ABS裝置凝聚劑硫酸替代磷酸的技術(shù)改造

1、高級(jí)技師專業(yè)論文化工操作工ABS裝置凝聚劑硫酸替代磷酸的技術(shù)改造姓 名：張延濤申報(bào)等級(jí)：高級(jí)技師單 位：華錦集團(tuán)日 期：2010年10月20日 ABS裝置凝聚劑硫酸替代磷酸的技術(shù)改造華錦集團(tuán)雙興公司摘要：ABS裝置IM-ABS單元絮凝系統(tǒng)使用磷酸和硫酸鎂作凝聚劑，磷酸根將在工藝廢水中殘留。雖然工藝廢水經(jīng)均化沉降和生化處理，但是磷酸根仍然在排放廢水中存在，影響環(huán)境。本文對(duì)絮凝系統(tǒng)使用硫酸代替磷酸作凝聚劑的改造作了詳細(xì)闡述，此改造既優(yōu)化了物料的物性并未對(duì)工藝流程做大的改動(dòng)，又充分利用了裝置的空間位置，既起到環(huán)保作用，又降低了ABS成本。關(guān)鍵詞：凝聚劑、磷酸、硫酸、改造、流程2雙興公司5萬(wàn)噸/年AB

2、S裝置采用韓國(guó)新湖專利技術(shù)，包括IM-ABS單元和SAN單元，IM-ABS粉料生產(chǎn)能力為1.5萬(wàn)噸/年，SAN粉料的生產(chǎn)能力為3.65噸/年。ABS樹脂采用IM-ABS乳液聚合和SAN懸浮聚合方法生產(chǎn)，工藝過(guò)程由原料配制、聚合、絮凝（SAN單元除外）、脫水、干燥、風(fēng)送、摻混造粒及包裝組成。絮凝是設(shè)法破壞乳液粒子在體系中的穩(wěn)定性，促使其相互碰撞、聚集，增大粒子的體積，使其達(dá)到快速沉降。絮凝效果即絮凝顆粒的大小及其分布對(duì)脫水、干燥、輸送、造粒等后處理過(guò)程的難易，以及最終產(chǎn)品ABS的機(jī)械性能都有影響。目前ABS裝置絮凝工藝使用磷酸和硫酸鎂作凝聚劑，使IM-ABS乳液在一定溫度下破乳、凝聚，凝聚后的漿

3、液進(jìn)入脫水系統(tǒng)，脫水后產(chǎn)生的廢水含有磷酸根，對(duì)環(huán)境造成很大的影響。因此需要尋找可以替代磷酸的物質(zhì)做凝聚劑。大慶ABS裝置絮凝工藝使用醋酸和硫酸鎂作凝聚劑，絮凝后的IM-ABS粉料抗氧化性能低，粒徑大且不均勻，并且醋酸消耗量大。吉化ABS裝置絮凝工藝使用硫酸和硫酸鎂作凝聚劑，絮凝后的IM-ABS粉料抗氧化性能好（與雙興公司磷酸法相近），粒徑分布較窄，篩分指標(biāo)較好，便于干燥，但是對(duì)離心式脫水機(jī)負(fù)荷有影響和對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求苛刻。綜合分析， ABS裝置絮凝工藝應(yīng)選用硫酸和硫酸鎂作凝聚劑。一、改造對(duì)裝置的主要影響因素1、對(duì)工藝流程的影響 使用硫酸替代磷酸做凝聚劑，是否需要對(duì)ABS裝置原工藝流程做大的改動(dòng)，

4、有多大的影響，是改造主要考慮的。雙興公司ABS裝置絮凝工藝流程：(1) 脫鹽水送到第一在線混合器與濾液循環(huán)水混合。(2) 混合后的漿液在第二在線混合器中，與蒸汽、硫酸鎂、磷酸混合，然后送到第一絮凝罐。(3) IM-ABS漿液由進(jìn)料泵經(jīng)流量控制送入第一絮凝罐。(4) 在一定溫度、液位控制下的第一絮凝罐的漿液溢流到第二絮凝罐。3（5） 絮凝后的漿液經(jīng)振動(dòng)篩，剔除絮凝塊狀物后送到漿液儲(chǔ)罐。（6） 儲(chǔ)罐漿液由脫水進(jìn)料泵送到脫水單元。2、對(duì)工藝設(shè)備的影響 原工藝設(shè)備是否符合改造要求，新增設(shè)備的安裝位置能否適合場(chǎng)地要求。硫酸作為絮凝劑，對(duì)設(shè)備及管線材質(zhì)是否有要求。3、對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)（DCS）的影響 原有的

5、自動(dòng)控制系統(tǒng)是否做大的改動(dòng)，能否利用原有的控制系統(tǒng)完成操作。4、對(duì)產(chǎn)品性能的影響 不同凝聚劑的選用影響產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性、物理機(jī)械性能等，對(duì)于后系統(tǒng)的脫水干燥等處理過(guò)程有一定影響。5、對(duì)生產(chǎn)的影響 該改造的施工方案，施工期，是否影響正常生產(chǎn)，也將做為主要考慮因素之一。二、改造方案1、技術(shù)方案使用硫酸作凝聚劑，雙興公司ABS裝置絮凝工藝流程不需大的改變，只需增加一套硫酸加料系統(tǒng)（包括一臺(tái)硫酸儲(chǔ)罐、兩臺(tái)加料泵）、一套氫氧化鉀溶液加料系統(tǒng)（包括一臺(tái)氫氧化鉀溶液儲(chǔ)罐、兩臺(tái)加料泵）。但是考慮硫酸對(duì)設(shè)備的腐蝕性，原工藝設(shè)備、管線、儀表等改造使用316LSS材質(zhì)（借鑒吉化ABS裝置）。2、改造的工藝流程說(shuō)明 改

6、造后的絮凝單元工藝流程與原流程基本相同，流程說(shuō)明如下：（1） 脫鹽水送到MX-301B（在線混合器）中并與濾液循環(huán)水相混合。（2） 混合后的漿液送到MX-302B（在線混合器）中，并與蒸汽、硫酸鎂、硫酸混合，然后送到V-312B（第一絮凝罐）中。同時(shí)，IM-ABS漿液由P-325A/B泵經(jīng)流量控制送入V-312B。（3）V-312B中的漿液被送到V-313B（第二絮凝罐）。（4）絮凝后的漿液經(jīng)S-302B（振動(dòng)篩），剔除絮凝塊狀物后送到V-314D4（漿液臨時(shí)儲(chǔ)罐）中；從S-302B分離出的塊狀物由S-303B（粉料破碎機(jī)）粉碎處理后也送到V-314D中。同時(shí)，在V-314D中與來(lái)自P-338

7、A/B的氫氧化鉀進(jìn)行酸堿中和。（5）V-314D中的絮凝漿液由P-326C/D泵送到V-314E（ 凝聚物料儲(chǔ)罐）中，然后送到脫水單元。3、工藝設(shè)備(1) 設(shè)備主要特點(diǎn)本裝置工藝介質(zhì)具有高度危害腐蝕性，如濃硫酸、氫氧化鉀溶液，設(shè)備材質(zhì)選擇要有針對(duì)性。稀硫酸介質(zhì)系統(tǒng)采用316LSS材質(zhì)，本裝置設(shè)備均為低壓設(shè)備。(2)絮凝系統(tǒng)改造共增設(shè)備21臺(tái)（套），設(shè)備匯總表為下： 設(shè)備匯總表設(shè)備類型國(guó)內(nèi)訂貨設(shè)備（臺(tái)/套）國(guó)外訂貨設(shè)備（臺(tái)/套）合計(jì)（臺(tái)/套）備注容器在線混合器202絮凝罐202帶2臺(tái)攪拌儲(chǔ)罐404帶2臺(tái)攪拌機(jī)泵離心泵505計(jì)量泵202其它振動(dòng)篩101破碎機(jī)101攪拌器404總計(jì)21021（3）設(shè)

8、備布置：新增設(shè)備布置在ABS工藝樓東側(cè)彩板房?jī)?nèi)，占地約150m2;更換材質(zhì)的設(shè)備安裝位置不變（設(shè)備規(guī)格沒(méi)有改變）。4、自動(dòng)控制改造部分依托原有ABS裝置的DCS控制系統(tǒng)，對(duì)原有DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造，所有重要工藝參數(shù)的監(jiān)視、控制、操作、報(bào)警,均通過(guò)擴(kuò)容改造后的DCS5系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。改造部分新增主要控制回路2個(gè)，檢測(cè)點(diǎn)約10個(gè)。并對(duì)重要操作參數(shù)進(jìn)行越限報(bào)警或聯(lián)鎖。儀表的材質(zhì)要依據(jù)接觸的介質(zhì)選定，與稀硫酸接觸的儀表材質(zhì)要選擇316LSS。5、凝聚實(shí)驗(yàn)?zāi)蹌?duì)ABS性能的影響凝聚劑種類沖擊強(qiáng)度/（J.m）屈伸強(qiáng)度 Map斷裂強(qiáng)度Map相對(duì)伸長(zhǎng)率%熔融粘度Pa.S20-20硫酸鎂36022047.1

9、39.922500氯化鎂35021050.140.918480氯化鈣27015050.043.016640硫酸鋁42020046.539.815540硫酸48025046.238.615450實(shí)驗(yàn)方案：（一）、用磷酸和硫酸鎂作凝聚劑（裝置現(xiàn)使用的凝聚劑、凝聚釜中膠乳濃度約15%）實(shí)驗(yàn)方法：1. 稱取磷酸（85%）17.176克。2. 稱取硫酸鎂溶液（16%）138.40克。3. 稱取IM-ABS膠乳（39%）1516克。4. 向潔凈的燒杯中加入規(guī)定量的2915.65克精制水，然后攪拌并加熱到9095。5. 將稱取好的磷酸和硫酸鎂慢慢加入。6. 同時(shí)將稱取好的膠乳慢慢加入。7. 然后繼續(xù)加熱到9

10、095，凝聚膠塊的尺寸逐漸變大。在932、200rpm下熟化10分鐘，在大膠塊形成前停止加熱。68. 對(duì)IM-ABS凝聚后的漿液進(jìn)行冷卻，停止攪拌，然后脫水。9. 分析水份和篩分。 （二）、用濃硫酸作凝聚劑（凝聚釜中膠乳濃度約15%）實(shí)驗(yàn)方法：1. 稱取濃硫酸12.755克。2. 向潔凈的大燒杯內(nèi)加入規(guī)定量的精制水2359克。3. 開始攪拌。4. 將稱取好的濃硫酸慢慢加入水中。5. 在常溫下慢慢加入定量的ABS膠乳1516克。6. 將燒杯加熱，（當(dāng)達(dá)到65時(shí)，保持15分鐘。）7. 然后繼續(xù)加熱到9095，凝聚膠塊的尺寸逐漸變大。在932、200rpm下熟化10分鐘，在大膠塊形成前停止加熱。8.

11、 對(duì)IM-ABS凝聚后的漿液進(jìn)行冷卻，停止攪拌，然后脫水。9. 分析水份和篩分。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：項(xiàng)目方案膠粒硬度膠粒顏色粒徑分布情況水份%篩分（目）20/40/60/100/200/篩底 備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、均勻23.437/39/5.9/13/3.1/0.081次正常正常小、均勻20.029/32/14.7/17.5/7/0.332次6、運(yùn)行成本 每噸IM-ABS漿料（39%）消耗不同凝聚劑成本對(duì)照表項(xiàng)目磷 酸硫 酸消 耗 量 （噸）0.0110.008單 價(jià) （元）4000500消耗成本 （元）44.04.07從上表中可

12、以看出用硫酸替代磷酸，去除中和用的氫氧化鉀成本，每年將節(jié)約成本160萬(wàn)元左右，大大降低了產(chǎn)品成本。7、投資估算工藝設(shè)備需120萬(wàn)元、自控儀表和電氣需30萬(wàn)元，合計(jì)約150萬(wàn)元。8、項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃?rùn)C(jī)械施工需30天，建議大修期間實(shí)施改造。三、 效果分析ABS裝置絮凝系統(tǒng)由硫酸替代磷酸，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試，凝聚末期凝聚釜中漿液物性粘度大，膠粒粒徑小，而且較均勻，沒(méi)有可剔除的特大粒子，粒徑分布較窄，篩分指標(biāo)較好，便于干燥，物性效果較好。設(shè)備改造依據(jù)裝置現(xiàn)有場(chǎng)地，在ABS工藝樓東側(cè)來(lái)完成，未另外占地；更換材質(zhì)的設(shè)備安裝位置不變,因此節(jié)約了建設(shè)成本。項(xiàng)目施工需要30天，選在裝置大檢修期間進(jìn)行，未對(duì)生產(chǎn)造成影響，節(jié)約了生產(chǎn)成本。自動(dòng)控制系統(tǒng)在原有DCS系統(tǒng)擴(kuò)容改造后來(lái)實(shí)現(xiàn)操作，投資只需要30萬(wàn)元，大大節(jié)約了控制系統(tǒng)成本。投入生產(chǎn)后，每年將節(jié)省產(chǎn)品成本160萬(wàn)元，為裝置的節(jié)本降耗提供了保障，為企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。四、結(jié)束語(yǔ) 綜上所述，該改造方案投資成本少，未對(duì)生產(chǎn)造成影響，未破壞原有工藝流程，保證了物料物性更加優(yōu)化。徹底解決了困擾ABS裝置多年廢水排放中含有磷酸根，達(dá)不到環(huán)保要求的難題。由于ABS裝置廢水最終排放到遼通污