本實(shí)用新型屬于化工領(lǐng)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(shù)：

聚乙烯醇是一種十分獨(dú)特的水溶性高分子聚合物，它具有許多優(yōu)異的基本性質(zhì)，這使它在實(shí)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(shí)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(jìn)行低級醇類的典型化學(xué)反應(yīng)，如酯化、醚化、縮醛化等，還可與許多無機(jī)化合物、有機(jī)化合物反應(yīng)。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(nèi)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(jìn)入聚合預(yù)熱器將物料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱器下部溫度保持在59℃左右，然后溢流進(jìn)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(yīng)放出的熱量使部分甲醇、醋酸乙烯汽化，混合氣體進(jìn)入聚合預(yù)熱器，與原料醋酸乙烯、溶劑甲醇進(jìn)行熱交換，未凝氣體進(jìn)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(dá)到后（聚合率的控制與所需生產(chǎn)品種、經(jīng)濟(jì)考核指標(biāo)有關(guān)），通過聚合一釜內(nèi)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(yīng)生成聚醋酸乙烯（PVAC），反應(yīng)放出的熱量使部分甲醇、醋酸乙烯汽化，混合氣體進(jìn)入聚合二釜逆流冷凝器，冷凝液回流至二釜內(nèi)，聚合二釜的聚合率達(dá)到后（聚合率的控制與所需生產(chǎn)品種、經(jīng)濟(jì)考核指標(biāo)有關(guān)），通過聚合二釜樹脂泵外回流控制一定液位、停留時(shí)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(diào)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(zhuǎn)速一釜為8轉(zhuǎn)/分，二釜為5轉(zhuǎn)/分。反應(yīng)停留時(shí)間控制在4—6小時(shí)之間。反應(yīng)溫度控制在65℃左右。聚合一釜采用內(nèi)回流，既物料通過聚合一釜樹脂泵，部分通過調(diào)節(jié)閥控制將物料打回聚合一釜內(nèi)，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(diào)節(jié)閥控制回到聚合二釜樹脂泵入口，部分送聚合一塔進(jìn)行單體分離。另外，因受到旋轉(zhuǎn)剪切的作用，流體會沿內(nèi)筒壁或軸上升，發(fā)生自聚、結(jié)塊、包軸或爬桿現(xiàn)象。高粘度聚合物合成時(shí)，當(dāng)攪拌在液體中旋轉(zhuǎn)時(shí)，離軸越遠(yuǎn)的地方剪切速率越大，故法向應(yīng)力越大，相應(yīng)地，高分子鏈的彈性回復(fù)力越大，從而使溶體沿軸向上擠，當(dāng)插入其中的攪拌旋轉(zhuǎn)時(shí)，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?cái)嚢铇~向上爬的“爬桿”現(xiàn)象。

這種工藝生產(chǎn)方法的缺點(diǎn)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(shí)易出現(xiàn)局部結(jié)塊、爬桿的現(xiàn)象，并且軸向轉(zhuǎn)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(yán)重影響安全生產(chǎn)。同時(shí)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(yùn)行，聚合釜一釜液位控制，將已聚合的物料打回聚合釜內(nèi)，改變了聚合停留時(shí)間，易造成局部反應(yīng)劇烈，出現(xiàn)爆聚現(xiàn)象，物料的粘稠性，決定了聚合設(shè)備選擇的局限性，設(shè)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(jìn)行稀釋，但稀釋甲醇與PVAC溶液混合不均勻，進(jìn)入一塔后增加了相應(yīng)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(diào)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(zhì)量。在溫度較低的北方地區(qū)冬季開車時(shí)，生產(chǎn)出合格PVAC的時(shí)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(jì)，會造成產(chǎn)品PVA的質(zhì)量大幅度下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對現(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(diào)節(jié)范圍、提高聚乙烯醇醇解度的精確調(diào)節(jié)控制。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的的技術(shù)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(shè)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(yù)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?dú)饩彌_罐、水封加壓槽、聚合一塔液位調(diào)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(shè)備通過管線相互連接。

該裝置調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括：聚合一釜液位調(diào)節(jié)閥a，聚合一釜液位調(diào)節(jié)閥b，聚合二釜液位調(diào)節(jié)閥，濃度調(diào)節(jié)閥，水封液位、聚合壓力調(diào)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(diào)節(jié)閥a,用于開車時(shí)或醋酸乙烯、甲醇質(zhì)量差聚合率低時(shí)使用；聚合一釜液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)b，正常生產(chǎn)時(shí)使用。

本技術(shù)方案增加溫水調(diào)節(jié)系統(tǒng)和引發(fā)劑到聚合預(yù)熱器的管線，在冬季開車時(shí)，醋酸乙烯、甲醇、引發(fā)劑進(jìn)入預(yù)熱器，走熱路。預(yù)熱器夾套通蒸汽將物料進(jìn)行預(yù)熱，縮短聚合反應(yīng)的誘導(dǎo)期，同時(shí)聚合釜夾套通入熱水維持聚釜中物料的反應(yīng)溫度，縮短生產(chǎn)合格PVAC的時(shí)間。

本技術(shù)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(yīng)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(jìn)料VAC、甲醇、引發(fā)劑充分混合后進(jìn)入聚合一釜，進(jìn)行反應(yīng)，便于反應(yīng)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(nèi)，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(zhì)量，同時(shí)便于生產(chǎn)醇解度不同的多品種；新增用于聚合加壓的氮?dú)饩彌_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(shí)可以將聚合系統(tǒng)內(nèi)副反應(yīng)生成的乙醛從水封槽帶到乙醛水槽進(jìn)行回收，有利于提高產(chǎn)品PVA的質(zhì)量。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

（1）本實(shí)用新型技術(shù)方案可實(shí)現(xiàn)多品種生產(chǎn)過程的一體化控制，品種轉(zhuǎn)型過程的安全、快捷控制。品種轉(zhuǎn)型過程不需要降量，可以維持設(shè)計(jì)最大量。同時(shí)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）本實(shí)用新型技術(shù)方案可有效控制聚合釜內(nèi)的結(jié)塊、爬桿現(xiàn)象，延長設(shè)備的使用周期；預(yù)計(jì)可延長使用1--2年左右，不用檢修聚合釜內(nèi)結(jié)塊和爬桿的樹脂。

（3）本實(shí)用新型技術(shù)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(nèi)在質(zhì)量和色度，同時(shí)降低了能耗。聚合一塔釜VAC含量從國標(biāo)≤0.08%，下降到≤0.04%以下。PVA色度小于5以內(nèi)，外觀手感良好。

（4）本實(shí)用新型技術(shù)方案降低了聚乙烯醇產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，擴(kuò)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(yīng)品種的聚乙烯醇產(chǎn)品的醇解度可以控制在指標(biāo)±0.5內(nèi)。

附圖說明

圖1 為本實(shí)用新型的聚合系統(tǒng)流程示意圖。

如圖1所示：1—甲醇溶劑進(jìn)料管線，2—VAC進(jìn)料管線，3—引發(fā)劑進(jìn)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(yù)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(diào)節(jié)閥a，21—聚合一釜液位調(diào)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(diào)節(jié)閥，25—氮?dú)饩彌_罐，26—水封加壓槽，27—脫鹽水管線，28—一塔液位調(diào)節(jié)閥，29—溶解甲醇管線， 30—聚合一塔加料樹脂混合器，31—聚合一塔出料混合器，32—濃度調(diào)節(jié)閥，33—去聚合二塔管線，34—水封液位、聚合壓力調(diào)節(jié)閥。

聚合一釜液位調(diào)節(jié)閥a開車時(shí)或醋酸乙烯、甲醇質(zhì)量差聚合率低時(shí)使用；聚合一釜液位調(diào)節(jié)閥b正常生產(chǎn)時(shí)使用。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型具體實(shí)施方式結(jié)合附圖作進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型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。該系統(tǒng)裝置主要設(shè)備及相互連接關(guān)系為：甲醇溶劑進(jìn)料管線（1）、VAC進(jìn)料管線（2）、引發(fā)劑進(jìn)料管線（3）連接至聚合預(yù)熱器（16），再通過聚合混合器（17）連接到聚合一釜（4）上；聚合一釜（4）內(nèi)安裝有聚合一釜攪拌器（18），聚合一釜（4）連接聚合一釜樹脂泵（6），再連接至聚合二釜（7），聚合二釜（7）內(nèi)安裝有聚合二釜攪拌器（23），聚合二釜（7）連接至聚合二釜樹脂泵（9），通過聚合二釜出液混合器（30）連接到聚合一塔（10），聚合一塔（10）上端通過聚合一塔餾出冷凝器（11）、聚合一塔餾出槽（12）與聚合一塔餾出泵相連接；聚合一塔（10）下端通過一塔液位調(diào)節(jié)閥（28）連接至聚合一塔釜泵（14），最后連接至聚合一塔釜加料樹脂混合器（31）、濃度調(diào)節(jié)閥（32）和PVAC儲槽（15）；聚合一釜（4）有聚合一釜夾套（19），聚合二釜（7）有聚合二釜夾套（22），聚合一釜（4）和聚合二釜（7）的上端分別通過聚合一釜逆流冷凝器（5）、聚合二釜逆流冷凝器（8）與氮?dú)饩彌_罐（25）、水封加壓槽（26）相連接，脫鹽水管線（27）通過水封液位、聚合壓力調(diào)節(jié)閥與水封加壓槽（26）相連接，溶解甲醇管線（29）與一塔液位調(diào)節(jié)閥（28）管線相連接。

該裝置調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括：聚合一釜液位調(diào)節(jié)閥a（20），聚合一釜液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)b（21），聚合二釜液位調(diào)節(jié)閥（24），濃度調(diào)節(jié)閥（32），水封液位、聚合壓力調(diào)節(jié)閥組（34）。聚合一釜樹脂泵（6）通過管線經(jīng)過聚合一釜液位調(diào)節(jié)閥a（20）與聚合一釜（4）相連；聚合一釜樹脂泵（6）通過管線經(jīng)過聚合一釜液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)b（21）與聚合一釜（4）；聚合二釜樹脂泵（9）通過管線經(jīng)過聚合二釜液位調(diào)節(jié)閥（24）與聚合二釜出口管線相連；聚合二釜樹脂泵（9）通過管線經(jīng)過聚合二釜出液混合器（30）與聚合一塔（10）相連接；濃度調(diào)節(jié)閥（32）與溶解甲醇管線（29）和聚合一塔釜送出樹脂混合器（31）相連接；脫鹽水管線經(jīng)過水封液位、聚合壓力調(diào)節(jié)閥（34）與水封加壓槽（26）相連。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(diào)節(jié)閥a,用于開車時(shí)或醋酸乙烯、甲醇質(zhì)量差聚合率低時(shí)使用；聚合一釜液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)b，正常生產(chǎn)時(shí)使用。

本技術(shù)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(fù)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(jī)及減速機(jī)來帶動攪拌的運(yùn)轉(zhuǎn)。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(shè)計(jì)上一般都采用框式平底聚合釜，固定轉(zhuǎn)速，生產(chǎn)高粘度的樹脂時(shí)會造成攪拌軸向有自聚結(jié)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(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)會對聚合釜進(jìn)行清洗，本技術(shù)方案攪拌采用變頻電機(jī)，能夠在生產(chǎn)不同粘度的產(chǎn)品時(shí)，有效的調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速，改變剪切應(yīng)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(hù)設(shè)備，延長設(shè)備的使用周期。尤其是對于易產(chǎn)生結(jié)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(jié)塊和“爬桿效應(yīng)”的發(fā)生。

本技術(shù)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(zhuǎn)速1460r/min,電機(jī)功率15KW,減速機(jī)速比14.62,減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速1470r/min,電機(jī)功率22KW,減速機(jī)速比20.07,減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速73rpm。此類樹脂泵樹脂泵的特點(diǎn)是，可以根據(jù)PVAC溶液不同配比、不同聚合率、不同粘度，調(diào)節(jié)樹脂泵內(nèi)部間隙保證安全輸送，溶液粘度可以從500cp---20000cp.同時(shí)在原工藝的基礎(chǔ)上，將聚合釜液位內(nèi)回流控制改為外回流和調(diào)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(diào)節(jié)，調(diào)頻電機(jī)控制用于高粘度和特殊產(chǎn)品控制。這樣使得聚合反應(yīng)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(yīng)不同時(shí)，調(diào)節(jié)方式不變易發(fā)生爆聚的情況。

本技術(shù)方案，新增聚合加料混合器它的作用是：使進(jìn)料VAC、甲醇、引發(fā)劑充分混合后進(jìn)入聚合一釜，進(jìn)行反應(yīng)，便于反應(yīng)均勻，放熱平穩(wěn)，不易出現(xiàn)局部自聚現(xiàn)象。

本技術(shù)方案，新增一塔加料樹脂混合器，它的作用是：可以讓二釜PVAC樹脂溶液與稀釋甲醇、未反應(yīng)的VAC充分的混合，有利于聚合一塔的分離。

本技術(shù)方案，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(nèi)，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(zhì)量，同時(shí)便于生產(chǎn)醇解度不同的多品種。

本技術(shù)方案，新增溫水系統(tǒng)，其作用是聚合釜夾套通入熱水維持聚釜中物料的反應(yīng)溫度，縮短生產(chǎn)合格PVAC的時(shí)間，同時(shí)可以穩(wěn)定反應(yīng)溫度和反應(yīng)過程，提高PVA的內(nèi)在質(zhì)量。

本技術(shù)方案，新增聚合加壓系統(tǒng)，包括氮?dú)饩彌_罐、水封加壓槽等設(shè)備，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，系統(tǒng)有氮封、水封設(shè)計(jì)，增加了聚合過程的安全性，同時(shí)可以將聚合系統(tǒng)內(nèi)副反應(yīng)生成的乙醛從水封槽帶到乙醛水槽進(jìn)行回收，有利于提高產(chǎn)品PVA的質(zhì)量。