20万吨聚氯乙烯生产工艺正文 联系客服

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产生支链,使产品性能变坏。

2.引发剂 多用有机过氧化物和偶氮类引发剂,其中有机过氧化物为过氧化二碳酸酯、过氧化酯类。它们可以单独使用,也可以两种或两种以上引发活性不同的引发剂复合使用,复合使用的效果比单独使用好,其优点是反应速度均匀,操作更加稳定,产品质量好,同时使生产安全。

引发剂的用量可以采用下式进行估算,再通过少量实验进行调整,即可确定,其计算公式如下:

I(%)=NrM×10-4/[1-exp(-0.693t/t1/2) 式中: I——工业上引发剂用量(质量分数),%;

Nr——引发剂理论消耗量,等于(1加减慢0.1)mol/tpvc);用AIBN时,取0.9;

用DCPD、EHP等过氧化二碳酯时,取1.1;

M——引发剂的相对分子质量; t——聚合时间/h;

t1/2——引发剂分解半衰期/h。

工业生产中聚合时间一般控制在5~10h,应用选择t1/2为2~3h的引发剂。如果采用复合型引发剂,最好是一种引发剂的t1/2为4~6h。

3.分散剂 工业常用主要有明胶、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、苯乙烯-顺丁烯二酸酐等。

工业上常以纤维素类(如羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素等)和醇解度75%~90%的聚乙烯醇为主分散剂,以非离子山梨糖醇,如一月桂酸酯、一硬脂酸酯、三硬脂酸酯等为助分散剂,两者进行复合使用效果也很好。

4.水质与水量 氯乙烯悬浮聚合用水应是去离子,其规格要求如表去离子的规格所示。尤其水中的氯离子、铁和氧等的含量要严格控制,其中氯离子超过一定含量会造成树脂颗粒不均;水中的铁会降低树脂的热稳定性,并能终止反应。

水的用量与树脂内部结构有关,紧密型树脂(以吸胶为分散剂)的生产,单体与水的质量比为1:1.1~1:1.3;疏松型树脂(以聚乙烯醇为分散剂)的生产,单体与水的质量比为1:1~1:2.0。

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5.系统中的氧 因为氧对聚合有缓聚和阻聚作用,在单体自由基存在下,氧能与单体作用生成过氧化高聚物[-CH2-CHCL-O-O-]n,该物质易水解成酸类,破坏悬浮液和产品的稳定性。所以,无论从聚合的角度还是从安全的角度都应将各各原料中的氧和系统中的氧彻底清除干净。

6.其他助剂 :

a. pH调节剂 氯乙烯悬浮聚合的pH值控制在7~8,即在偏碱性的条件下进行聚合。这样可确保引发剂良好的分解速率,分散剂的稳定性防止因产物裂解时产生的HCL,造成悬浮液的不稳定,进而造成黏釜、清釜、传热的困难,并影响产品质量。为此需要加入水溶性碳酸盐、磷酸盐、醋酸钠等起缓冲作用的pH调节剂。

b. 防止黏釜剂 在氯乙烯的悬浮聚合中,存在着黏釜现象,它不但影响聚合的传热,也影响产品的质量。另外,人工清釜劳动强度大,条件恶劣,影响工人健康。常用的防止黏釜的方法有选择合适的引发剂;在水相中加入水相阻聚剂如次甲基蓝、硫化钠等;在釜民壁、搅拌器等设备上喷涂一定量的防黏釜剂,常见的防黏釜剂如水浴黑、亚硝基P盐,还有多元酚的缩合物等。一旦发现有黏釜现象,采用高压(14.7~39.2Mpa)水冲洗法清洗。

c.泡沫抑制(消泡剂) 邻苯二甲酸二丁酯、(未)饱和的C6~C20羧酸甘油酯等。还有热稳定剂、润滑剂等。

7.聚合温度与压力

a. 聚合温度 氯乙烯悬浮聚合温度的高低决定着聚合产物的相对分子质量大小,因此,当配方确定以后必须严格控制聚合的温度。在实际生产中,一般控制在指定温度的正负0.5℃范围内,最好是控制在正负0.2℃范围内。并且,要确保温度控制平稳,要有降温处理手段,防止出现异常现象,一般采用大流量低温差循环方式。最好采用计算机数控联机质量控制系统。

b. 聚合压力 在聚合温度下,氯乙烯有相应的蒸汽压力,只有在聚合末期,大最单体聚合后,压力才明显下降[7]。

2.3 工艺路线的选择

2.3.1工艺路线选择原则

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工艺路线的选择即生产方法的选择。轻化工产品生产的特点之一就是生产方法的多样化。如果,一种产品的生产只有一种定型的生产方法,那么在工艺路线上就无须选择;如果,一种产品的生产有几种不同的生产方法,这就要对不同的工艺路线逐个进行分析研究,通过比较分析,从中找出一条符合实际的最好的工艺路线。工艺路线一经确定,即可进行工艺流程的设计,因此,工艺路线是工艺流程设计的依据。

1.先进性 2.可靠性

3.结合国情,因地制宜

综上所述,本设计采用乳液悬浮法在引发剂作用下发生加成反应制取聚氯乙烯树脂。

2.3.2聚氯乙烯悬浮法具体工艺路线如下:

1.聚合 悬浮聚合的过程是先将去离子水用泵打入聚合釜中启动搅拌器,依次将分散剂溶液、引发剂及其他助剂加入聚合釜内。然后,对聚合釜夹套内通入蒸汽和热水,当聚合釜内温度升高至聚合温度(50~58℃)后,改通冷却水,控制聚合温度不超过规定温度的正负0.5℃。当转化率达60~70%,有自加速现象发生,反应加快,放热现象激烈,应加大冷却水量。待釜内压力从最高0.687~0.981Mpa时,可泄压出料,使聚合物膨胀。因为聚氯乙烯粒的疏松程度与泄压膨胀的压力有关,所以要根据不同要求控制泄压压力。

未聚合的氯乙烯单体经泡沫捕集器排入氯乙烯气柜,循环使用。被氯乙烯气体带出的少量树脂在泡沫捕集器捕集下来,流至沉降池中,作为次品处理。

2.碱处理 聚合物悬浮液送碱处理釜,用浓度为36%~42%的NaOH溶液处理,加入量为悬浮液的0.05%~0.2%,用蒸汽直接加热至70~80℃,维持1.5~2.0h,然后用氮气进行吹气降温至65℃双下时,再送去过滤和洗涤。

碱处理的目的: 破坏残存的引发剂、分散剂、低聚物和挥发性物质,使其变成能溶于热水的物质,便于水洗清除。

3.树脂的干燥方法 聚氯乙烯树脂的干燥方法多是采用二段干燥法,即气流干燥管与沸腾床干燥器结合使用,其中气流干燥管脱除的是树脂上的表面非结合水,沸

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腾床干燥器脱除的是树脂内部结合水。这里的第二段干燥过程由于物料停留时间长,投资较大,热效率较差,费用较高,因此,国内外工业生产改进较大,如赫司特公司采用的MST旋风干燥器,具有停留时间适用、热效率利用好的特点。

MST旋风干燥器在旋转流动中使热气体和固体树脂接触干燥树脂。干燥器为一个垂直的圆柱形塔,其中用环形挡板分成若干个干燥室。将热气和湿树脂切向高速进入最下面的室A,在A室利用离心力将固体树脂颗粒与气体分离开来。粉粒在室A中旋转流动中通过挡板的中心开口流入上层B室。同时,亲的树脂进入室A,过一段时间后,这个室开始充满树脂,这时,树脂粒子开始经挡板的中心开口逸入室B,先是最细颗粒,最后是最粗的颗粒进入室B。返回锥形挡板的中心开口时,旋转的粉粒受离心力作用和固体粒子受室壁压力散开,在这里它们停止运动,返回锥形挡板的中心开口,这样进入下一个室。这时再次用旋转气流输送这些树脂颗粒。用这样的方法使树脂充满每一个干燥室。携带着树脂粉粒的气体离开干燥室的顶部输送到气固分离器。利用这种旋风分离干燥器干燥的高度疏松聚氯乙烯树脂,干燥前含水量为30%,干燥后的含苞欲放水量下降到0.2%以下。

4.脱水与成品:在卧式刮刀自动离心机或螺旋沉降式离心机中,先进行过滤,再用70~80℃热水洗涤二次。经脱水后的树脂具有一定含水量,经螺旋输送器送入气流干燥管,以140~150℃热风为载体进行第一段干燥,出口树脂含水量小于4%;再送入以120℃热风为载体的沸腾床干燥器中进行第二段干燥,得到含水量小于0.3%的聚氯乙烯树脂。再经筛分、包装后入库[8]。

2.3.3 工艺流程示意图 去离子水 聚乙烯 引发剂 助剂

成品储存与包装 聚合釜 浆料排放槽 碱处理釜 旋振筛 气提塔 离心分离槽 旋风 干燥床 2.4 工艺配方和工艺参数