张伦斌（兰太实业股份有限公司，内蒙古 阿拉善盟 750336）

氯化聚乙烯生产优化氯化工艺控制技术

张伦斌
（兰太实业股份有限公司，内蒙古 阿拉善盟 750336）

介绍了氯化聚乙烯生产过程，针对氯化反应时间长、设备利用率低等问题提出了具体改进措施，优化了工艺控制和可操作性，为CPE产能的充分发挥提供了成熟的经验，对降低生产成本，提高经济效益具有一定的指导作用。

氯化聚乙烯；关键环节；优化方法；效益

氯化聚乙烯是高密度聚乙烯（HDPE）与氯气经自由基氯化反应制得的一种高分子材料，其英文名为chlorinated polyethylene，简称为CPE。生产方法主要是酸相法和水相法。目前，国内氯化聚乙烯（CPE）生产企业有99%是采用水相悬浮法生产工艺，总反应方程式：nCl2＋（CH2CH2CH2）n→n（CH2—CH2—CHCl）＋nHCl。随着市场管材和型材需求量的日益增大，CPE需求量相应攀升。但是生产CPE的企业，产能不能充分发挥到最大化，严重影响企业的效益和成本，甚至供不应求直接影响企业的信誉度。通过十几年氯化聚乙烯水相悬浮法生产工艺的实际探索和生产经验，总结出缩短氯化反应时间，优化工艺控制，达到提高设备利用率的方法，彻底解决了困扰企业产能发挥这一难题，为同行业产能扩大，提高经济效益，满足市场需求提供了借鉴。

氯化聚乙烯产品生产的关键环节采用水相悬浮法简要工艺流程图见图1。

图1 氯化聚乙烯生产工艺流程

由上图看出，除氯化反应为复杂的有机取代反应外，其他后工序都是简单的物理分离过程和酸碱中和处理。产品内在质量的优劣关键取决于氯化反应过程。既要保证产品质量，满足市场要求，又要提高设备利用率，从关键环节入手，总结出了缩短氯化反应时间，优化工艺控制的5种方法。

1 回收蒸汽冷凝水做氯化反应的溶剂

根据HG/T2704-2010行业标准，CPE产品水分含量≤0.4%，这就要求必须有干燥装置处理。沸腾流化床通过热风与CPE传质传热除去水分，而热源一般是蒸汽，传热后产生的冷凝水回收，用热水泵送入氯化反应釜内作为反应的溶剂，每天节约原水56 t，年节约水费6.05万元（按300天，3.6元/t计），同时节约了蒸汽用量，节省氯化升温时间，取得了一定成效。

1.1 节约蒸汽用量

以12 500 L的反应釜为例：用25℃水作为溶剂加入8 500 kg，升温到70℃，釜重8 900 kg，HDPE比热容估算为0.55 kcal/kg·℃，投料量1 650 kg，反应釜比热容估算为0.3 kcal/kg·℃，热效率若以70%计，取蒸发潜热为565 kcal/kg，每天用冷凝水56 t，即使用6.5釜冷凝水（其他反应釜用蒸汽），节约的蒸汽量：

升温过程必须的总热量 Q=QHDPE＋Q水＋Q设备= 543 487.5（kcal）

升温过程节约蒸汽量：W=543 587.5/（565×0.7）=1 374.18（kg/釜）

1.2 节省氯化升温时间

为减少热量转移，反应釜内加入冷凝水过程中，保持夹套内温度恒定，投加原料后悬浮液平均温度为68.4℃，盖好人孔盖后温度已达到70℃以上。而加入常温水时，从25℃升温至70℃，平均每分钟温度上升0.76℃，时间约34 min。2015年6月8日—22日统计10批次升温时间，见表1。

表1 升温时间统计表

另外，搪瓷温度与冷凝水温度之差小，消除了瓷釉应力变化，有效保护了搪瓷，延长了搪瓷设备的使用周期。

2 降低通氯的起始温度

反应釜内通氯气时温度最初定为80℃，后经反复摸索调试，第一次调整到75℃，CPE产品性能没有受到影响。在此基础上进行第二次调整，将通氯温度调到70℃，根据反应过程出现的问题，通过调整助剂用量、原料量，改变瞬时通氯量、前赶气等方法进行多次跟踪反复试验，主要表现在通氯初期（70 ～ 84℃）反应压力上升较快。针对这一现象，将瞬时通氯量分为2段：第一段（70 ～77℃）瞬时通氯量为第二段（77 ～84℃）的65%（也受固液比影响），解决了因反应压力快速上升而在操作上随意降低瞬时流量的问题，产品内在质量也没有受到影响。2次温度直降10℃，节约升温时间约13 min，节约蒸汽305.4 kg/釜。

3 增大升温、恒温阶段瞬时流量，缩短通氯时间

依据客户对CPE质量不同的要求，采取对症下药的方式。在保证产品质量符合行业标准、生产运行安全稳定的前提下，对不同厂家原料，在工艺控制方面采取3种措施：一是以客户对产品质量的要求，选用厂家原料；二是在升温阶段将通氯量调整为总通氯量的76.5% ～79.0%，通氯时间由165 min缩短到140 min；三是增大恒温阶段的瞬时通氯量（反应压力≤0.55 MPa），将原来恒温通氯时间110 min以上调整为90 min，整个通氯全过程仅用了3.83 h，比原来缩短了45 min。

4 用热风输送原料，降低固液温差

利用氯化、中和降温循环回水的温度，通过翅片换热器将引风机进口风加热到32 ～36℃，特别在冬季效果明显，未加热的原料投入反应釜内，釜内温度平均降低11℃，加热后的原料投入到反应釜内，其温度平均降低6℃，消除了固液5℃的温差，提高了设备有效利用率。

5 提高出料温度，缩短清釜时间

氯化反应结束后进行降温操作。为提高生产效率，出料温度由以前的80℃以下提升到85℃以下。仅仅5℃之差，节约降温时间15 min之多。另外给操作人员配备了隔热工服，用空气置换，氯气检测仪检测釜内氧含量达标后，专人监护，釜内检查搪瓷并清理粘结料皮。该项工作节省时间25 min以上。

6 效益分析

6.1 节省时间产生的效益

对一个生产周期的氯化工序，累计缩短生产时间1.95 h[34+13+45+25=117（min）]。在设备正常的情况下，原每釜生产周期8 h计算，每天节约时间5.85 h（1.95 h/釜×3釜/d计）用于生产第4釜产品，一年节约的时间多生产290釜，全年有效生产时间以300 d计。每釜生产CPE产品2.58 t，增加产量2.58×290=748.2（t），剔除生产成本、管理成本等费用，净利润在14万元以上，同时设备利用率也得到了很大的提高。

6.2 单釜节约蒸汽产生的效益

在工艺方面，不断探索寻找节源增效的方法，想方设法调整工艺控制参数，在稳定产品质量的同时取得直接经济效益。

每釜节约蒸汽：1 374.18+305.4=1 679.58（kg）

全年节约蒸汽量：1679.58×6.5×300=3275181（kg），约3 275.181 t。

节约资金约133×3 275.181=435 599.073（元），按回收56 t冷凝水、当地蒸汽价格133元/t计算，单台反应釜一年创造效益约57万元。

由此可见，对氯化反应的关键环节采取各种有效措施加以优化和工艺控制，取得的成效显而易见，希望对生产CPE的企业，无论从降本增效、工艺控制，还是产品质量的稳定方面起到了抛砖引玉的作用。

Optimization of chlorination process control technology

ZHANG Lun-bin
（Lantai Industrial Co.,Ltd.,sodium branch，Alxa 750336，China）

This paper introduces the production process of chlorinated polyethylene chloride，for long reaction time，low utilization rate of equipment problems and puts forward some concrete improvement measures，optimize the process control and operation，provide a mature experience and give full play to CPE capacity，to reduce production costs and increase economic benefits has a guiding role.

chlorinated polyethylene；key link；optimization method；benefit

TQ325.1+2

B

1009－1785(2017)01-0009-02

2016-11-14