氯乙烯悬浮聚合生产工艺.ppt
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1、一、概述一、概述一、概述一、概述 聚聚氯氯乙乙稀稀(PVC)是是乙乙烯烯基基聚聚合合物物中中最最主主要要的的品品种种,其其产产量量仅仅次次于聚乙烯(于聚乙烯(PE)的总产量而居第二位。的总产量而居第二位。世界上大规模生产世界上大规模生产PVC的方法有三种:的方法有三种:悬浮聚合悬浮聚合(S-PVC):75%,100150m直径的多孔性颗粒;直径的多孔性颗粒;乳液聚合:乳液聚合:15%,聚氯乙稀糊;聚氯乙稀糊;本本体体聚聚合合:10%,产产品品形形态态与与用用途途与与S-PVC相相似似,但但透透明明性性优优于于S-PVC。我国悬浮聚合法占我国悬浮聚合法占94%,其余为乳液聚合法。,其余为乳液聚合
2、法。纯纯的的PVC受受热热超超过过100则则逐逐渐渐分分解解释释出出HCl,光光线线作作用用下下会会逐逐渐渐老老化化降降解解变变黄黄,软软化化点点较较低低,机机械械性性能能较较差差等等。但但由由于于其其与与增增塑剂的混溶性良好,可加工为硬质或软质的各种塑料制品。塑剂的混溶性良好,可加工为硬质或软质的各种塑料制品。氯乙烯悬浮聚合氯乙烯悬浮聚合 二、悬浮聚合工艺二、悬浮聚合工艺 原料原料原料原料 单体单体单体单体单体氯乙烯的生产有乙炔路线和乙烯路线。单体氯乙烯的生产有乙炔路线和乙烯路线。安全与卫生:安全与卫生:氯氯乙乙烯烯单单体体储储存存与与运运输输过过程程中中为为压压缩缩后后液液体体,所所以以管
3、管道道与与容容器器必必须须耐耐压压。万万一一稍稍有有泄泄漏漏则则气气化化为为氯氯乙乙烯烯蒸蒸汽汽,其其蒸蒸汽汽与与空空气气混混合合后的后的爆炸极限为爆炸极限为422,因此必须注意防火安全。因此必须注意防火安全。氯乙烯单体浓度为氯乙烯单体浓度为812(体积),即表现有麻醉作用,(体积),即表现有麻醉作用,高浓度下会导致死亡。氯乙烯具有致癌作用。高浓度下会导致死亡。氯乙烯具有致癌作用。纯度要求:纯度要求:一般要求一般要求99.98%,杂质含量因生产方法不同而有差别。,杂质含量因生产方法不同而有差别。例如:乙炔法生产路线要求单体中乙炔的含量例如:乙炔法生产路线要求单体中乙炔的含量10-5;而乙烯;而
4、乙烯氧氯化法则要求单体中乙炔的含量氧氯化法则要求单体中乙炔的含量10-6。二氯乙烷的含量二氯乙烷的含量2 10-6,Fe510-7。单体精制:单体精制:单体精制的方法是碱洗、水洗、干燥和精馏。单体精制的方法是碱洗、水洗、干燥和精馏。碱洗以除去酸性物质,水洗以除去碱性物质,干燥以除去水;碱洗以除去酸性物质,水洗以除去碱性物质,干燥以除去水;精馏以除去高沸点和低沸点物质。精馏以除去高沸点和低沸点物质。引发剂引发剂引发剂引发剂 VC悬悬浮浮聚聚合合的的温温度度为为5060,应应根根据据反反应应温温度度选选择择t1/2适当的引发剂。适当的引发剂。选择原则是在反应温度下选择原则是在反应温度下选择原则是在
5、反应温度下选择原则是在反应温度下t t1/21/2=2h=2h。目目前前多多采采用用高高活活性性引引发发剂剂和和低低活活性性引引发发剂剂复复合合体体系系,如如偶偶氮氮二二异异丁丁腈腈和和偶偶氮氮二二异异庚庚腈腈复复合合,如如复复合合得得当当,可可使使PVC的的悬悬浮聚合接近匀速反应。浮聚合接近匀速反应。悬浮剂悬浮剂悬浮剂悬浮剂 悬悬悬悬浮浮浮浮剂剂剂剂的的的的种种种种类类类类和和和和用用用用量量量量对对对对PVCPVC的的的的颗颗颗颗粒粒粒粒大大大大小小小小和和和和形形形形态态态态至至至至关关关关重重重重要要要要。选选选选用用用用明明明明胶胶胶胶做做做做悬悬悬悬浮浮浮浮剂剂剂剂将将将将形形形形
6、成成成成紧紧紧紧密密密密型型型型树树树树脂脂脂脂或或或或称称称称乒乒乒乒乓乓乓乓球球球球树树树树脂脂脂脂,表表表表面面面面有有有有很多很多很多很多鱼眼鱼眼鱼眼鱼眼,不疏松,密度大,热性能差,加工塑化性能好,不疏松,密度大,热性能差,加工塑化性能好,不疏松,密度大,热性能差,加工塑化性能好,不疏松,密度大,热性能差,加工塑化性能好。选选用用聚聚聚聚乙乙乙乙烯烯烯烯醇醇醇醇做做悬悬浮浮剂剂时时,则则形形成成疏疏疏疏松松松松型型型型树树树树脂脂脂脂或或或或称称称称棉棉棉棉花花花花球球球球状树脂状树脂状树脂状树脂,疏松性好,热稳定性好,易塑化加工。疏松性好,热稳定性好,易塑化加工。疏松性好,热稳定性好
7、,易塑化加工。疏松性好,热稳定性好,易塑化加工。PVC生产中悬浮剂分为两类:生产中悬浮剂分为两类:主分散剂和辅助分散剂主分散剂和辅助分散剂主分散剂和辅助分散剂主分散剂和辅助分散剂。a a 主分散剂主分散剂主分散剂主分散剂 作作 用用控制所得颗粒的控制所得颗粒的大小大小。常常用用物物纤纤维维素素醚醚类类(包包括括甲甲基基纤纤维维素素、羟羟乙乙基基纤纤维维素素等等),目目前前主主要要使使用用羟羟丙丙基基甲甲基基纤纤维维素素;部部分分水水解解的的聚聚乙烯醇(要求聚合度为乙烯醇(要求聚合度为175050,醇解度为(,醇解度为(801.5)。)。b 辅助分散剂辅助分散剂辅助分散剂辅助分散剂 作作 用用提
8、高颗粒中的提高颗粒中的空隙率空隙率,改进氯乙烯树脂吸收增,改进氯乙烯树脂吸收增 塑剂的能力。塑剂的能力。常用物常用物小分子表面活性剂(小分子表面活性剂(目前主要应用非离子型目前主要应用非离子型的脱水山梨醇单月桂酸酯)的脱水山梨醇单月桂酸酯);低分子量、低低分子量、低醇解醇解度聚乙烯醇。度聚乙烯醇。介质水介质水介质水介质水 其它助剂其它助剂其它助剂其它助剂 链终止剂链终止剂链终止剂链终止剂 使使聚聚合合反反应应在在设设定定的的转转化化率率终终止止或或防防止止发发生生意意外外停停电电事事故故,必必须须临临时时终终止止反反应应时时使使用用。常常用用的的链链终终止止剂剂是是聚聚合合级级的的双双酚酚 A
9、、对对-叔丁基邻苯二酚(叔丁基邻苯二酚(TBC)等。)等。链转移剂链转移剂链转移剂链转移剂 常用的有硫醇等。常用的有硫醇等。抗鱼眼剂抗鱼眼剂抗鱼眼剂抗鱼眼剂 减减少少PVC树树脂脂中中所所含含结结实实的的圆圆球球状状树树脂脂数数量量,主主要要是是苯苯甲甲醚醚的的叔丁基、苯甲醚的羟基衍生物等。叔丁基、苯甲醚的羟基衍生物等。防粘釜剂防粘釜剂防粘釜剂防粘釜剂 防粘釜剂主要是苯胺染料、蒽醌染料等的混合溶液。防粘釜剂主要是苯胺染料、蒽醌染料等的混合溶液。氯乙烯悬浮聚合配方及工艺条件氯乙烯悬浮聚合配方及工艺条件氯乙烯悬浮聚合配方氯乙烯悬浮聚合配方氯乙烯悬浮聚合配方氯乙烯悬浮聚合配方 表表4-1 氯乙烯悬浮
10、聚合配方氯乙烯悬浮聚合配方 氯乙烯悬浮聚合工艺条件控制氯乙烯悬浮聚合工艺条件控制氯乙烯悬浮聚合工艺条件控制氯乙烯悬浮聚合工艺条件控制 氯乙烯悬浮聚合主要工艺控制条件如下表:氯乙烯悬浮聚合主要工艺控制条件如下表:氯乙烯悬浮聚合主要工艺控制条件如下表:氯乙烯悬浮聚合主要工艺控制条件如下表:氯乙烯氯乙烯 悬浮剂悬浮剂 引发剂引发剂 去离子水去离子水 100 0.050.15 0.030.08 90150注注:表中数据为质量份数表中数据为质量份数,具体投料时因生产的树脂的牌号不同而不同具体投料时因生产的树脂的牌号不同而不同.表表 4-2 4-2 氯乙烯聚合工艺条件控制氯乙烯聚合工艺条件控制 型型 号号
11、 XJ-1/XS-1XJ-2/XS-2XJ-3/XS-3 XJ-4/XS-4 平均聚合度平均聚合度 1300150011001300 9801100 800900操操作作控控制制条条件件 气密压力气密压力/MPa 聚合温度聚合温度/升温时间升温时间/min 温度波动温度波动/聚合压力聚合压力/MPa 出料压力出料压力/MPa 搅拌速度搅拌速度/r/min 0.5 0.5 0.5 0.5 4748 30 0.20.5 0.650.70 0.45 200220 5052 30 0.20.5 0.700,75 0.45 200220 5455 30 0.20.5 0.750.80 0.50 2002
12、20 5758 30 0.20.50.800.85 0.55 200220 氯乙烯悬浮聚合工艺流程氯乙烯悬浮聚合工艺流程氯乙烯悬浮聚合工艺流程氯乙烯悬浮聚合工艺流程 配料配料配料配料 聚合聚合聚合聚合 加加热热升升温温至至规规定定的的温温度度,加加入入溶溶有有引引发发剂剂的的单单体体溶溶液液,聚聚合合反反应应即即开开始始。夹夹套套通通低低温温水水(912)进进行行冷冷却却,在在聚聚合合反反应应激激烈烈阶阶段段应应通通5以以下下的的低低温温水水,严严格格控控制制反反应应温温度度,使使其其波波动动不不超超过过0.2。在在工工业业中中,通通常常根根据据反反应应釜釜压压力力下下降降达达规规定定的的值值
13、后后结结束束反反应应,通常为通常为0.50MPa0.55MPa,因树脂的牌号不同而异。,因树脂的牌号不同而异。达达到到规规定定的的转转化化率率(90%)即即结结束束反反应应,终终止止反反应应的的方方法法是是加加入链终止剂。入链终止剂。分离分离分离分离 减压脱除未反应的单体,进入单体回收系统。减压脱除未反应的单体,进入单体回收系统。脱脱除除后后PVC浆浆料料中中仍仍含含有有2%3%的的VC,由由于于VC是是致致癌癌物物质质,产品产品PVC中单体含量要求低于中单体含量要求低于1 10-6 1010-6。所以,所以,反应物料应进行反应物料应进行“单体剥离单体剥离”或称为或称为“汽提汽提”。聚合物后处
14、理聚合物后处理聚合物后处理聚合物后处理 剥剥离离单单体体后后的的浆浆料料经经热热交交换换器器冷冷却却后后送送至至离离心心分分离离工工段段,脱脱除除水水分分后后的的滤滤饼饼中中含含水水量量约约为为20%30%,再再经经气气流流干干燥燥塔塔(干干燥燥后后水分水分4%)送入卧式沸腾干燥器进行干燥()送入卧式沸腾干燥器进行干燥(水水分分%)。)。三、三、PVC悬浮聚合工艺条件控制悬浮聚合工艺条件控制 反应釜釜材和传热反应釜釜材和传热 VC 的的聚聚合合热热()较较大大,为为了了合合成成某某一一牌牌号号的的树树脂脂,必必须须严严格格控控制制聚聚合合温温度度,温温度度波波动动要要求求一一般般为为0.5,最
15、最好好是是控控制制在在0.2范围内。范围内。我我国国早早期期采采用用的的反反应应釜釜容容积积为为7m314m3,反反应应釜釜釜釜材材主主要要为为搪玻璃压力釜,搪玻璃压力釜,但因玻璃的传热系数低,仅用于小型反应釜。但因玻璃的传热系数低,仅用于小型反应釜。大大型型反反应应器器采采用用不不锈锈钢钢制制作作,反反应应釜釜容容积积为为25m3150m3,如如前我国已有前我国已有127m3聚合釜,国外已有聚合釜,国外已有200m3聚合釜聚合釜 意外事故处理意外事故处理意外事故处理意外事故处理 由由于于VC聚聚合合热热大大,如如遇遇突突然然停停电电,搅搅拌拌器器停停止止搅搅拌拌或或冷冷却却水水产产生生故故障
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- 氯乙烯 悬浮 聚合 生产工艺
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