石紅錦

(遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

聚甲基丙烯酸甲酯是一種透明性很好的高分子材料，被廣泛應(yīng)用在汽車制造、建筑行業(yè)、電氣行業(yè)、廣告設(shè)計以及通訊和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。是高聚物中比較有代表性的一種材料，它的懸浮聚合生產(chǎn)工藝比較簡單，本文設(shè)計一套工藝較為簡單的聚甲基丙烯酸甲酯生產(chǎn)裝置，來提高對化工生產(chǎn)操作技能的掌握。

1 聚甲基丙烯酸甲酯小型生產(chǎn)裝置的作用

培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、具有較強實際動手能力和敬業(yè)精神的應(yīng)用型技術(shù)人才， 實訓(xùn)是培養(yǎng)這種能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。由于高聚物合成是化工行業(yè)，由于安全問題，入職前在企業(yè)的崗位培訓(xùn)階段，只能看，不能動手操作，無法實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的操作培訓(xùn)，以及故障的發(fā)現(xiàn)、分析、處理等綜合能力素質(zhì)的培養(yǎng)。

為了能盡快培養(yǎng)操作人員的操作技能，我院設(shè)計了一套聚甲基丙烯酸甲酯小型生產(chǎn)裝置，將生產(chǎn)工藝過程、設(shè)備和DCS控制有機緊密地結(jié)合在一起， 以崗位操作技能為目標(biāo)， 使培訓(xùn)學(xué)員在實際生產(chǎn)裝置中進行教學(xué)活動、完成動手操作訓(xùn)練[2]。使培訓(xùn)學(xué)員在掌握理論知識的同時，也具有較強的實際操作的能力，為將來的工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ)。

2 聚甲基丙烯酸甲酯小型生產(chǎn)裝置的組成

本實訓(xùn)裝置有一套DCS控制系統(tǒng)、堿洗裝置、水洗裝置、減壓蒸餾裝置、聚合裝置、后處理裝置、溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)等組成。

2.1 DCS控制系統(tǒng)

采用先進的DCS控制系統(tǒng)， 配備DCS控制柜，DCS操作站，可以進行對生產(chǎn)的DCS控制，如各原料的進料量，各設(shè)備的溫度的控制，壓力控制，液位控制等（圖1），具有系統(tǒng)信號連鎖保護功能，當(dāng)出現(xiàn)工藝設(shè)備超壓、超溫等異常狀態(tài)時，系統(tǒng)可以及時報警并自動安全停車。還可對溫度、壓力、液位、流量等參數(shù)進行控制[3]。

圖1 聚甲基丙烯酸甲酯小型生產(chǎn)裝置工藝流程圖

2.2 堿洗裝置

堿洗的目的是為了除去原料中的阻聚劑。堿洗裝置由堿洗釜、攪拌器、真空泵等組成。

首先，先將原料從外界導(dǎo)入原料罐中，將進料軟管插入原料桶中，開啟原料罐（V101）的抽真空系統(tǒng)，然后DCS控制開啟真空泵，先后開啟原料罐頂及灌底進料閥門，待料液轉(zhuǎn)完之后關(guān)閉兩個進料閥。關(guān)閉原料罐抽真空閥，同時打開放空閥。原料進入原料罐中。

然后，將原料轉(zhuǎn)到堿洗釜。

關(guān)閉堿洗釜(R101)放空閥，開啟抽真空閥，隨后開啟堿洗釜單體進料閥及原料罐底出料閥,在真空動力驅(qū)動下開始轉(zhuǎn)料；轉(zhuǎn)料完畢后，打開堿洗釜放空閥，關(guān)閉抽真空閥，同時關(guān)閉堿洗釜單體進料閥及原料罐底出料閥。

接下來，進行原料的堿洗操作，向堿洗釜配制好的堿液，啟動堿洗釜攪拌電機；開始進行堿洗，堿洗結(jié)束后關(guān)閉堿洗釜攪拌電機，靜置分層，打開堿洗釜底下料閥，隨后緩慢打開排污閥，排掉水溶液，注意觀察玻璃視盅，待到出現(xiàn)分層時，小心控制閥門的開度，不要將原料排掉，排污完成后，關(guān)閉排污閥。

2.3 水洗裝置

水洗的目的是除去原料液中殘留的堿液及鹽溶液。堿洗裝置由水洗釜、攪拌器、真空泵等組成。

首先，將堿洗釜（R101）中的原料轉(zhuǎn)移到水洗釜（R102）中，開啟水洗釜（R102）的抽真空閥，關(guān)閉放空閥，打開R101的轉(zhuǎn)料閥，開始轉(zhuǎn)料，待料液轉(zhuǎn)完之后，關(guān)閉R101抽真空閥，打開放空閥。

然后，進行水洗，在DCS操作站設(shè)定液位，向水洗釜中加水，開啟原料水洗釜攪拌電機，開始水洗，水洗結(jié)束后停止攪拌，靜置分層，緩慢打開排污閥，觀察玻璃視盅中液體的狀態(tài)，待出現(xiàn)分層現(xiàn)象時，將下層液完全排出后，關(guān)閉排污閥。

2.4 減壓蒸餾裝置

減壓蒸餾的目的是為了除去原料水洗操作殘留的水分，主要有減壓蒸餾釜、接收釜、攪拌器、換熱器、真空泵等組成。

操作時，開啟蒸餾釜（R201）原料進料閥，開始轉(zhuǎn)料，將物料從水洗釜轉(zhuǎn)移到減壓蒸餾釜，同時開啟攪拌電機；在DCS操作站設(shè)開啟R201夾套循環(huán)水系統(tǒng)，為蒸餾釜提供熱量。開啟抽真空系統(tǒng)。

啟動換熱器（E201）冷卻水系統(tǒng)，將蒸餾出的原料冷卻。

開啟熱水泵（P401）循環(huán)水系統(tǒng)，啟動熱水泵P401，開始蒸餾,一段時間后玻璃視盅中會有液體流出，開啟單體接收釜（R301）攪拌電機，待玻璃視盅中看不見液體流出時，蒸餾結(jié)束。關(guān)閉泵P401，關(guān)閉R201夾套循環(huán)熱水系統(tǒng)，關(guān)閉E201底進料閥；關(guān)閉真空緩沖罐上減壓蒸餾的抽真空口閥門，關(guān)閉真空泵P101。在接收釜中得到高純度的單體甲基丙烯酸甲酯。

2.5 聚合裝置

將聚合反應(yīng)所需原料加入聚合釜中，在聚合釜中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，得到聚甲基丙烯酸甲酯產(chǎn)品。本裝置依據(jù)懸浮聚合生產(chǎn)工藝設(shè)計。

通過DCS控制，將去離子水、分散劑、單體、引發(fā)劑分別加入聚合釜中，在聚合釜中形成水油兩相體系，加入防粘釜劑，開啟聚合釜的換熱器（E301）冷卻系統(tǒng)，啟動聚合釜夾套水系統(tǒng)，為聚合反應(yīng)提供熱量；啟動攪拌器，升溫，開始進行聚合反應(yīng)，反應(yīng)時，密切關(guān)注DCS操作站的各項數(shù)據(jù)，對聚合反應(yīng)的各項參數(shù)，按要求隨時進行調(diào)節(jié)。約4～5 h后，反應(yīng)結(jié)束，在聚合釜中得到聚甲基丙烯酸甲酯粒狀產(chǎn)品。

2.6 后處理裝置

后處理裝置是為了將產(chǎn)品進行洗滌，除去雜質(zhì)。主要由產(chǎn)品水洗釜、振動篩等組成。

操作時，通過DCS控制，開啟聚合釜（R302）底放料閥及產(chǎn)品水洗釜（R401）進料閥，同時開啟R401攪拌電機，開始攪拌；開啟熱水罐系統(tǒng)，待溫度達到要求是，將熱水從熱水罐中輸送至產(chǎn)品水洗釜，開始水洗。

攪拌一段時間后，開啟抽真空閥系統(tǒng)，將R401中的洗滌廢水抽入水洗罐（V401）中，此過程中注意觀察液位，若液位達到設(shè)定值，開啟V401的排污閥將洗滌廢水排凈。

重復(fù)之前第一次過程，進行第二次水洗，如此循環(huán)幾次，直到未反應(yīng)的單體及其他雜質(zhì)被沖洗干凈。將產(chǎn)品排放至振動篩進行除水和篩分。將不同直徑大小的聚甲基丙烯酸甲酯產(chǎn)品分別存儲。

3 聚甲基丙烯酸甲酯小型生產(chǎn)裝置的應(yīng)用

培訓(xùn)學(xué)員在該生產(chǎn)裝置上，可以進行聚甲基丙烯酸甲酯的懸浮聚合生產(chǎn)操作，可以在生產(chǎn)過程中了解化工類生產(chǎn)裝置的設(shè)計安裝、設(shè)備儀表、安全運行、工藝控制、風(fēng)險預(yù)估和故障處理、生產(chǎn)管理、操作配合等方面的知識，真實的生產(chǎn)環(huán)境能讓培訓(xùn)學(xué)員對化工行業(yè)的嚴格管理制度有深刻的了解，讓學(xué)生知道操作人員的責(zé)任，深刻意識到必須嚴格遵守操作規(guī)程進行操作。在該生產(chǎn)裝置上還可以進行裝置的開車、停車操作演練，故障處理演練和系統(tǒng)緊急情況處理的演練，可以滿足化學(xué)化工工藝類、化工機械類及過程控制類專業(yè)學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)要求。

培訓(xùn)學(xué)員在該裝置進行學(xué)習(xí)，不僅要熟練掌握聚合工藝、化工設(shè)備的有關(guān)知識和技能，還要掌握DCS系統(tǒng)的操作，掌握計算機、儀表及水、電等方面的知識或技能。培訓(xùn)學(xué)員掌握這些知識和技能，可以熟練的進行生產(chǎn)操作，控制工藝過程，準(zhǔn)確判斷生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種問題，并及時正確的處理故障。為做一個合格的化工類企業(yè)操作人員奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

聚甲基丙烯酸甲酯小型生產(chǎn)裝置，是采用DCS控制生產(chǎn)過程的實訓(xùn)裝置，可以生產(chǎn)出真實產(chǎn)品。實現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)境的真實化，實訓(xùn)設(shè)備的生產(chǎn)化，促進了崗位實訓(xùn)的改革，加深了培訓(xùn)學(xué)員對知識的理解和掌握，培養(yǎng)了培訓(xùn)學(xué)員的實際動手操作能力，讓培訓(xùn)學(xué)員感受到企業(yè)生產(chǎn)管理，加深HSE安全化理念[4]，培訓(xùn)學(xué)員經(jīng)過該裝置的崗位實習(xí)，為將來走向?qū)嶋H工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。