聚合反应机静态混合器的延时冲洗改造

一、改造的理论基础

共聚甲醛是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线性聚合物, 共聚合反应遵循阳离子聚合机理。阳离子聚合反应具有不易控制, 反应条件苛刻, 再现性差等的特点。决定了对于聚甲醛聚合反应进行控制存在四大难题:

1. 聚合体系为非均相体系, 不易控制;

2. 聚合速率快, 聚合反应是一个动态的平衡, 数据重现性差发生问题, 很难追溯确定的原因;

3. 聚合反应条件苛刻, 对杂质很敏感, 外界干扰因素及助引发剂、微量杂质对聚合速率影响很大;

在聚甲醛的生产过程中, 经过称量的三聚甲醛、二氧五环、催化剂、丁缩醛, 按照PLC控制器内的配方控制。根据配方进入NY11 (静态混合器) 进行混合, 然后进入聚合机进行聚合反应。

由此可见, 静态混合器NY11能否稳定运行, 将会对聚合机的工况稳定和产品品质稳定产生深远的影响。

二、静态混合器结构介绍

由图1可以看出, 静态混合器NY11是物料进入聚合机的最后一道门户, 它负责把四种原料混合均匀, 从而使聚合机能更稳定的运行, 产出合格优质的聚甲醛粉料。因为四种物料都需同时进入混合器NY11中, 这就要求混合器NY11本身需要多个管接口、法兰接口。

对于三聚甲醛低于62°C会凝固并自聚而言, 为了保证物料在混合器NY11中不结晶凝固, 需要加装90℃热水系统, 这就使本就不大的混合器NY11四周管线接头密布, 即使熟练工人每次拆装操作都需2小时以上。而且还无法检验安装效果, 开车后出现原料泄漏现象也时有发生。

三、静态混合器运行中存在的问题以及对聚合反应的影响

静态混合器如混合不均匀则会造成聚合反应波动大, 产品分子量分布宽, 聚合反应转化率低。聚合反应不能正常进行, 生成低分子聚合物, 甚至没有反应造成熔融指数超高。因此, 静态混合器的混合效果对聚合的转化率有着积极的影响, 静态混合器的稳定运行有利于聚合机的稳定生产。但聚合机开停车是难免的, 这就在实际生产中存在以下问题:

1. 聚合机停车后, 静态混合器拆除清理困难, 时间把握不好, 容易引发次生事故

2. 聚合机开车前, 静态混合器安装困难, 备件消耗大, 采购周期长, 价格贵。

聚合机的短期停车, NY11拆装就是制约开车的主要因素, 拆装清理困难, 耗时太长。一般需要至少8个小时才能完成一次彻底清理和拆装作业。每拆装一次混合器NY11都要消耗大量备件。如NY11结构图中所示:713、714均为特质厚壁不锈钢短接, 催化剂和丁缩醛入口管上的背压阀每套进价高达1万元, 如图731、733、C1、C2、C3、C9每个活套头和法兰间的密封垫片为了保证物料不漏则只能使用一次, 混合器NY11的一套垫片造价为100元。

四、静态混合器的技改思路

NY11的作用是将聚合机各原料充分混合, 但是一旦遇到跳车或主动停车时都会在内部形成严重堵塞, 必须重新拆装清理。需要消耗大量人力和时间。NY11的稳定运行是聚合机稳定运行的基础。为了降低清理难度和节约开停车时间, 必须找到一种办法:在停车后30秒内, 将停留在NY11内部的聚合混合物冲洗干净, 而且要求所用试剂的冲洗量足够, 并且具有足够的溶解性。而在这么短的时间内要求达到冲洗目的, 只能从聚合的四种原料里选定:三聚易堵, 催化剂和丁缩醛量又太少, 只有二氧五环符合上述要求, 所以只能选定二氧五环作为冲洗剂。

五、静态混合器的技改过程

通过不断摸索, 我们找出了精制二氧五环特定范围内的含水量浓度下的最佳的冲洗时间和冲洗剂量。

由于启动冲洗时间与停车时间间隔超过50秒, 冲洗效果会基本丧失, 所以, 如果我们在停车后能尽早开始冲洗, 得到的效果就越好, 让二号喂料器在得到内部联锁停止信号后延时停下, 根据我们找出的特定浓度下二氧五环的最佳的冲洗时间和冲洗剂量, 设置延时时间, 就会达到最佳的冲洗效果。

根据联锁逻辑图, 将IES13包单元内喂料器联锁进行一系列改造, 并针对二氧五环喂料泵和IES13包单元内PLC进行一系列改造, 使得二氧五环喂料泵延时停泵90秒。改造后见 (逻辑图2) 。

改造之前, 来自聚合机或研磨的停车信号直接进WY11、WY12、WY13、WY14的KCM控制器, 因此四台喂料器电机会同时停机, 这样造成的结果就是停车后NY11全堵。

在二号喂料器WY12的KCM控制器停车输入信号之前加一个时间可调的延时继电器, 当来自聚合机或研磨的停车信号发出时, WY11、WY13、WY14会马上停车, 而WY12会根据预设的延时时间在延时90秒后再停车。及时有效的达到冲洗NY11的目的, 收到了极好的冲洗效果。

六、静态混合器的改造效果。

通过这一技改后, NY11停车冲洗效果明显:大幅节省开停车时间, 提高工作效率, 降低人员劳动强度。可见, 这一改造是成功的。

摘要：静态混合器NY11的稳定运行, 将会对聚合机的工况稳定和产品品质稳定产生深远的影响。聚合机停车后, 静态混合器拆除清理困难, 时间把握不好, 容易引发次生事故;聚合机开车前, 静态混合器安装困难, 备件消耗大, 采购周期长, 价格贵。应工艺要求在WY12的KCM控制器停车输入信号之前加一个延时继电器, 当来自聚合机或研磨的停车信号发出时, WY12会延时90秒后再停车, 以达到停车冲洗NY11的目的。

关键词：静态混合器,延时冲洗,二氧五环