VAE 裝置工藝設計及展望

設計技術(shù)石油化工設計Petrochemical Desi2014,31(4)6~8VAE裝置工藝設計及展望陳茂春,高聳,丁文有,楊學(xué)軍(中國石化工程建設有限公司,北京100101)摘要:簡(jiǎn)要介紹了VAE乳液的聚合原理及產(chǎn)品的基本應用情況,并對VAE主裝置工藝設計流程,裝置污水預處理工藝流程進(jìn)行了闡述;以提高VAE產(chǎn)品品質(zhì)和提升VAE裝置技術(shù)指標為主要研究方出了優(yōu)化聚合條件等生產(chǎn)技術(shù)建議。關(guān)鍵詞:ⅤAE乳液聚合原理工藝說(shuō)明污水預處理醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(以下簡(jiǎn)稱(chēng)VAE乳并展望其未來(lái)硏究與應用。液)是乙烯共聚物中的重要產(chǎn)品,是以醋酸乙烯(以下簡(jiǎn)稱(chēng)ⅤAC)和乙烯單體為基本原料,與其它1ⅴAE乳液聚合原理輔料通過(guò)乳液聚合方法共聚而成的高分子乳液。VAE乳液以非均相乳液聚合理論為反應原VAC含量通常在70%~95%。理,即以水為介質(zhì),按膠束機理生成彼此孤立的乳VAE乳液于1965年由美國空氣產(chǎn)品公司首膠粒,在膠粒中進(jìn)行自由基加成以生成產(chǎn)物的聚創(chuàng )。最初產(chǎn)品用于紙張涂層和制造乳膠漆,隨后合方法。反應共分為乳膠粒生成、乳膠粒生長(cháng)和開(kāi)發(fā)出一系列ⅤAE乳液新品種。其它一些公司,聚合完成三個(gè)階段如 Reichhold chem.(譯為雷華德公司), Du pont,在反應開(kāi)始前,乳化劑濃度大于臨界膠束濃National starch等陸續開(kāi)發(fā)出各種用途的ⅤAE乳度后,乳化劑一部分以單體分子形式溶解在水中液,應用領(lǐng)域不斷擴大,VAE乳液的生產(chǎn)得到迅速而另一部分形成膠束。單體在攪拌作用下被分散發(fā)展。成單體珠滴,由于乳化劑的增溶作用,部分單體珠VAE乳液具有優(yōu)良的綜合性能,被廣泛用于滴被吸收到膠束中,形成增溶膠束。復合包裝材料、卷煙等粘接及水泥砂漿改性、建筑當水溶性的引發(fā)劑加入到系統中以后,引發(fā)防水、涂料等建筑行業(yè):它具有良好的機械性能和劑在水相中分解出自由基。當自由基擴散進(jìn)入增穩定性較高的粘度,能粘結聚氯乙烯等難粘結的溶膠束后,就在其中發(fā)生聚合反應,生成大分子材料,被廣泛用于膠粘劑領(lǐng)域;由于乳液薄膜耐鏈,生成乳膠粒。隨著(zhù)生成越來(lái)越多的新乳膠粒水、耐堿且彈性好,對紫外線(xiàn)穩定,耐侯性好,在涂越來(lái)越多的乳化劑從水相吸附到膠粒表面,而溶料領(lǐng)域得到了廣泛應用:AE乳液又是一種綠色解在水中的乳化劑不斷減少,使膠束乳化劑量減織物,同樣在織物加工、紙加工、建筑領(lǐng)域也有應少,部分膠束被破壞,致使膠束數目越來(lái)越少,最用。終膠束消失。這一過(guò)程稱(chēng)為乳膠粒生成階段我國VAE乳液工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展較晚。北京引發(fā)劑繼續在水相中分解出自由基,因為乳東方有機化工廠(chǎng)和四川維綸廠(chǎng)從美國雷華德公司中國煤化工引進(jìn)技術(shù)和關(guān)鍵設備,最早于1988年和1991年建CNMHG年畢業(yè)于四川大學(xué)化學(xué)工成生產(chǎn)裝置投產(chǎn);由于VAE乳液是以水為基礎的程與工藝專(zhuān)業(yè),碩士,專(zhuān)業(yè)副總工程師,高級工程師水性基料,無(wú)毒無(wú)味,是綠色環(huán)保產(chǎn)品,在越來(lái)越長(cháng)期從事石油化工工藝設計工作,主要從事合成橡膠重視環(huán)保和健康的今天,VAE乳液的市場(chǎng)將日趨與原料裝置工藝設計工作。聯(lián)系電話(huà):010擴大。因此有必要研究ⅤAE生產(chǎn)裝置工藝設計,84876838:E-mail:chenmo@@sei.com.cn204年第4期(第31卷)陳茂春等,MAE裝置工藝設計及展望膠粒的數目要比單體珠滴的數目多得多,所以自應器中加入乙烯,使之反應并升壓至第一壓力由基主要向乳膠粒中擴散,并在乳膠粒中引發(fā)聚點(diǎn),之后停止乙烯加入。反應器壓力升到第一壓合,使得乳膠粒不斷長(cháng)大。在乳膠粒中單體被消力點(diǎn)后,向冷卻水系統中加入低壓蒸汽升溫,保耗,單體的平衡不斷沿著(zhù)單體珠滴→水相→乳膠持一定溫度的冷卻水在系統中循環(huán),給物料加熱粒方向移動(dòng),致使單體珠滴中的單體逐漸減少直到初始反應溫度。然后,反應開(kāi)始計時(shí),用泵以到單體珠滴消失。由膠束耗盡直至單體珠滴消定的速率向反應器加入引發(fā)劑,幾分鐘后連續失,這段時(shí)期稱(chēng)為乳膠粒長(cháng)大階段。加入ⅤAC,并在規定時(shí)間內將ⅤAC加完。隨著(zhù)由于單體珠滴消失了,在乳膠粒中進(jìn)行聚合引發(fā)劑的不斷加入,反應溫度不斷升高,反應壓反應只能消耗自己貯存的單體而得到補充。所以力亦隨之升高,直到反應溫度達到全冷溫度的設在乳膠粒內的粘度越來(lái)越高,反應速率越來(lái)越慢,定點(diǎn),這時(shí)冷卻水系統開(kāi)始進(jìn)入全冷狀態(tài)。當達這個(gè)階段稱(chēng)為聚合完成階段。到引發(fā)劑溫度控制設定點(diǎn)時(shí),控制引發(fā)劑加料泵調節引發(fā)劑加入量以維持反應溫度在設定值,并2ⅴAE裝置工藝設計控制連續加入乙烯,維持反應壓力在第二壓力設2.1VAE裝置工藝流程簡(jiǎn)介(見(jiàn)圖1)定點(diǎn)。當反應時(shí)間計時(shí)到50%時(shí),停止向反應器VAE裝置采用間歇過(guò)程生產(chǎn)VAE乳液,為了加乙烯,并設定系統壓力為反應壓力的第三壓力平緩間歇過(guò)程乙烯用量變化對壓縮機負荷的沖點(diǎn),以便當反應壓力逐步降低到第三壓力設定點(diǎn)擊,裝置內設緩沖用的乙烯貯罐。純度為99.9%之后,繼續加乙烯。當反應時(shí)間計時(shí)結束,且引的乙烯氣經(jīng)乙烯壓縮機升壓后進(jìn)入乙烯貯罐發(fā)劑泵加入速率自動(dòng)上升至設定值時(shí),將其加人備用速率提高至100%,同時(shí)冷卻水系統設定水溫為首先,泵將配制好的初始表面活化劑打入反熟化溫度。經(jīng)過(guò)結束周期的熟化過(guò)程后,停止向應器中,再用泵向反應器中加人定量的初始ⅤAC反應器的各種加料,反應器攪拌器、反應器循環(huán)(純度為99.5%)。隨后啟動(dòng)反應器循環(huán)泵,反泵停止運轉后,利用反應器內部余壓,將物料壓應器攪拌器開(kāi)始反應,系統循環(huán)開(kāi)始。隨后向反人脫泡槽。廢氣乙烯貯罐乙烯壓縮機乳化劑脫泡槽成品貯槽VAC反應器循環(huán)冷卻式過(guò)濾器冷卻水回水轉鼓過(guò)濾器冷卻水乳液冷卻器灌裝站冷卻水上水∈低壓蒸汽圖1VAE裝置流中國煤化工CNMHG進(jìn)入脫泡槽物料的尾氣中乙烯含量在92%以系犰回嘆具中時(shí)乙烯。上,且含有少量VAC和水。尾氣經(jīng)減壓閃蒸至汽脫泡槽底的乳液依要求加入添加劑后,經(jīng)鼓液分離器,夾帶出的少量液體被分離后送回脫泡式過(guò)濾器和籃式過(guò)濾器二級過(guò)濾,再經(jīng)乳液冷卻槽再利用,分離的尾氣送入火炬系統或尾氣回收器冷卻,最后送至成品貯槽中貯存。每一個(gè)成品石油化工設計2014年第4期(第31卷貯槽一般貯存6~8釜乳液,當進(jìn)滿(mǎn)成品乳液后,特點(diǎn)是固含量高、污染物(以COD表示)濃度高,依分析結果再進(jìn)行調制,分別加入緩沖劑、殺菌不能滿(mǎn)足工廠(chǎng)污水處理場(chǎng)的入口指標,需要在裝劑、引發(fā)劑等,制成合格產(chǎn)品。已合格的成品VAE置內進(jìn)行預處理。膠乳用泵送到自動(dòng)灌裝站進(jìn)行包裝,得到桶裝的ⅤAE裝置污水預處理流程如圖2所示產(chǎn)品ⅤAE乳液自裝置來(lái)的污水先進(jìn)污水調節池,進(jìn)行均質(zhì)2.2VAE裝置主要工藝參數化和緩沖處理。然后把污水用泵送至絮凝反應反應壓力:5.5~6.0MPa(絕);器,通過(guò)管式混合器與混凝劑、絮凝劑充分混合發(fā)反應溫度:77~81℃;生反應,然后進(jìn)入氣浮機。在氣浮機內,污水中的乙烯貯罐壓力:13.5MPa(絕);懸浮固體經(jīng)脫穩后形成絮體并粘附在氣泡上形成冷卻后產(chǎn)品溫度:40~45℃。浮渣,由刮渣機刮至污泥池,比重比水大的固體顆2.3AE裝置污水預處理流程簡(jiǎn)述粒沉到底部形成污泥。溶氣氣浮機出水中的大部自ⅤAE裝置區排出的洗釜水、包裝過(guò)濾器沖分懸浮物被去除,在滿(mǎn)足接口排放水質(zhì)指標后排洗水、設備清洗水等污水中含有細小乳膠顆粒,其至全廠(chǎng)性污水處理場(chǎng)?；炷齽┛諝庑跄齽┭b置污水污水去污水處理場(chǎng)污水調節池絮凝反應器溶氣氣浮機污泥污泥離心脫水機污泥泥濃罐污泥污泥池圖2VAE裝置污水預處理流程示意溶氣氣浮機排岀的污泥及浮渣排至污泥池,度,使膠乳穩定性好,凝膠少;經(jīng)污泥提升泵提升至污泥濃縮罐進(jìn)行重力脫水。2)增加尾氣回收流程,減少乙烯損失。上清液排至污水調節池,罐底泥水混合液則由污3)研究在反應中引入第三單體,如丙烯酸類(lèi)泥輸送泵送至離心脫水機?；旌弦豪秒x心機高形成多元共聚乳液,提高ⅤAE乳液的耐水性、耐速旋轉產(chǎn)生的離心力進(jìn)行固液分離,脫水后的泥擦性等性能餅經(jīng)過(guò)螺旋輸送器輸送至污泥斗儲存并外運,濾4)研究通過(guò)外加增粘劑、增塑劑等來(lái)改變后液則排至污水調節池。VAE乳液性能,使其粘接性更強,耐水性更好。3VAE未來(lái)研究與應用展望4結語(yǔ)未來(lái)ⅤAE生產(chǎn)技術(shù)還應加強優(yōu)化ⅤAE反應ⅤAE乳液是以水為基礎的水性基料,無(wú)毒無(wú)條件、引進(jìn)第三單體共聚改性ⅤAE等方面的研味,是綠色環(huán)保產(chǎn)品,其市場(chǎng)將日趨擴大。究,主要著(zhù)重點(diǎn)如下。中國煤化工勻相乳液聚合,乙烯在1)優(yōu)化ⅤAE聚合條件,研究提高反應壓力,乳CNMHG一般工廠(chǎng)采用間歇法增加高分子鏈中乙烯鏈段,提高ⅤAE膠乳粘度,生產(chǎn),主要流程包括助劑配制、乙烯壓縮、聚合、后提高其成膜柔性;研究采用不同的乳化劑體系,優(yōu)處理、污水預處理。VAE的生產(chǎn)技術(shù)還需要研究化乳化劑初始深度,使聚合反應轉化率高,乳液殘強化,主要方向為優(yōu)化聚合條件、引入第三單體共留ⅤAC少,提高產(chǎn)品穩定性;研究合適的反應溫聚、外加增粘劑等。