1.1产品工艺生产装置设计规模、装置组成与各工艺单元名称
1.1.1装置设计规模
聚乙烯醇产能：150kt/a。
其中：聚合工段：25kt/a5列
10kt/a2列(用于新产品开发)
5kt/a1列(用于新产品开发)
醇解工段：10kt/a15列(其中一列用于新产品开发)
回收工段：1列
1.1.2工艺单元组成与名称
序号
工段名称
工段编号
备注
1
聚合
110
2
醇解
120
3
回收
130
4
中间罐区
140
1.2成套工艺技术原理、技术特点
1.2.1聚乙烯醇的聚合反应原理
由于醋酸乙烯中含有C=C不饱合双键，在引发剂的作用下可以发生聚合反应。醋酸乙烯的聚合反应属于游离基聚合反应，是由下面几个基本反应构成链锁反应。
链引发反应：艺系统装置采用偶氮二异丁腈（AIBN）作为引发剂，在反应开始时，聚合触媒（AIBN）分解成为两个游离基，它使单体（VAC）的双键活化后成为单体游离基（M·）
链增长反应：单体游离基（M·）和醋酸乙烯反应，使链增长而成为聚合基（Pn·）
链中止反应，链转移反应：在乙烯基化合物中，一般来说游离基增长停止，是由于末端的不配对电子再结合或者由于不对称化带来不稳定性而产生的再结合。
不对称化
醋酸乙烯的链转移反应的特征是聚合游离基绝大部分由于链移动被打破，因而对其相互的稳定作用影响不大。聚合游离基因与共存于聚合体系中的溶剂、杂质、醋酸乙烯、聚醋酸乙烯反应后而进行基团转移，这就是链转移反应。在把甲醇作为溶剂的溶液聚合中，溶剂浓度上升，聚醋酸乙烯的聚合度便降低，这是链转移反应增强的结果。聚合游离基向作为杂质的丁烯醛等的链转移时，不仅聚合度下降，而且出现游离基消失的抑制作用，结果使聚合速度下降。
聚醋酸乙烯的醇解原理：经聚合反应后的聚醋酸乙烯—甲醇溶液，在氢氧化钠—甲醇溶液的作用下进行碱式醇解反应，生成聚乙烯醇。醇解过程主要有如下三种反应类型。
(1)酯交换反应
(2)直接醇解反应
(3)副反应
酯交换反应是主要的反应，引起直接醇解反应的情况极少，特别是在含水率低的系统中副反应几乎不能发生。催化剂氢氧化钠由于产生直接醇解反应而被消耗，醇解反应受水含量的影响，在水含量低时，也较难引起反应，因此在低含水系统中进行醇解反应，能够使氢氧化钠的消耗定额显著地降低。同时，因为副产物醋酸钠显著减少，以硫酸和醋酸钠反应回收醋酸的工序也就可以省略。该工序的省略可以提高回收过程的操作效率，对分离醋酸和水的共沸剂的选择也是有利的。
由于低碱醇解反应速度慢，醇解机必须大型化，由于采用了皮带式醇解机，可以经济地实现大型化。同时皮带醇解方式，由于有特殊的混合机和粉碎机的配合，就能够使用高浓度PVAC溶液进行醇解。皮带醇解方式生产的PVA结构致密，粉末飞散少。在醇解过程中，要产生大量废液，废液主要成分是醋酸甲酯、甲醇，并含有少量的醋酸钠和水，这些废液送入回收工序处理后循环利用。
废液回收的原理：回收过程主要利用精馏原理，用不同的精馏方式处理醇解废液和聚合甲醇，废液主要成分：醋酸甲酯、甲醇，并含有少量的醋酸钠和水。其中醋酸甲酯用阳离子交换树脂使其水解为醋酸和甲醇，醋酸经回收处理后送到VAC合成工序，甲醇则回收供PVA装置循环使用。醋酸钠因为量少与水一起排至污水处理，以乙醛为主要成分的低沸点杂质则浓缩后处理。
醋酸甲酯水解化学反应式为：
1.2.2聚乙烯醇工艺技术特点：
聚合率高、消耗低、投资省、操作简便、产品质量好
1.3主要原材料、产品技术规格
1.3.1原料甲醇技术参数与规格
项目
指标
分析方法标准号
优等品
一等品
合格品
色度（铂-钴，号）≤
5
10
GB/T3143
密度（20℃）g/Cm3
0.791～0.792
0.791～0.793
GB/T4472-1998
温度范围64～65.5℃
0.8
1.0
1.5
GB/T7534
沸程（包括64.6±0.1℃≤
高锰酸钾试验/min≥
50
30
20
GB/T6324.3-1993
水溶性试验
1＋3
1＋9
GB/T6324.1
水分含量（Wt）≤％
0.1
0.15
GB/T6283-86
乙醇含量PPm
GB338-2004(4.11)
酸度（以HCOOH计≤％
0.0015
0.003
0.005
GB338-2004(4.7)
或碱度（以NH3计）≤％
0.0002
0.008
羰基化合物≤％
0.002
0.010
GB/T6324.6
蒸发残渣含量≤％
0.001
GB/T6324.2
硫酸试验（铂－钴色号）≤
GB338-2004(4.10)
甲醇质量标准：GB338-2004
1.3.2产品聚乙烯醇技术参数与规格
型号
等级
PVA088-20（1799）
醇解度（mol%）
99.0～100.0
GB/T12010.2附D
粘度mPa＆#8226;s
22.0～28.0
22.0～30.0
GB/T12010.2附E
挥发份%，≤
5.0
7.0
GB/T12010.2附A
灰分%，≤
0.7
GB/T12010.2附C
PH值
5～7
GB/T12010.4-2010
纯度%，≥
93.5
91.5
计算法
聚乙烯醇质量标准：100-27（PVA1799）（GB/T12010.3-2010
PVA088-20（1788）
87.0～89.0
86.0～90.0
20.5～24.5
20.0～26.0
0.4
聚乙烯醇质量标准：088-20（PVA1788）（GB/T12010.3-2010）
说明：PVA的标准之外的其它参数分析方法如下：
测定平衡聚合度GB/T12010.5-2010；测定粒度GB/T12010.6-2010.
1.4产品工艺流程简述
1.4.1聚乙烯醇PVAC聚合
醋酸乙烯聚合采用偶氮二异丁腈为引发剂，其优点是使用安全、且能溶于甲醇，在使用之前将其在聚合触媒调整罐内配置成一定浓度的甲醇溶液。用聚合催化剂进料泵输出。
将从醋酸乙烯贮罐连续送来的醋酸乙烯经计量后和甲醇贮罐送来的计量的甲醇及聚合再使用溶液混合，在第二预热器中与第一聚合机蒸发的醋酸乙烯—甲醇蒸汽进行热交换，使甲醇—醋酸乙烯混合溶液升温到60℃以上，在预热过程中加入引发剂，三种物料一起进入第一聚合机。
从第二聚合机出来的聚合反应溶液中除含聚醋酸乙烯（PVAC）外，还含有未反应的醋酸乙烯单体、溶剂甲醇及反应生成的杂质如乙醛、丁烯醛、丙酮等，需进一步进行分离。聚合反应液从第二聚合釜出来，用第二聚合机泵送入聚合第一精馏塔。
聚合第一精馏塔采用特殊的精馏工艺方法将聚醋酸乙烯（PVAC）和未反应的醋酸乙烯（VAC）进行分离。从第一精馏塔塔底吹入从回收工序来的甲醇蒸汽使之与未反应的醋酸乙烯形成共沸物馏出。
聚合第一精馏塔塔顶馏出物，经冷凝后送聚合第二精馏塔作进料，部分回流，部分去第二聚合机出口作稀释剂或调节VAC浓度，返回聚合第一聚合机再使用。
聚合第一精馏塔塔釜液为聚醋酸乙烯（PVAC）甲醇溶液，加入稀释甲醇，调节PVAC浓度为33%左右用第一罐出泵送到PVAC贮槽，作为下一过程——醇解工序的原料。
聚合第二精馏塔和聚合第三精馏塔的目标即回收醋酸乙烯，并返回聚合工序综合利用；回收并精制醋酸甲酯、丙酮、乙醛后循环利用。
由于聚醋酸乙烯（PVAC）粘度大，甲醇混溶于聚醋酸乙烯中稀释聚醋酸乙烯浓度以降低粘度，同时甲醇还将继续参与醇解反应。
在聚合第二精馏塔，是以萃取蒸馏的方法加水进行萃取蒸馏，将聚合第一精馏塔来的醋酸乙烯和甲醇进行分离。从加料口加入聚合第一塔精馏塔馏出液，从塔顶加入萃取水，加入的水要求为纯水，以免杂质进入系统，对产品聚乙烯醇的质量造成影响。加入水的量必须恰当，如果加水过量会造成PVAC含水率高，会增加醇解工序碱的消耗及增加残存醋酸根影响最终聚乙烯醇产品质量。塔底用再沸器加热，一般情况下，可用萃取水代替塔的回流。塔顶馏出物为醋酸乙烯（含量大于95%）、并有少量甲醇和醋酸甲酯，其余为水，它们经二级冷凝冷却后送第二分离器静置分层，分离下来的下层水进第二分离水槽作萃取水，用第二分离水泵返回塔顶使用；分离水后的上层醋酸乙烯进第二馏出槽用第二馏出泵小部分回流入塔，大部送聚合第三精馏塔，经进一步处理。
聚合第二精馏塔釜液为甲醇和水，其中甲醇含量80%，送回收第三精馏塔。
在聚合第三精馏塔）采用常规精馏方式，塔釜再沸器用低压蒸汽加热（～81℃），塔顶馏出蒸汽经第三冷凝器、第三冷却器，液相去第三分离器，不凝气经VAC排气冷凝器冷凝后排空，在分离器上层的醋酸乙烯和VAC排气冷凝器回收的醋酸乙烯进入第三馏出槽用第三馏出泵输出，部分回流入塔，另一部分送聚合第四精馏塔作为进料。
在三塔的下段侧线采出蒸汽状态的VAC进入第三精馏器，出第三精馏器的气相经第三精馏器冷凝器入第三精馏器馏出槽用第三精馏器馏出泵加压，部分作为回流返回第三精馏器，另一部分经VAC冷却器冷却后送回收醋酸乙烯中间贮槽循环利用。塔釜液用第三罐出泵抽出送第三蒸发罐蒸出的醋酸乙烯去聚合回收三塔釜，残液用聚合焚烧液输送泵送锅炉烧却或去污水处理。
1.4.2聚乙烯醇醇解工艺流程简述
碱液配制：将甲醇和购入的固体氢氧化钠按一定比例加入碱性甲醇调整槽中，用碱性甲醇循环泵循环使之混合，循环过程中通过碱液过滤器除去杂质，碱液完全混合均匀后取样分析，达到规定浓度后送入碱液储槽中。
PVAC树脂预热：从聚合回收工序送来的聚醋酸乙烯甲醇溶液（33.5%）进入PVAC贮槽用PVAC加料泵）打到PVAC冷却器，调整温度为45℃送入混合机中。
碱液预热：配制好的氢氧化钠甲醇溶液经甲醇苛性钠加料泵打入碱液预热器中，调整温度到35℃后送入混合机中。
混合醇解：经过预热的PVAC树脂和碱按一定的摩尔比例加到混合机中混合均匀，立即流到皮带醇解机皮带上，在50℃温度下进行醇解，混合液在皮带上发生醇解反应逐步固化，继而生成聚乙烯醇和醇解母液成为一体形成有弹性、厚的板状物。
粉碎压榨：板状物醇解产品经过第一粉碎机和第二粉碎机进行二次粉碎后，从第二粉筛网排出的湿PVA进压榨机输送机与从废液沉淀槽用沉淀加料泵送来的分配液共同加入到圆盘压榨机内压榨，压榨机排出的醋酸甲酯和甲醇溶液称为醇解母液，流入废液沉淀槽经沉淀分离PVA微粒后和PVA干燥机系统回收的冷凝液进废液收集槽，用废液收集槽泵送至回收工序回收甲醇和醋酸。
干燥：压榨后的聚乙烯醇中仍含有醇解所生成的醋酸甲酯和未反应完的甲醇，进入干燥机，在低真空条件下通过蒸汽间接加热，在N2循环条件下继续脱除醋酸甲酯和甲醇等。用干燥机真空泵抽出的醋酸甲酯和甲醇等混合气体经用废液收集槽中来的甲醇等混合物在干燥机旋风分离器进行喷淋分离，分离气体中所携带的聚乙烯醇。
干燥后的聚乙烯醇为成品聚乙烯醇，通过振动筛筛分后，经压送装置的接受槽，用干燥空气压送至聚乙烯醇料仓，计量包装。
醇解废液的回收:在压榨机里，从PVA中压榨分离出的液体进入废液沉淀槽，沉降分离混入的少量PVA微粒。沉降下来的PVA从废液沉淀槽底部取出，返回到压榨机回收PVA。从沉淀槽上部溢流出的液体和从干燥机蒸发出来的气体，经第一冷凝器、第二冷凝器冷凝后的液体入废液收集槽，用泵通过母液过滤机进一步除去悬浮的PVA后，成为回收过程的母液。在母液过滤机中收集到次品PVA。
1.4.3聚乙烯醇回收工艺流程简述
回收工序主要处理醇解废液和聚合二塔釜出甲醇水溶液，并对甲醇和醋酸进行精制回收。回收工序主要分为三个系统：甲醇回收系统、醋酸甲酯分解系统和醋酸精制系统。回收母液中的主要成分是醋酸甲酯、甲醇，并含有少量的醋酸钠和水。其中醋酸甲酯用阳离子交换树脂使其水解为醋酸和甲醇，醋酸经回收处理后送入醋酸乙烯合成工序。回收的甲醇则供本装置循环使用。少量醋酸钠与水一起排至污水装置处理，以乙醛为主要成分的低沸点杂质则浓缩后送氧化处理。
醋酸甲酯和甲醇的分离及甲醇的回收：用醇解母液泵将醇解废液经第一热交换器换热后加入第一精馏塔，从塔顶馏出醋酸甲酯和甲醇的共沸物，经第一冷凝器冷凝后进入第一馏出槽用第一馏出泵加压，部分回流入塔，另一部分送回收第五馏出槽输送作为五塔回流使用，釜液用第一罐出泵向第八精馏塔加料。从第八精馏塔顶部取出精制甲醇蒸汽，作为聚合第一精馏塔的吹入甲醇，八塔釜液含少量醋酸钠和大量水，经过第一热交换器和分解塔热交换器进行热交换后再送污水装置处理。
醋酸甲酯的精制和甲醇的回收：第五精馏塔塔顶出来的醋酸甲酯和甲醇大部分以蒸汽状态加入第二精馏塔，另一部分经第五冷凝器冷凝后进入第五馏出槽用第五馏出泵部分回流入五塔，另一部分仍去回收二塔作回流。二塔顶加入萃取水，萃取精馏分离醋酸甲酯和甲醇，即从塔顶馏出醋酸甲酯和少量的水，塔底的甲醇水溶液和聚合第二精馏塔塔底来的甲醇水溶液一起加入第三精馏塔。从第三精馏塔顶得到精甲醇蒸汽，一部分向回收第一精馏塔的再沸器吹入，作为第一精馏塔加热热源，另一部冷却后作为回流，故第三精馏塔以0.15MPa压力蒸馏，塔底的热水送第八精馏塔底部，和第八精馏塔釜液一起送出回收废热后送污水处理。
从第二精馏塔顶出来的醋酸甲酯和少量的水，主要加入分解塔，但其中一部分以蒸汽形式加入第四精馏塔。第四精馏塔塔顶馏出液加入第九精馏塔。第九精馏塔馏出浓缩的乙醛，收集后处理，九塔塔底的釜液返回第四馏出槽或制取醋酸甲酯外销。第四塔釜液作为第二精馏塔的回流液。
聚合第四塔馏出液和回收第二精馏塔部分馏出液一起加入第十一精馏塔，从塔顶加入萃取水进行萃取精馏，除去丙酮。含有丙酮的釜液送三废处理，馏出液送第五馏出槽。
醋酸甲酯的水解；第二精馏塔馏出液和二级脱盐水按一定摩尔比加入分解塔内，在阳离子交换树脂的催化作用下，使醋酸甲酯水解生成醋酸和甲醇。由分解塔出来的分解液，是未反应的醋酸甲酯、水和反应生成的醋酸、甲醇的混合液，将其加入第五精馏塔，从第五精馏塔顶部以蒸汽状态取出醋酸甲酯和甲醇共沸物，送第二精馏塔加料，第五精馏塔底部取出醋酸水溶液，加入第六精馏塔。
醋酸的精制：从第六精馏塔顶加入共沸剂醋酸正丁酯进行共沸精馏。水和醋酸正丁酯一起从塔顶馏出，塔底浓醋酸用第六罐出泵送第十二精馏塔进料，使醋酸进一步提浓。从第十二塔下部取出气相醋酸、第十二塔顶馏出的醋酸和水返回六塔。第十二精馏器制得合格回收醋酸经醋酸冷凝器冷凝、醋酸冷却器冷却，至醋酸送出槽，再用醋酸输送泵送入醋酸乙烯合成工序。
从第六精馏塔顶部馏出的共沸液经第六冷凝器冷凝入第六分层器分离，上层的醋酸正丁酯全部返入塔内进行全回流，下层的水一部分用第六分离水泵经第七热交换器换热后加入第七精馏塔。另一部分返回六塔顶回流入塔，在第七塔溶解在水中的醋酸正丁酯和水的一部分一起从第七精馏塔塔顶馏出，冷却经第七分层器分离后，把分层器上层的醋酸正丁酯返回第六精馏塔作回流，下层水含有醋酸正丁酯分解而产生的正丁醇及其它水溶性杂质和少量的醋酸正丁酯，把它加入第十精馏塔。低沸点物从第十精馏塔顶部馏出冷却入回流液槽后部分回流，一部分送出处理，塔釜液返回分层器。
1.5主要催化剂、化学品技术参数与规格
1.5.1烧碱技术参数与规格（NaoH）
指标名称
NaoH
32%(重量)
Na2CO3
≤1.0%(重量)
NaCl
≤2.0%(重量)
Fe2O3
≤0.03%(重量)
水不溶物
无
1.5.2氢醌技术参数与规格（C6H6O2）（HQ）
外观
白色结晶
挥发份
0.3%
灼烧残渣
0.05%
重金属（以Pb计）
0.002%
Fe
熔点
171-175℃
在稀醋酸中的溶解性
无色透明，合格
纯度
≥99%（重量）
1.5.3固体烧碱技术参数与规格（NaOH）
白色、片状
≥98%
氯化钠
≤0.15%
氧化铁（Fe203）
≤0.005%
≤0.9%
1.5.4偶氮二异丁腈（AIBN）技术参数与规格
白色或浅兰色结晶或粉末
纯度％≥
98
白度％≥
90
挥发分％≤
0.10
甲醇不溶物％≤
0.01
熔点℃
100～103
分子式：C8H12N4，分子量：164.21
1.5.5阳离子交换树脂技术参数与规格
技术项目
树脂类别
SK—IBL树脂
均孔阳树脂
均孔
水分％
交换容量(毫克当量／克)≥
湿视密度(g/ml)
耐磨率％≥
粒度范围
均匀系数≤
有效直径(mm)
黄褐色透明球状
43～50
4.2
O.80～O.84
1190～297μm
(420μm以下小于2％)
1.6
O.4～O.6
JK008
JK206
1.6产品性能指标
1.6.1聚乙烯醇(PVA)工艺消耗保证指标（以每吨PVA1799产品计）