聚乙烯醇工程

聚乙烯醇工程

§5—1 聚乙烯概论

聚乙烯醇是一种水溶性的高分子化合物，它是由德国化学家海尔曼和斯陶丁格在1924年发现的。1938年由日本人樱母一郎等开发的维尼纶纤维的原料。第二次世界大战后，聚乙烯醇工业在日本得到了迅速的发展。

我国从50年代后期开始研究，64年从日本可乐丽公司引进第一套万T PVA装置。目前国内已有十多家大中型装置，具有相当规模的生产能力。

聚乙烯醇一向以作维尼纶纤维的原料而著称，但近年来由于其他性能优良纤维的竞争，在国外PVA用作纤维的生产比例越来越小，但由于PVA本身具有若干优点，它在非纤维方面的用途日益广泛。例如：在再纺织工业中作为浆料，在造纸工业中作颜料粘合剂的表面上胶，作为纸、纸板、木材等的粘合剂，作为乳化剂、改良剂、淬火剂等。在军工生产和民用工业（如化妆品、电影、电视）中都不同程度地使用了PVA。

§5—2 装置概况及生产特点

这套装置由日本可乐丽公司引进，年产45000T PVA。生产能力在国内外都是较大的，其工艺路线、设备和仪表的选型等，也是先进的。

PVA以醋酸乙烯为原料。醋酸乙烯经聚合反应而生成聚醋酸乙烯，聚醋酸乙烯还必须经过第二步反应——醇解才能变成PVA。由于PVA生产的两步反应法而构成了若干生产特点：

1、以AIBN为引发剂。甲醇为溶剂的连续式溶液聚合。这使得PVA 的大规模工业生产成为可能。但由于聚合反应及聚合物的若干特点。要求醋酸乙烯的质量尽可能稳定，供给量也尽可能稳定为好。

2、低硫醇解法。该方法在大规模工业生产中使用，是以皮带式醇解

机的发明为条件的，该方法的优点是NaOH消耗量大大减少。同时，副产物NaOAC也显著减少。因而省去了从NaOAC中回收醋酸的这部分工程。低硫皮带式醇解是近20年来PVA生产中的一项重大改革。

3、通过低硫醇解生成的PVA结果致密，粉末飞散少，混入醇解解废液的微小颗粒也较少。但由于致密化给聚乙烯醇的干燥和醋酸钠的洗涤带来困难，干燥机和水洗设备等设计，就具有适应这一变化的特点。

4、由于PVA作为抽丝原料，质量要求很高。因此在整个生产过程中，大量使用不锈钢设备和不锈钢管道等。

以上是聚乙烯醇车间在生产上的几个主要特点。

聚乙烯醇车间在生产过程中与各车间的联系（参见界区内外关联图），原料来自醋酸乙烯车间，水洗后的PVA送化纤分厂原液车间。公用工程与循环水、软水站、空压站、供热站、污水车间等关联。

车间内生产流程工段有：聚合→醇解→水洗。

辅助工段有：回收、冷冻空压、药调、三废。

各工段的关系是：

聚合：将VAC聚合为聚醋酸乙烯（PVAC）。

醇解：将醋酸乙烯醇解为聚乙烯醇（PVA）。

水洗：用水洗去PVA中的甲醇（MeOH）、醋酸甲脂（MeOAC）、醋酸钠（NaOAC）等。水洗后的PVA送化纤原液作抽丝原料。

回收：回收甲醇和醋酸。醋酸送醋酸乙烯车间用。

药调：为聚合工段制聚合引发剂（AIBN）、阻聚药（HQ、PBQ）、分别防止剂（ND）,为醇解配制NaOH溶液。

冷冻空压：为车间各工段提供冷媒（30%的MeOH水溶液）、仪表用空气、杂用空气、事故用氮气等。

三废：将聚合、回收来的低沸点化合物（乙醛、醋酸甲脂、巴豆醛等）以及醇解来的一些固体废物再焚烧炉中烧却，将各工段来的废水（含微量醋酸、甲醇等）用NaOH中和后排放到污水处理场。

§5—3 生产主流程简介

一、聚合工段

该工段有两个系列（指第一聚合釜、第二聚合釜、第一精馏塔等主要设备）。

将VAC、MeOH、AIBN加入第一聚合釜。AIBN作为引发剂，MeOH作为溶剂，VAC发生以下反应。

VAC是低分子有机物，通过聚合反应变成高分子化合物，只有高分子化合物才能作为抽丝原料。在第一聚合釜出口的聚合率一般在25～30%。聚合釜为一圆筒，内有一偏心框式搅拌机。物料由第一聚合釜出来后进入第二聚合釜，继续聚合反应，第二聚合釜出口聚合率一般控制在63±2%。从第二聚合釜出来的物料成分有聚合物、单体（VAC）和溶剂MeOH，将此物料加入第一精馏塔，将单体和聚合物分离，塔底部是聚合物（PVAC）的甲醇溶液，浓度为33±1%，塔顶是单体和MeOH，需要进入另外的精馏塔进一步分离。

为了保证PVA的质量和生产的稳定，对原料VAC有几项要求：活性度作为质量的一个综合指标，要求在11分30秒以内，VAC中的杂质以醛类（乙醛、丁烯醛等）和水水PVA质量影响较大。醛的影响是在聚合反应中发生链转移反应，使聚合物分子量降低，分子量分布也有所变化，同时，由于醛的羰基引入聚合物主链，容易引起产品发黄。水主要对后面的醇介反应产生影响，使NaOH消耗量增加，生产不易稳定。

生产中PVA的聚合度以成品PVA分析为准，一塔底部出来的PVAC聚合度分析值只作参考。聚合度控制用调整聚合釜MeOH配比的方法进行。

聚合率用AIBN添加量控制，也可物料在聚合釜的停留时间进行调节来控制。

二、醇介工段

该工段共四个系列。将PVAC中的甲醇溶液和NaOH溶液加入混合机中进行充分混合，然后流到醇介机的皮带上，在皮带机的输送过程中，

由于PVA的析出而固化，形成一种有弹性的板状物，醇介反应如下：醇解机皮带上生成的板状物PVA送入第一粉碎机，粉碎成条状，然后进入第二粉碎机，粉碎成片状。片状PVA再进入螺旋压榨机，将PVA中含有的部分MeOH、MeOAC溶液分离出来，经压榨机后的PVA进入圆筒干燥机，用蒸汽从夹套进行加热，进一步出去MeOH和MeOAC。在干燥的同时，继续发生醇解反应，使PVA中残存醋酸根降低，经干燥的PVA用空气压送进入水洗PVA料仓，干燥机出口PVA应合乎以下主要指标：聚合度1750±50，着色度88%以上，残存醋酸根0.15%以下。

三、水洗

该工段有两个系列。

PVA用空气压送入分级器，PVA中的微粉被分离后，进入传送式计量加料机，计量后的PVA加入浸渍槽，在浸渍槽中，通过搅拌与温水（30℃）混合，物料停留约20分钟后进入膨润槽，在膨润槽内再充分停留（约40分钟），膨润了的PVA再加到网状传送式的洗涤机上，用浓度较低的醋酸钠水溶液淋洗，洗涤后的PVA加入离心机脱水，经脱水后的PVA用空气压送去化纤原液。

水洗后的PVA要求NaOAC含量为0.22%，水含量为41%。

四、回收

回收工段由12个精馏塔和三个分解塔组成。由于该工段流程复杂，