[其他]常壓沸騰化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)加壓工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86106263
• 申請(qǐng)日: 1986-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN86106263A
• 公開（公告）日: 1988-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈有光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州維尼綸廠
• 主分類號(hào): B01J3/00
• 分類號(hào): B01J3/00
• 代理公司: 甘肅省專利服務(wù)中心
• 代理人: 李新林

本發(fā)明用于化學(xué)工程中對(duì)常壓沸騰化學(xué)反應(yīng)體系實(shí)施加壓。

目前醋酸乙烯溶液聚合系以偶氮二異丁腈（AZN）為引發(fā)劑，以甲醇為溶劑，以醋酸乙烯為聚合單體，在沸騰溫度下進(jìn)行聚合反應(yīng)，要求控制聚合轉(zhuǎn)化率50±2%，聚合度1750±50，物料在聚合釜內(nèi)仃留時(shí)間為4～6小時(shí)，屬連續(xù)性生產(chǎn)，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

如圖所示：虛線柜外為原流程。引發(fā)劑AZN和甲醇，醋酸甲脂經(jīng)予熱器（1）予熱后進(jìn)入第一聚合釜（2），再送至第二聚合釜（3），聚合反應(yīng)在聚合釜內(nèi)進(jìn)行。聚合反應(yīng)熱由釜內(nèi)上升的物料蒸汽帶出分別進(jìn)入一釜冷凝器（4），二釜冷凝器（5），冷凝后液體仍回聚合釜，冷凝器尾氣處壓力為常壓。

因蘭州地區(qū)處高海撥地區(qū)，氣壓僅635m/mHg，造成系統(tǒng)沸點(diǎn)下降約5℃，亦即聚合反應(yīng)溫度下降5℃，致使反應(yīng)速度嚴(yán)重下降，定量計(jì)算需用化學(xué)動(dòng)力學(xué)積分式：

該反應(yīng)屬鏈反應(yīng)，有鏈引發(fā)，鏈增長(zhǎng)，鏈轉(zhuǎn)移，鏈終止四個(gè)過程、我們依據(jù)反應(yīng)機(jī)理推導(dǎo)出如下實(shí)用方程：

式中為聚合轉(zhuǎn)化率;

Kp為鏈增長(zhǎng)反應(yīng)速度常數(shù);

Ki為鏈引發(fā)反應(yīng)速度常數(shù);

Kt為鏈終止反應(yīng)速度常數(shù);

f為引發(fā)劑率;

B為引發(fā)劑用量。

據(jù)此式及反應(yīng)活化能數(shù)據(jù)可計(jì)算出在蘭州地區(qū)因溫度下降5℃，聚合反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至平原地區(qū)同類廠1.7倍，即該裝置生產(chǎn)能力下降1.7倍，聚合裝置若不改革，唯有多加2-3倍引發(fā)劑才能維持同樣的仃留時(shí)間t，僅此項(xiàng)費(fèi)用每年多耗26～29萬元。

地處高原氣壓為650m/mHg的某同行業(yè)廠的生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)了上述數(shù)據(jù)，該廠開車遇到極大困難，仃留時(shí)間延長(zhǎng)至十余小時(shí)，后為了維持生產(chǎn)，引發(fā)劑用量相當(dāng)于平原地區(qū)同類廠3～4倍，且反應(yīng)易發(fā)生爆聚，生產(chǎn)難以控制。

我們?cè)谘b置投產(chǎn)前提出對(duì)聚合反應(yīng)系統(tǒng)實(shí)施加壓，改常壓沸騰化學(xué)反應(yīng)體系為加壓沸騰化學(xué)反應(yīng)體系，其加壓數(shù)值為蘭州地區(qū)氣壓（635m/mHg）與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（760m/mHg）的差值760m/mHg-635m/mHg＝125m/mHg＝1.7M水柱。

加壓的目的意在恢復(fù)反應(yīng)溫度，保證反應(yīng)速度，從而保證了裝置生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，避免了昂貴引發(fā)劑的過量消耗。從而每年節(jié)約引發(fā)劑費(fèi)用26～29萬元。

加壓工藝技術(shù)方案有兩種：

圖1為水封槽加壓方案：將一釜冷凝器及二釜冷凝器的尾氣接管至緩沖槽（6），向緩沖槽中注入少許隋性氣體（如氮?dú)?N₂）以保持反應(yīng)裝置正壓，隋性氣體從水封槽（7）內(nèi)1.7米深的水層處徐徐排出后放空。水封槽設(shè)有幾處溢流口以便調(diào)節(jié)水封高度，以調(diào)節(jié)加壓數(shù)值。水封槽如在露天放置應(yīng)考慮保溫防凍，注入隋性氣體量不可過大以免改變水封槽內(nèi)液體實(shí)際比重造成壓力變化和波動(dòng)，此法價(jià)廉實(shí)用，可滿足一般工業(yè)裝置要求，我廠亦采用此法，使用數(shù)年效果較好，但系統(tǒng)壓力較圖2方案有少許波動(dòng)，因而在系統(tǒng)壓力恒定要求特別嚴(yán)格的場(chǎng)合，可用圖2技術(shù)方案。

圖2為壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)方案：一釜冷凝器尾氣及二釜冷凝器尾氣仍接管至緩沖槽，仍向緩沖槽內(nèi)注入少許隋性氣體，過量隋性氣體經(jīng)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)P/LT的調(diào)節(jié)閥排出，以保證系統(tǒng)壓力恒定。緩沖槽上設(shè)有安全閥（8）以利事故情況泄壓。

我廠投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)在遇到聚合前后工序出事故時(shí)，一旦希望降低聚合反應(yīng)速度，即可將水封槽內(nèi)的水放掉，這時(shí)系統(tǒng)由加壓變成常壓，聚合反應(yīng)速度立刻顯著減緩，這一方面證明了加壓工藝的必要性，又使生產(chǎn)中有了一個(gè)保障安全，防止爆聚的手段，而且根據(jù)聚合反應(yīng)的進(jìn)行情況，少許調(diào)節(jié)加壓的數(shù)值也可起到調(diào)節(jié)聚化轉(zhuǎn)化率合格的作用。

投產(chǎn)后我廠引發(fā)劑消耗均低于部頒0.88kg/T聚乙烯醇的標(biāo)準(zhǔn)：