发布时间 : 星期日 文章年产5万吨PVC糊树脂工艺流程设计更新完毕开始阅读
1.2 PVC糊树脂制备方法
中国糊PVC树脂生产工艺路线有两种：一是采用电石为原料工艺路线，约占总产量的65%；二是采用VCM、EDC为原料工艺路线，约占总产量的35%。世界糊PVC树脂生产基本采用VCM、EDC为原料工艺路线。糊PVC树脂工艺路线主要有微悬浮聚合法、乳液聚合法和混合聚合法三种方法。 1.2.1 微悬浮法
微悬浮聚合是制得PVC糊树脂较新的一种方法，早在20世纪60年代中期已工业化。其流程是：先将部分VCM(5%)用机械均化的方法制成稳定的乳状（粒径在1.0μm左右），然后进行聚合（必须选用油溶性的引发剂）。用这种方法生产的PVC糊树脂的流动性优良，乳化剂用量少，树脂的热稳定性和抗水性均得到了改善。该生产工艺需特别注意以下几个影响因素：选用合适的复合乳化剂和颗粒改良剂体系；聚合体系组分的均化；搅拌速度；水与单体之比恰当。 1.2.2 乳液法
乳液聚合配方主要有VCM、水、水溶性引发剂和乳化剂。乳液聚合对搅拌要求很严格，引发作用是在水相中进行的，通常使用的引发剂是水溶性过硫酸盐。一般情况下，乳液聚合得到的乳胶粒径小于0.2μm，为了达到增大乳胶粒径的目的，开发了乳液种子聚合法，使乳胶粒径增大到1.0μm左右。在乳液聚合中，如果有已生成的高聚合物乳胶存在，控制物料配比和条件，原则上VCM仅在已生成的乳胶粒子上聚合，而不再形成新的粒子；这种已生成的高聚物乳胶就好像晶种，因此称为\乳液种子聚合\。。乳液聚合中乳化剂很重要，所用数量决定了引发剂的粒子数，且对最终的胶乳粒子的大小起了主要作用。特别在进行种子生成时，采用高引发速率和低浓度乳化剂进行生产，能使胶乳微粒尺寸分布变窄。 1.2.3 混合法
混合法PVC糊树脂生产工艺主要是集乳液聚合和微悬浮聚合于一体，在整个反应过程中要加入经过乳液聚合后的种子和其他乳化剂、引发剂、各种助剂及VCM一起参与反应。混合法用C16和C18混合直链醇与十二烷基硫酸钠或月桂酸胺组成乳化剂形成微小乳液，聚合反应主要在微滴中进行。乳液聚合后加入种子使整个粒径成为双峰分布。
本设计采用乳液种子聚合法制备PVC糊树脂。 1.3 配方
①溶剂：水
②单体：氯乙烯纯度99.98%以上
③乳化剂：乳化剂是可使互不相容的油与水转变成难以分层的乳液的一类物质。乳化剂通常是一些亲水的极性基团和疏水（亲油）的非极性基团两者性质兼有的表面活性剂。
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④引发体系：引发体系主要是油溶性或水溶性引发剂。油溶性引发剂主要有偶氮引发剂和过氧类引发剂，偶氮类引发剂有偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯引发剂等，水溶性引发剂主要有过硫酸盐、氧化还原引发体系、偶氮二异丁脒盐酸盐（V-50引发剂）、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐（VA-044引发剂）、偶氮二异丁咪唑啉（VA061引发剂）、偶氮二氰基戊酸引发剂等。 1.4 设备选择
①聚合釜容积：工业化大生产使用问歇悬浮法聚合釜容量一般为60~107立方米。我国已开发出70立方米聚合釜，样机已在锦西化工机械厂研制成功。本设计采用76立聚合釜。采用微机控制，提高了批次之间树脂质量的稳定性，且消耗定额低。
②传热方式：传热能力直接影响着聚合反应的速度和生成物的质量，也影响着产量。在大型聚合釜上，国外采用了体外回流冷凝器，体内增设内冷管等除热手段。近几年，美国古德里奇公司又研制出一种薄不锈钢衬里聚合釜，以便提高釜壁的传热能力，为使薄壁能承受反应压力，在不锈钢衬里与聚合釜套之间安装了支撑内衬套的加强筋，这种釜的结构大大提高了聚合釜传热效率，且有较好的承压能力[9]。
③搅拌方式：搅拌能力是聚合釜的关键技术指标之一，搅拌能力直接影响着传质、传热及树脂的粒态分布，最终影响产品的质量，而不同的工艺方法对搅拌的要求又不尽相同。过去，PVC聚合釜大都采用平桨和折叶桨，搅拌效果不甚理想。随着搅拌技术的不断进步及搅拌试验手段的不断提高，使我们有条件为PVC釜配备更理想的搅拌器。大量的搅拌实验研究证明，三叶后掠式搅拌器的传质效果好，循环和剪切性能均适合于PVC生产的需要，因此，本设计在PVC生产中采用三叶后掠式搅拌器。
④干燥机：干燥器发展迅速，主要有2种方式,即气流干燥和流态化干燥。我国PVC工业化生产最初主要用的是气流干燥器,但是随着聚合工艺技术的发展, 聚合生产能力提高, 树脂产品也朝着疏松型发展, 气流干燥器从生产能力和干燥效果等方面已经不能满足生产的需要,后来发展到气流干燥器, 沸腾床干燥器和冷风冷却3段干燥技术。但这样动力消耗大, 产品质量不是很好。目前主要用的是旋风干燥器和卧式内加热流化床。旋风干燥器结构简单, 投资较少, 目前很多装置都在用。卧式内加热流化床综合能耗比旋风干燥器要低, 主要有多室沸腾床和两段沸腾床2 种。但在生产中发现多室沸腾床的花板容易漏料, 不同牌号切换时比较麻烦, 且生产能力有限。两段流化床改进了, 操作稳定性好, 易于产品牌号的切换, 生床的花板产能力较大。
本设计中采用卧式内加热流化床。
⑤离心机：对浆料进行离心脱水，得到含水量25%的聚氯乙烯。PVC生产过程中需要大量的逻辑判断和离散控制，因此本设计采用二位式控制组件，如通/断式二位开关阀控制各种物料的传输，和二位控制的电机和泵机。
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⑥气体塔：汽提技术及设备也有改进汽提塔朝着节能、高效的方向发展。现在常用的汽提塔主要有溢流堰筛板塔和无堰筛板塔, 有堰筛板塔传质传热仅在筛板上进行, 在板间移动时只有传热没有传质, 而无堰筛板塔在塔内一直都在传质, 目前传热。因此无堰筛板塔效率高于有溢流堰的塔，无堰筛板塔的塔盘设计也逐渐合理科学化, 塔盘的厚度, 开孔率在实践中逐渐优化, 并被纳入设计体系中。很多无堰筛板塔塔盘是整体装卸的, 随着生产能力的提高, 设备 整体装卸很不方便, 目前, 生产能力较大的的增大汽提塔的塔盘, 可以采用可拆卸式的塔盘。汽提塔的塔顶操作压力也逐渐从微正压操作向微负压操作发展, 使得塔顶物料沸腾温度低, 节约了蒸汽却提高了单体脱出效率。为了强化汽提效果, 浆料经过汽提后利用重力作用进入闪蒸罐, 进一步汽提, 降温。因此，本设计采用无堰筛板塔。 1.5 原料及产品性能 ①氯乙烯：CH2=CHCl分子量62.50，无色易液化的气体。液体的密度0.912lg/cm3。沸点-13.9℃。凝固点-160℃。自燃点472℃。临界温度142℃。临界压力55.2Pa。难溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。易聚合，能与丁二烯、乙烯、丙烯、内烯腈、醋酸乙烯、两烯酸酯和马来酸酯等共聚。能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限3.6-26.4％。遇明火、高温有燃烧爆炸的危险。 无空气和水分的纯氯乙烯很稳定，对碳钢无腐蚀作用。有氧存在时，氯乙烯过氧化物，它可与水生成盐酸从而腐蚀设备，过氧化物还可以使氯乙烯产生自聚作用。长距离 运输时应加入阻聚剂氢醌。 2 物料平衡关系示意图 图1 为氯乙烯糊树脂生产物料平衡关系示意图 4
3 种子乳液聚合生产聚氯乙烯糊树脂的原理 3.1 氯乙烯聚合反应机理 氯乙烯乳液聚合属于游离基引发加聚反应，其反应是为： 聚合反应活性中心是游离基，其基元反应如下。 a．链引发。引发分解产生游离基： 游离基生成后，如与胶束中的氯乙烯分子碰撞激发氯乙烯双键上π电子，使之分离成两个独立的p电子，并与其中的一个p电子结合生成单体游离基： b．连增长。单体游离基也很活泼，当与其他氯乙烯分子碰撞时，则生成低聚物基团： c．连转移剂终止。活性链与引发剂又立即相碰，彼此活性消失而终止： 向单体转移： 向高聚物转移： 5