本發(fā)明屬于化工領域，特別涉及一種PVA多品種聚合系統(tǒng)生產(chǎn)裝置。

背景技術：

聚乙烯醇是一種十分獨特的水溶性高分子聚合物，它具有許多優(yōu)異的基本性質，這使它在實際生活中具有十分寬廣的用途。聚乙烯醇具有較好的溶解性和粘度。它的水溶液透明，粘合力好。它不但能夠溶于水，而且還能溶于含有羥基的極性溶液(甘油、乙二醇、醋酸、乙醛等)。聚乙烯醇與淀粉、塑膠、合成樹脂、纖維素的衍生物及各類表面活性劑均能相互混溶并且有較好的穩(wěn)定性。同時聚乙烯醇可以看作是一種帶有仲羥基的線性高分子聚合物，分子中的仲羥基具有較高的活性，能夠進行低級醇類的典型化學反應，如酯化、醚化、縮醛化等，還可與許多無機化合物、有機化合物反應。這使聚乙烯醇能夠廣泛地用于造紙加工、粘合劑、涂料行業(yè)。

目前國內普遍的聚乙烯醇聚合生產(chǎn)系統(tǒng)流程，原料醋酸乙烯（99.9%）與溶劑甲醇（99.8%）一起進入聚合預熱器將物料進行預熱，預熱器下部溫度保持在59℃左右，然后溢流進入聚合一釜在引發(fā)劑的作用下聚合生成聚醋酸乙烯，反應放出的熱量使部分甲醇、醋酸乙烯汽化，混合氣體進入聚合預熱器，與原料醋酸乙烯、溶劑甲醇進行熱交換，未凝氣體進入聚合一釜逆流冷凝器，冷凝液回流到聚合一釜。聚合一釜的聚合率達到后（聚合率的控制與所需生產(chǎn)品種、經(jīng)濟考核指標有關），通過聚合一釜內回流管線控制一釜液位，樹脂泵向聚合二釜加料，物料在聚合二釜中繼續(xù)反應生成聚醋酸乙烯（PVAC），反應放出的熱量使部分甲醇、醋酸乙烯汽化，混合氣體進入聚合二釜逆流冷凝器，冷凝液回流至二釜內，聚合二釜的聚合率達到后（聚合率的控制與所需生產(chǎn)品種、經(jīng)濟考核指標有關），通過聚合二釜樹脂泵外回流控制一定液位、停留時間，向聚合一塔加料。一塔靠吹入甲醇量控制一塔釜VAC含量小于0.10%以下。一塔餾出部分回流，部分送聚合二塔加料，一塔釜液經(jīng)溶解甲醇調節(jié)濃度（PVAC濃度根據(jù)產(chǎn)品不同控制范圍在25—33%之間）去PVAC儲槽，供醇解單元生產(chǎn)PVA。

聚合一釜、二釜是一樣大的聚合釜50M3，攪拌一般為框式，轉速一釜為8轉/分，二釜為5轉/分。反應停留時間控制在4—6小時之間。反應溫度控制在65℃左右。聚合一釜采用內回流，既物料通過聚合一釜樹脂泵，部分通過調節(jié)閥控制將物料打回聚合一釜內，部分送聚合二釜加料。聚合二釜采用外回流，既物料通過聚合二釜樹脂泵，部分通過調節(jié)閥控制回到聚合二釜樹脂泵入口，部分送聚合一塔進行單體分離。另外，因受到旋轉剪切的作用，流體會沿內筒壁或軸上升，發(fā)生自聚、結塊、包軸或爬桿現(xiàn)象。高粘度聚合物合成時，當攪拌在液體中旋轉時，離軸越遠的地方剪切速率越大，故法向應力越大，相應地，高分子鏈的彈性回復力越大，從而使溶體沿軸向上擠，當插入其中的攪拌旋轉時，沒有因慣性作用而甩向容器壁附近，反而環(huán)繞在攪拌槳葉附近，出現(xiàn)沿攪拌槳葉向上爬的“爬桿”現(xiàn)象。

這種工藝生產(chǎn)方法的缺點是：對于高粘度、高聚合度、高聚合率的物料不易攪拌均勻，尤其是對于聚合度在2800以上的物料，攪拌時易出現(xiàn)局部結塊、爬桿的現(xiàn)象，并且軸向轉動扭力過大，攪拌軸安全易銷斷裂，攪拌停止造成爆聚現(xiàn)象，嚴重影響安全生產(chǎn)。同時醋酸乙烯加料量，會不同程度的降量，以保證聚合釜攪拌的安全運行，聚合釜一釜液位控制，將已聚合的物料打回聚合釜內，改變了聚合停留時間，易造成局部反應劇烈，出現(xiàn)爆聚現(xiàn)象，物料的粘稠性，決定了聚合設備選擇的局限性，設備利用率降低，相對的消耗增加。聚合二釜給一塔的加料，由于粘度較大管線上加甲醇進行稀釋，但稀釋甲醇與PVAC溶液混合不均勻，進入一塔后增加了相應的吹入甲醇量，增加能耗，一塔釜出PVAC溶液通過溶解甲醇的加入調節(jié)濃度（一般PVAC濃度控制在25---33%左右），溶解甲醇與PVAC溶液混合不均勻，送入儲槽供后續(xù)單元生產(chǎn)聚乙烯醇產(chǎn)品，濃度的變化會直接影響聚乙烯醇產(chǎn)品質量。在溫度較低的北方地區(qū)冬季開車時，生產(chǎn)出合格PVAC的時間較長，生產(chǎn)聚乙烯醇產(chǎn)品所需的聚醋酸乙烯溶液品種相對較窄，一般大多數(shù)適用于紡絲，聚合過程出現(xiàn)的乙醛量的累計，會造成產(chǎn)品PVA的質量大幅度下降。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有聚乙烯醇聚合生產(chǎn)系統(tǒng)流程存在的不足之處，提供一種單體溶液聚合的系統(tǒng)裝置，能大幅度提高聚乙烯醇聚合度的調節(jié)范圍、提高聚乙烯醇醇解度的精確調節(jié)控制。

實現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術方案是這樣的：

一種PVA多品種聚合系統(tǒng)生產(chǎn)裝置，該系統(tǒng)裝置主要設備包括：聚合一釜、 聚合一釜樹脂泵、聚合二釜、 聚合二釜樹脂泵、聚合一塔、聚合一塔釜泵、PVAC儲槽、聚合預熱器、聚合混合器、聚合一釜攪拌器、聚合一釜夾套、聚合二釜夾套、聚合二釜攪拌器、氮氣緩沖罐、水封加壓槽、聚合一塔液位調節(jié)閥、溶解甲醇、聚合二釜出液混合器、聚合一塔加料樹脂混合器、聚合二塔。上述設備通過管線相互連接。

該裝置調節(jié)系統(tǒng)包括：聚合一釜液位調節(jié)閥a，聚合一釜液位調節(jié)閥b，聚合二釜液位調節(jié)閥，濃度調節(jié)閥，水封液位、聚合壓力調節(jié)閥。本系統(tǒng)裝置還包括緊急停車，事故處理的聚合SIS系統(tǒng)。聚合一釜液位調節(jié)閥a,用于開車時或醋酸乙烯、甲醇質量差聚合率低時使用；聚合一釜液位調節(jié)系統(tǒng)b，正常生產(chǎn)時使用。

本技術方案增加溫水調節(jié)系統(tǒng)和引發(fā)劑到聚合預熱器的管線，在冬季開車時，醋酸乙烯、甲醇、引發(fā)劑進入預熱器，走熱路。預熱器夾套通蒸汽將物料進行預熱，縮短聚合反應的誘導期，同時聚合釜夾套通入熱水維持聚釜中物料的反應溫度，縮短生產(chǎn)合格PVAC的時間。

本技術方案，新增聚合一塔加料樹脂混合器，它的作用是：可以讓聚合二釜PVAC樹脂溶液與稀釋甲醇、未反應的VAC充分的混合，有利于聚合一塔的分離；新增聚合混合器，它的作用是：使進料VAC、甲醇、引發(fā)劑充分混合后進入聚合一釜，進行反應，便于反應均勻，放熱平穩(wěn)，不易出現(xiàn)局部自聚現(xiàn)象；新增聚合一塔出料混合器，它的作用是：可以讓PVAC、溶解甲醇混合均勻，PVAC濃度平穩(wěn)，濃度波動小可以控制在±0.5的范圍內，原有流程只能控制在±1，且合格率不超過90%，有利于輸送和后續(xù)單元的加堿操作，提高產(chǎn)品PVA的質量，同時便于生產(chǎn)醇解度不同的多品種；新增用于聚合加壓的氮氣緩沖罐、水封加壓槽，其目的在于解決高原與平原之間的大氣壓差，聚合系統(tǒng)微正壓，減少引發(fā)劑的相對用量，增加了聚合過程的安全性，同時可以將聚合系統(tǒng)內副反應生成的乙醛從水封槽帶到乙醛水槽進行回收，有利于提高產(chǎn)品PVA的質量。

本發(fā)明具有如下有益效果：

（1）本發(fā)明技術方案可實現(xiàn)多品種生產(chǎn)過程的一體化控制，品種轉型過程的安全、快捷控制。品種轉型過程不需要降量，可以維持設計最大量。同時SIS系統(tǒng)可以滿足特殊工況下的處理，確保聚合過程的安全。

（2）本發(fā)明技術方案可有效控制聚合釜內的結塊、爬桿現(xiàn)象，延長設備的使用周期；預計可延長使用1--2年左右，不用檢修聚合釜內結塊和爬桿的樹脂。

（3）本發(fā)明技術方案可有效減少聚合一塔釜VAC含量，大幅度提高產(chǎn)品PVA的內在質量和色度，同時降低了能耗。聚合一塔釜VAC含量從國標≤0.08%，下降到≤0.04%以下。PVA色度小于5以內，外觀手感良好。

（4）本發(fā)明技術方案降低了聚乙烯醇產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，擴大了聚乙烯醇產(chǎn)品的品種范圍，提高了市場競爭力。聚乙烯醇產(chǎn)品的聚合度變化可以從0488---3088，相應品種的聚乙烯醇產(chǎn)品的醇解度可以控制在指標±0.5內。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明的聚合控制流程示意圖。

如圖1所示：1—甲醇溶劑進料管線，2—VAC進料管線，3—引發(fā)劑進料管線，4—聚合一釜，5—聚合一釜逆流冷凝器，6—聚合一釜樹脂泵，7—聚合二釜，8—聚合二釜逆流冷凝器，9—聚合二釜樹脂泵，10—聚合一塔，11—聚合一塔餾出冷凝器，12--聚合一塔餾出槽，13—聚合一塔餾出泵，14—聚合一塔釜泵，15—PVAC儲槽，16—聚合預熱器，17—聚合混合器，18—聚合一釜攪拌器，19—聚合一釜夾套，20—聚合一釜液位調節(jié)閥a，21—聚合一釜液位調節(jié)閥b，22—聚合二釜夾套，23—聚合二釜攪拌器，24—聚合二釜液位調節(jié)閥，25—氮氣緩沖罐，26—水封加壓槽，27—脫鹽水管線，28—一塔液位調節(jié)閥，29—溶解甲醇管線，30—聚合二釜出液混合器，31—聚合一塔加料樹脂混合器，32—濃度調節(jié)閥，33—去聚合二塔管線，34—水封液位、聚合壓力調節(jié)閥。

聚合一釜液位調節(jié)閥a開車時或醋酸乙烯、甲醇質量差聚合率低時使用；聚合一釜液位調節(jié)閥b正常生產(chǎn)時使用。

具體實施方式

本發(fā)明具體實施方式結合附圖作進一步描述，但本發(fā)明描述范圍并不僅限于此。

一種PVA多品種聚合系統(tǒng)生產(chǎn)裝置。該裝置主要設備包括：聚合一釜4， 聚合一釜樹脂泵6，聚合二釜7， 聚合二釜樹脂泵9，聚合一塔10， 聚合一塔釜泵14，PVAC儲槽15，聚合預熱器16，聚合混合器17，聚合一釜攪拌器18，聚合一釜夾套19，聚合二釜夾套22，聚合二釜攪拌器23，氮氣緩沖罐25，26—水封加壓槽，27—脫鹽水管線，28—聚合一塔液位調節(jié)閥，29—溶解甲醇，30—聚合二釜出液混合器，31—聚合一塔釜加料樹脂混合器， 33--聚合二塔。上述設備通過管線相連接。

該裝置調節(jié)系統(tǒng)包括：20—聚合一釜液位調節(jié)閥a，21—聚合一釜液位調節(jié)系統(tǒng)b，24—聚合二釜液位調節(jié)閥，32—濃度調節(jié)閥，34—水封液位、聚合壓力調節(jié)閥。聚合一釜液位調節(jié)閥a通過管線與聚合一釜攪拌器18、聚合二釜攪拌器23相連；聚合一釜液位調節(jié)系統(tǒng)b通過管線與聚合一釜攪拌器18、聚合一釜樹脂泵6及聚合二釜攪拌器23相連；聚合二釜液位調節(jié)閥24通過管線與聚合二釜攪拌器23、聚合二釜樹脂泵9及聚合二釜出液混合器30相連接；濃度調節(jié)閥32與聚合一塔釜送出樹脂混合器31相連接；水封液位、聚合壓力調節(jié)閥34與聚合一塔液位調節(jié)閥26相連接。本系統(tǒng)裝置還包括緊急停車，事故處理的聚合SIS系統(tǒng)。聚合一釜液位調節(jié)閥a,用于開車時或醋酸乙烯、甲醇質量差聚合率低時使用；聚合一釜液位調節(jié)系統(tǒng)b，正常生產(chǎn)時使用。

本技術方案聚合釜采用德國伊卡托攪拌，分別選用EKATO專利槳葉VISCPROP和PARAVISC, 聚合一釜4攪拌為復合式槳葉懸臂攪拌VISCPROP，槳葉分為上下兩層。聚合二釜7為改良型螺帶攪拌PARAVISC，釜底沒有支撐軸承。采用可變頻的電機及減速機來帶動攪拌的運轉。與釜連接為頂部安裝，中心垂直。

聚合一釜4的參數(shù)：外形尺寸￠2700×8300容積V=36m3，罐體總體高度為6550 mm，直徑2700 mm，底部形狀為平底型；灌裝高度為4600 mm，灌裝容積26.3 m3。

聚合二釜7的參數(shù)：外形尺寸￠3200×8300 容積V=48.5m3，罐體總體高度為6510 mm，直徑3200 mm，底部形狀為中凹型；灌裝高度為4600 mm，灌裝容積35.1 m3。

原有流程設計上一般都采用框式平底聚合釜，固定轉速，生產(chǎn)高粘度的樹脂時會造成攪拌軸向有自聚結塊物料和爬桿現(xiàn)象，影響使用周期，一般情況下生產(chǎn)高粘度的物料后，轉產(chǎn)時會對聚合釜進行清洗，本技術方案攪拌采用變頻電機，能夠在生產(chǎn)不同粘度的產(chǎn)品時，有效的調節(jié)攪拌轉速，改變剪切應力的大小，對生產(chǎn)高粘度產(chǎn)品更加的有效果，并且能夠保護設備，延長設備的使用周期。尤其是對于易產(chǎn)生結塊現(xiàn)象的聚合二釜，攪拌槳葉有較大的弧度向下傾斜，能夠有效的避免結塊和“爬桿效應”的發(fā)生。

本技術方案，聚合釜樹脂泵采用美國威肯齒輪泵，聚合一釜樹脂泵6的參數(shù)：Q（nor/max）=(20/20)m3/?,排出壓力0.6MPaG,轉速1460r/min,電機功率15KW,減速機速比14.62,減速機輸出轉速100rpm，聚合二釜樹脂泵9的參數(shù)：Q（nor/max）=(25/25)m3/?,排出壓力1.1MPaG,轉速1470r/min,電機功率22KW,減速機速比20.07,減速機輸出轉速73rpm。此類樹脂泵樹脂泵的特點是，可以根據(jù)PVAC溶液不同配比、不同聚合率、不同粘度，調節(jié)樹脂泵內部間隙保證安全輸送，溶液粘度可以從500cp---20000cp.同時在原工藝的基礎上，將聚合釜液位內回流控制改為外回流和調頻控制，增加了兩種液位控制方式，外回流用于低粘度和常規(guī)產(chǎn)品調節(jié)，調頻電機控制用于高粘度和特殊產(chǎn)品控制。這樣使得聚合反應在全工況情況下，液位都能得到有效安全的控制，避免在配比、反應不同時，調節(jié)方式不變易發(fā)生爆聚的情況。