进口的整体集装式双端面机械密封，采用缓冲液工作站供油。传动部分轴系设计成可拆结构，在不拆卸机架、减速机的前提下可将机械密封整体拆除，给设备维修带来很大方便。
3 DCS集散控制系统设计
该装置采用PKS-R210集散控制系统共5台操作站和2台工程师站，全部工序采用了DCS集散控制系统。可实现监视、操作、历史查询、报警及信息提示等功能。各程序均设有紧急停止功能，以备操作人员在遇到紧急状况时采取措施。可显示相关操作状态以备查询，并可随时根據需要进入所需的程序操作。各程序相对独立又紧密相联。分别为涂釜、冷水入料、单体入料、热水升温、夹套升温、初始反应、正常反应、出料回收、二次回收、清釜、汽提、干燥等程序。聚合釜的温度控制是整个聚合反应的技术核心，天津大沽化采用的控制工艺是以釜温为主调参数，夹套上水温度为副调参数。聚合温度控制在±0.5℃以内，保证PVC树脂的生产。
4 运行状况
国产LF110型聚合釜自2008年初研发投产以来，运行状况良好，从清釜周期、生产能力、稳定性几个方面看，可以达到自日本引进的108m3聚合釜的生产效果。
结束语
目前，正在建的40万吨/年PVC生产项目，在此项目中引用国产LF110型聚合釜及相关技术，既可以减少设备投资又能够达到或接近国际先进水平。
关键词：国产LF110型聚合釜；PVC聚合；工艺及设备简介
前言
我国聚氯乙烯行业经过40多年的发展，经过很多技术人员的努力，不断引进、消化、吸收国外先进的技术及经验，设备、工艺越来越成熟，为民族工业的发展做出了贡献。公司依托本地丰富的原盐、电石资源，于2011年开始投资兴建20万吨/年烧碱及20万吨/年PVC项目。
1 工艺及设备简介
1.1 规模概况
此项目为新建化工项目，采用5台国产LF110型聚合釜，单线设计年产能20万吨。
1.2 工艺流程简介
聚氯乙烯工业化的生产方法有悬浮法、乳液法、微悬浮法、本体法等，其中以悬浮法和本体法为主，生产通用型PVC树脂，悬浮法仍然占主导地位。公司亦采用此种生产方法。整个生产过程采取全自动密闭操作。先将已经准备好的聚合釜进行喷涂，然后将新鲜VCM按需要量由界区外送至界区内，贮存在新鲜VCM贮槽中，回收VCM由界区内VCM回收单元来，贮存在回收VCM贮槽中。新鲜VCM和回收VCM经计量后，按要求比例，用VCM加料泵打入聚合釜内。加入聚合釜的物料在聚合釜中发生如下反应：
nCH2CHCl=== -（CH2-CHCl ）-n+96.3- 108.9kJ/mol
冷无离子水由界区外送至界区内，贮存在冷无离子水贮槽中。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，贮存在热无离子水贮槽里，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，无离子水的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升温工序并使加料时间减少到最短。
提供的引发剂用容器包装，贮存在工艺区附近的冷库中，送至界区后在引发剂配制槽内，按配制方法要求制成分散液，然后贮存在引发液贮槽内。分散液经测定浓度后，按聚合生产工艺配方要求，采用称量槽计量后，用加料泵加入聚合釜内。
分散剂用袋包装或容器包装，贮存在界区内的仓库里。分散剂溶液的配制，按配制方法要求，在分散剂配制槽内配制，然后贮存在分散剂溶液贮槽中。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是很高的，以保证PVC产品质量的稳定性。
缓冲剂是袋包装，贮存在原材料库中，根据配制要求制成缓冲剂分散液后，贮存在缓冲剂贮槽。在加无离子水过程中，缓冲剂分散液经缓冲剂流量计计量后，压入无离子水中，一起进入聚合釜。
终止剂用密闭金属桶包装，贮存在界区内仓库里。终止剂溶液按配制方法要求，在配制贮槽内配制成溶液并贮存在同一个罐内。溶液经测定浓度后，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，用终止剂加料泵打入聚合釜，终止聚合反应。以保证PVC产品的分子链分布均一，同时也可以防止VCM在单体回收系统内继续聚合，在事故状态下，操作人员起动终止剂加入系统，使终止剂自动加入釜内，终止聚合反应。
聚合是在搅拌反应器内进行，反应热量从反应器夹套和内冷挡板中由≤30℃的冷却水移出，不许用冷冻水。反应器的公称容积为136m3， 其操作为间歇式，以生产SG-5PVC树脂为例，主要程序依次有：
未参加聚合反应的VCM分别从聚合釜、出料槽、泡沫分离器和汽提塔来，通过压缩机系统将VCM压缩，然后在冷凝器中用30℃以下的冷却水以及5℃水将VCM冷凝成液体，贮存在冷凝槽中，供聚合使用。
PVC浆料的汽提是在汽提塔内进行，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，冷凝汽采用30℃冷却水进行冷凝后，冷凝液汇同回收压缩机轴封水、VCM贮槽分离水、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。不凝的VCM汽送往VCM气柜。经过汽提的PVC浆料送往浆料混料槽。汽提废水去污水处理。
1.3 工艺特点
（1）采用LF110型聚合釜，单台生产强度最高可达4万吨/年，采用32℃循环水和15℃的冷却水为换热介质。（2）均采用密闭入料方式。在入料过程中即开始进行二次注水，降低了聚合反应初期水油比，并增加了单体的入料量。（3）引发剂、分散剂体系采用水溶性化学品。（4）聚合采用热进料技术，在减少聚合辅助时间的同时，又避免了升温造成的粘釜，有利于提高生产效率和PVC树脂质量。（5）聚合釜设紧急加终止剂系统，采用高压氮气保压，安全可靠。（6）装置设有自动出料及回收程序，降低了操作人员的劳动强度及减少了环境污染。（7）VCM回收采用连续、间歇压缩机、二级冷凝回收，回收气柜。（8）DCS自动控制。
2 设备简介
聚合釜是生产PVC的最关键的设备。聚氯乙烯聚合釜主要由传动机构、密封系统、搅拌器、釜体、冷却水夹套、内冷挡管、釜顶冷凝器、上下人孔、放料阀、喷涂装置及安全附件等组成。国产LF110型聚氯乙烯聚合釜有如下特点：
2.1 搅拌系统：LF110型聚氯乙烯聚合釜搅拌系统在搅拌转速、搅拌桨叶形式及内件设置等三个方面合理配置以满足悬浮法生产聚氯乙烯工艺的需要。采用双极数电机，可将搅拌转速按工艺要求进行调整，正常转速为62.5或125r/min，设置二层桨式搅拌器，釜内设置六组内冷挡板，在改变传热的同时，以改变搅拌流型。
2.2 传热系统：LF110型聚氯乙烯聚合釜传热系统由釜体传热系统、内冷挡板传热系统、体外冷凝器传热系统三部分组成。其中釜体传热系统由设置在釜体外壁上的半管夹套和设置在釜底的夹套封头两部分组成，其中釜体上的半管夹套结构使传热介质没有短路现象，并设置成多进多出结构，提高了总体传热系数；内冷挡板采用组管结构型式：为更多的带走反应热，该釜设置了体外冷凝器。
2.3 传动与密封：LF110型聚氯乙烯聚合釜采用下传动方式，在减速机与电机之间，安装有气动马达装置，作为备用动力装置，当电力驱动出现故障时，气动马达立即启动，继续驱动负载工作：机械密封选用进口的整体集装式双端面机械密封，采用缓冲液工作站供油。传动部分轴系设计成可拆结构，在不拆卸机架、减速机的前提下可将机械密封整体拆除，给设备维修带来很大方便。
3 DCS集散控制系统设计
该装置采用PKS-R210集散控制系统共5台操作站和2台工程师站，全部工序采用了DCS集散控制系统。可实现监视、操作、历史查询、报警及信息提示等功能。各程序均设有紧急停止功能，以备操作人员在遇到紧急状况时采取措施。可显示相关操作状态以备查询，并可随时根據需要进入所需的程序操作。各程序相对独立又紧密相联。分别为涂釜、冷水入料、单体入料、热水升温、夹套升温、初始反应、正常反应、出料回收、二次回收、清釜、汽提、干燥等程序。聚合釜的温度控制是整个聚合反应的技术核心，天津大沽化采用的控制工艺是以釜温为主调参数，夹套上水温度为副调参数。聚合温度控制在±0.5℃以内，保证PVC树脂的生产。
4 运行状况
国产LF110型聚合釜自2008年初研发投产以来，运行状况良好，从清釜周期、生产能力、稳定性几个方面看，可以达到自日本引进的108m3聚合釜的生产效果。
结束语
目前，正在建的40万吨/年PVC生产项目，在此项目中引用国产LF110型聚合釜及相关技术，既可以减少设备投资又能够达到或接近国际先进水平。