装置凝聚剂硫酸替代磷酸的技术改造

1、高级技师专业论文化工操作工ABS装置凝聚剂硫酸替代磷酸的技术改造姓 名：张延涛申报等级：高级技师单 位：华锦集团日 期：2010年10月20日 ABS装置凝聚剂硫酸替代磷酸的技术改造华锦集团双兴公司摘要：ABS装置IM-ABS单元絮凝系统使用磷酸和硫酸镁作凝聚剂，磷酸根将在工艺废水中残留。虽然工艺废水经均化沉降和生化处理，但是磷酸根仍然在排放废水中存在，影响环境。本文对絮凝系统使用硫酸代替磷酸作凝聚剂的改造作了详细阐述，此改造既优化了物料的物性并未对工艺流程做大的改动，又充分利用了装置的空间位置，既起到环保作用，又降低了ABS成本。关键词：凝聚剂、磷酸、硫酸、改造、流程2双兴公司5万吨/年AB

2、S装置采用韩国新湖专利技术，包括IM-ABS单元和SAN单元，IM-ABS粉料生产能力为1.5万吨/年，SAN粉料的生产能力为3.65吨/年。ABS树脂采用IM-ABS乳液聚合和SAN悬浮聚合方法生产，工艺过程由原料配制、聚合、絮凝（SAN单元除外）、脱水、干燥、风送、掺混造粒及包装组成。絮凝是设法破坏乳液粒子在体系中的稳定性，促使其相互碰撞、聚集，增大粒子的体积，使其达到快速沉降。絮凝效果即絮凝颗粒的大小及其分布对脱水、干燥、输送、造粒等后处理过程的难易，以及最终产品ABS的机械性能都有影响。目前ABS装置絮凝工艺使用磷酸和硫酸镁作凝聚剂，使IM-ABS乳液在一定温度下破乳、凝聚，凝聚后的浆

3、液进入脱水系统，脱水后产生的废水含有磷酸根，对环境造成很大的影响。因此需要寻找可以替代磷酸的物质做凝聚剂。大庆ABS装置絮凝工艺使用醋酸和硫酸镁作凝聚剂，絮凝后的IM-ABS粉料抗氧化性能低，粒径大且不均匀，并且醋酸消耗量大。吉化ABS装置絮凝工艺使用硫酸和硫酸镁作凝聚剂，絮凝后的IM-ABS粉料抗氧化性能好（与双兴公司磷酸法相近），粒径分布较窄，筛分指标较好，便于干燥，但是对离心式脱水机负荷有影响和对设备材质要求苛刻。综合分析， ABS装置絮凝工艺应选用硫酸和硫酸镁作凝聚剂。一、改造对装置的主要影响因素1、对工艺流程的影响 使用硫酸替代磷酸做凝聚剂，是否需要对ABS装置原工艺流程做大的改动，

4、有多大的影响，是改造主要考虑的。双兴公司ABS装置絮凝工艺流程：(1) 脱盐水送到第一在线混合器与滤液循环水混合。(2) 混合后的浆液在第二在线混合器中，与蒸汽、硫酸镁、磷酸混合，然后送到第一絮凝罐。(3) IM-ABS浆液由进料泵经流量控制送入第一絮凝罐。(4) 在一定温度、液位控制下的第一絮凝罐的浆液溢流到第二絮凝罐。3（5） 絮凝后的浆液经振动筛，剔除絮凝块状物后送到浆液储罐。（6） 储罐浆液由脱水进料泵送到脱水单元。2、对工艺设备的影响 原工艺设备是否符合改造要求，新增设备的安装位置能否适合场地要求。硫酸作为絮凝剂，对设备及管线材质是否有要求。3、对自动控制系统（DCS）的影响 原有的

5、自动控制系统是否做大的改动，能否利用原有的控制系统完成操作。4、对产品性能的影响 不同凝聚剂的选用影响产品的热稳定性、物理机械性能等，对于后系统的脱水干燥等处理过程有一定影响。5、对生产的影响 该改造的施工方案，施工期，是否影响正常生产，也将做为主要考虑因素之一。二、改造方案1、技术方案使用硫酸作凝聚剂，双兴公司ABS装置絮凝工艺流程不需大的改变，只需增加一套硫酸加料系统（包括一台硫酸储罐、两台加料泵）、一套氢氧化钾溶液加料系统（包括一台氢氧化钾溶液储罐、两台加料泵）。但是考虑硫酸对设备的腐蚀性，原工艺设备、管线、仪表等改造使用316LSS材质（借鉴吉化ABS装置）。2、改造的工艺流程说明 改

6、造后的絮凝单元工艺流程与原流程基本相同，流程说明如下：（1） 脱盐水送到MX-301B（在线混合器）中并与滤液循环水相混合。（2） 混合后的浆液送到MX-302B（在线混合器）中，并与蒸汽、硫酸镁、硫酸混合，然后送到V-312B（第一絮凝罐）中。同时，IM-ABS浆液由P-325A/B泵经流量控制送入V-312B。（3）V-312B中的浆液被送到V-313B（第二絮凝罐）。（4）絮凝后的浆液经S-302B（振动筛），剔除絮凝块状物后送到V-314D4（浆液临时储罐）中；从S-302B分离出的块状物由S-303B（粉料破碎机）粉碎处理后也送到V-314D中。同时，在V-314D中与来自P-338

7、A/B的氢氧化钾进行酸碱中和。（5）V-314D中的絮凝浆液由P-326C/D泵送到V-314E（ 凝聚物料储罐）中，然后送到脱水单元。3、工艺设备(1) 设备主要特点本装置工艺介质具有高度危害腐蚀性，如浓硫酸、氢氧化钾溶液，设备材质选择要有针对性。稀硫酸介质系统采用316LSS材质，本装置设备均为低压设备。(2)絮凝系统改造共增设备21台（套），设备汇总表为下： 设备汇总表设备类型国内订货设备（台/套）国外订货设备（台/套）合计（台/套）备注容器在线混合器202絮凝罐202带2台搅拌储罐404带2台搅拌机泵离心泵505计量泵202其它振动筛101破碎机101搅拌器404总计21021（3）设

8、备布置：新增设备布置在ABS工艺楼东侧彩板房内，占地约150m2;更换材质的设备安装位置不变（设备规格没有改变）。4、自动控制改造部分依托原有ABS装置的DCS控制系统，对原有DCS控制系统进行扩容改造，所有重要工艺参数的监视、控制、操作、报警,均通过扩容改造后的DCS5系统来实现。改造部分新增主要控制回路2个，检测点约10个。并对重要操作参数进行越限报警或联锁。仪表的材质要依据接触的介质选定，与稀硫酸接触的仪表材质要选择316LSS。5、凝聚实验凝聚剂对ABS性能的影响凝聚剂种类冲击强度/（J.m）屈伸强度 Map断裂强度Map相对伸长率%熔融粘度Pa.S20-20硫酸镁36022047.1

9、39.922500氯化镁35021050.140.918480氯化钙27015050.043.016640硫酸铝42020046.539.815540硫酸48025046.238.615450实验方案：（一）、用磷酸和硫酸镁作凝聚剂（装置现使用的凝聚剂、凝聚釜中胶乳浓度约15%）实验方法：1. 称取磷酸（85%）17.176克。2. 称取硫酸镁溶液（16%）138.40克。3. 称取IM-ABS胶乳（39%）1516克。4. 向洁净的烧杯中加入规定量的2915.65克精制水，然后搅拌并加热到9095。5. 将称取好的磷酸和硫酸镁慢慢加入。6. 同时将称取好的胶乳慢慢加入。7. 然后继续加热到9

10、095，凝聚胶块的尺寸逐渐变大。在93±2、200rpm下熟化10分钟，在大胶块形成前停止加热。68. 对IM-ABS凝聚后的浆液进行冷却，停止搅拌，然后脱水。9. 分析水份和筛分。 （二）、用浓硫酸作凝聚剂（凝聚釜中胶乳浓度约15%）实验方法：1. 称取浓硫酸12.755克。2. 向洁净的大烧杯内加入规定量的精制水2359克。3. 开始搅拌。4. 将称取好的浓硫酸慢慢加入水中。5. 在常温下慢慢加入定量的ABS胶乳1516克。6. 将烧杯加热，（当达到65时，保持15分钟。）7. 然后继续加热到9095，凝聚胶块的尺寸逐渐变大。在93±2、200rpm下熟化10分钟，在大

11、胶块形成前停止加热。8. 对IM-ABS凝聚后的浆液进行冷却，停止搅拌，然后脱水。9. 分析水份和筛分。 实验结果：项目方案胶粒硬度胶粒颜色粒径分布情况水份%筛分（目）20/40/60/100/200/筛底 备注方案一正常正常大、不均26.160/37/2.1/0.28/0.13/0方案二正常正常小、均匀23.437/39/5.9/13/3.1/0.081次正常正常小、均匀20.029/32/14.7/17.5/7/0.332次6、运行成本 每吨IM-ABS浆料（39%）消耗不同凝聚剂成本对照表项目磷 酸硫 酸消 耗 量 （吨）0.0110.008单 价 （元）4000500消耗成本 （元）4

12、4.04.07从上表中可以看出用硫酸替代磷酸，去除中和用的氢氧化钾成本，每年将节约成本160万元左右，大大降低了产品成本。7、投资估算工艺设备需120万元、自控仪表和电气需30万元，合计约150万元。8、项目实施计划机械施工需30天，建议大修期间实施改造。三、 效果分析ABS装置絮凝系统由硫酸替代磷酸，通过实验室小试，凝聚末期凝聚釜中浆液物性粘度大，胶粒粒径小，而且较均匀，没有可剔除的特大粒子，粒径分布较窄，筛分指标较好，便于干燥，物性效果较好。设备改造依据装置现有场地，在ABS工艺楼东侧来完成，未另外占地；更换材质的设备安装位置不变,因此节约了建设成本。项目施工需要30天，选在装置大检修期间进行，未对生产造成影响，节约了生产成本。自动控制系统在原有DCS系统扩容改造后来实现操作，投资只需要30万元，大大节约了控制系统成本。投入生产后，每年将节省产品成本160万元，为装置的节本降耗提供了保障，为企业带来了良好的经济效益。四、结束语 综上所述，该改造方案投资成本少，未对生产造成影响，未破坏原有工艺流程，保证了物料物性更加优化。彻底解决了困扰ABS装置多年废水排放中含有磷酸根，达不到环保要求的难题。由于ABS装置废水最终排放到辽通