CN102863568A

CN102863568A - 水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法

Info

Publication number: CN102863568A
Application number: CN2011101901590A
Authority: CN
Inventors: 易东
Original assignee: GUANGXI TIANDONG JINHUA CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: GUANGXI JINHUA NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2031-07-07
Also published as: CN102863568B

Abstract

本发明涉及一种乙烯均聚物或共聚物技术领域，具体公开了一种水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法。该方法包括顺序执行的氯化反应步骤、除酸处理步骤、离心分离步骤、以及干燥步骤；所述除酸处理步骤采用耐酸性的带式真空过滤机，在所述带式真空过滤机上对氯化反应步骤完成后的物料加水进行喷淋过滤除酸；所述离心分离步骤采用耐酸性的离心分离机；所述干燥步骤采用耐酸性的沸腾干燥床。本发明结合了酸相悬浮法的优点，对水相悬浮法的生产过程进行了优化改进，在设备投资相对小的情况下，同时具备了生产周期短、耗水量少的优点。

Description

水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法

技术领域

本发明涉及一种乙烯均聚物或共聚物技术领域，具体涉及一种水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法。

背景技术

氯化聚乙烯(CPE)是一种高分子材料，由于其良好的稳定性、优异的耐热、耐老化、以及阻燃性能，广泛应用于塑料、橡胶、建材、机电、汽车、军工等领域，已成为重要的生产及生活的物质。

目前，氯化聚乙烯(CPE)生产工艺有水相悬浮法、酸相悬浮法、固相法、以及溶液法。下面对普遍采用酸相悬浮法和水相悬浮法介绍如下：

一、酸相悬浮法的工艺流程：

如图1所示，现有的酸相悬浮法的一般工艺流程如下：

首先，将高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，简称为“HDPE”)悬浮于浓度为20％盐酸溶液中进行氯化，再用平面转盘真空过滤机连续脱酸、洗涤、出料，最后对脱酸后的湿料进出离心、干燥、以及研磨得CPE成品，德国赫斯特和山东亚星集团就是采用的此工艺方案。

该方法主要特点是三废排放小、工艺简单、产品质量稳定；但转盘真空过滤机、以及离心干燥设备投资费用很高，而且干燥步骤结束后的物料还比较粗，需要对其进行研磨，研磨过程是十分耗电的一个过程，大概一吨物料需要1000度电左右，因此，生产成本也相对较高。

正是由于酸相悬浮法的设备投资费用太高，更多的厂家更愿意采用水相悬浮法。目前，除了德国赫斯特、山东亚星集团、美国的DOW公司、日本昭和电工、以及大阪曹达以外的几乎所有厂家均采用水相悬浮法。

二、水相悬浮法生产工艺流程

如图2所示，现有水相悬浮法一般工艺流程如下：

1、氯化：根据“氯化釜”的大小，加入适量的净水至“氯化釜”中，然后加入助剂和高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，简称为“HDPE”)专用料，升温至一定温度后通入氯气进行反应(通常采用三段式通氯)，反应完后是保温和降温的过程，降温至60℃--80℃。

2、脱酸：将氯化的物料转移至脱酸釜进行脱酸，其转移过程一般是由压缩空气压过去，脱酸的过程大致包括两种：“(1)一遍遍的加水洗，即是把反应釜中转移过来的CPE物料，通过滤头把酸水放出，当放到一定水位后浆料已经很稠了，然后关闭滤头阀门，把水加至先前水位，反复多次水洗；(2)一边加水，一边放水。”，脱酸的过程实际上是一种稀释的过程，耗水量巨大，同时产生大量低浓度盐酸的废水；当然，这个过程中也可以是把后段工艺-脱碱过程中产生的碱性废水利用起来，用该碱性水对反应釜中转移过来的物料进行脱酸水洗，其脱酸效果会稍微好一点，但是效果也是有限的。洗至一定程度后(大致把CPE表面的盐酸洗掉后)，再转移至中和釜进行中和，因为，CPE物料内部的盐酸基本上通过水洗是没有办法洗掉的。

3、中和：通过升温加碱让碱进入CPE内部中和掉CPE物料内部的盐酸，直至试纸测试物料含酸极少时，此过程才算完成，此过程又俗称碱煮。碱煮完成后的溶液PH值一般大于10，此过程一般需要4小时以上，有时需要7-8个小时，甚至更长。中和完成后，再把物料转移至脱碱釜中。

4、脱碱：跟脱酸过程相似，把碱液通过滤网放掉，加入清水清洗几次完成，再转移至离心机。此过程一般比脱酸时所用时间短很多，大概在1个小时左右。当然，可能在转移离心机之前还有一个均化储罐的工序。

5、离心：离心工序是把物料和水份分离开，剩下CPE部分，再转移至沸腾干燥床中。此步骤中所采用的离心机一般为不锈钢材质，其耐酸性能较差。

6、干燥：一般用蒸汽通过换热器变成热风，热风把逐步进入沸腾干燥床的物料CPE吹起来(物料CPE可混入一定比例的助剂，一般为1％的硬脂酸钙，或一定比例的碳酸钙粉)，使物料在干燥床内处于山下翻腾状态，最后通过取物料口，取出一点物料作为样品，化验水分合格后，即可将物料转移出来，成为半成品的CPE。此过程一般3小时以上，实际大生产过程中，凭经验都可确定进料时间，升温至多少度，保温多久，以及放料时间。此步骤中所采用的干燥床一般为不锈钢材质，其耐酸性能较差。

7、混合包装：把干燥好的CPE半成品加入一定比例的隔离剂(碳酸钙)、在混料机中混合均匀，即可包装成CPE成品。

该工艺流程的主要优点是产品质量稳定、原料消耗低，设备投资相对小；但是，在氯化反应过程中产生的大量低浓度盐酸处理负担重，需要脱酸、中和、脱碱三个步骤来完成除酸目的，一般完成该三步骤需要9小时左右、耗水至少30吨。

为了减少物料转移时间，部分厂家将脱酸、中和、脱碱分别在三个反应釜中完成改为两台或者一台反应釜完成，但是三个工序仍然不变。

因此，现有水相悬浮法生产CPE存在生产周期长和水资源消耗量大的问题，为了解决这两个问题，人们总是在保持：“氯化-脱酸-中和-脱碱-离心-干燥”这几个水相法惯用工序不变的基础上进行小修小改，比如前文提及的：“将脱碱过程中产生的碱性废水利用起来，用该碱性水对反应釜中转移过来的物料进行脱酸水洗，起到更好的脱酸水洗效果。”。这些措施都不能很好解决现有水相悬浮法存在的周期长、耗水多的两个问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种生产周期短、耗水少、设备投资相对小的水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用技术方案如下：

一种水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法，包括顺序执行的氯化反应步骤、除酸处理步骤、离心分离步骤、以及干燥步骤；所述除酸处理步骤采用耐酸性的带式真空过滤机，在所述带式真空过滤机上对氯化反应步骤完成后的物料加水进行喷淋过滤除酸；所述离心分离步骤采用耐酸性的离心分离机；所述干燥步骤采用耐酸性的沸腾干燥床。

所述水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法中，所采用的耐酸性的离心分离机，其内部与物料接触的表面材料为钛板或型号为361L的耐酸不锈钢。

所述水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法中，所述采用的耐酸性的沸腾干燥床，可将现有的干燥床的内部与物料接触的表面材料改为钛板以耐酸，或者采用耐高温的玻璃钢材料重新制备。

所述水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法，为了使得除酸效果更佳，在所述带式真空过滤机的后段喷淋碱水进行过滤除酸。

所述水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法，由于经过本发明除酸处理步骤后的物料还包括有少量的酸性水分，为了防止干燥步骤中产生的酸性废气污染大气，在所述干燥步骤中所采用的沸腾干燥床上还连接有一个酸气处理装置，用于回收处理干燥床中排出的酸气。

带式真空过滤机是以真空负压为推动力实现固液分离的设备，在结构上，过滤区段沿水平长度方向布置，可以连续完成过滤、洗涤、吸干、滤布再生等作业。橡胶带式过滤机具有过滤效率高、生产能力大、洗涤效果好、滤饼水分低、操作灵活，维修费用低等优点。

本发明的关键在于采用了带式真空过滤机，现有的带式真空过滤机比转盘真空过滤机具有绝对的价格优势，只要将现有的带式真空过滤机与物料接触的地方进行简单的耐酸性改造即可使用(比如将与酸性物料接触的部位都改成单线型高聚物树脂等等常规的耐酸材料)。使用经过改造后的耐酸性带式真空过滤机除酸，完全可以替代现有水相悬浮法中的脱酸、中和、脱碱三个耗时、耗水的步骤，通常情况下可节约5-6个小时时间，而且用水也可节约大约20吨，甚至更多。

当然，经过带式真空过滤机除酸处理后的物料还具有一定的酸性，因此本发明选用了耐酸性的离心分离机和耐酸性的沸腾干燥床，所谓耐酸性的离心分离机和沸腾干燥床，同样可以在现有设备的基础上按照常规的技术手段进行改造即可使用，比如：将现有离心分离机和干燥床内部与物料接触的表面衬垫1.5毫米以上的钛钢，或者采用耐高温的玻璃钢重新制备一台沸腾干燥床，都不会增加多少成本。同时，本发明相对于酸相悬浮法，可以省去耗电量高的研磨工序，进一步降低了生产成本。

综上，本发明结合了酸相悬浮法的优点，对水相悬浮法的生产过程进行了优化改进，在设备投资相对小的情况下，同时具备了生产周期短、耗水和耗电量少的优点。

附图说明

此附图说明所提供的图片用来辅助对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为酸相悬浮法的工艺流程；

图2为现有的水相悬浮法的工艺流程；

图3为本发明的工艺流程。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方法来详细说明本发明，在本发明的示意性实施及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示，本发明公开了一种水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法，包括顺序执行的氯化反应步骤、除酸处理步骤、离心分离步骤、以及干燥步骤。

其中，氯化反应步骤具体是在“氯化釜”中加入适量的净水，然后加入助剂和高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，简称为“HDPE”)，升温并通入氯气进行反应(通常采用三段式通氯)，反应完后是保温和降温的过程，降温至60℃--80℃。

其中，除酸处理步骤采用耐酸性的带式真空过滤机，在所述带式真空过滤机上对氯化反应步骤完成后的物料加水进行喷淋过滤除酸，这个过程和现有的矿山使用的带式真空过滤机基本一致，加水喷淋的过程相当于脱酸水洗，带式真空过滤机上产生的负压将水分从物料中吸附出来，起到更好的脱酸效果；为了使得除酸效果更佳，在所述带式真空过滤机的后段喷淋碱水进行过滤除酸；本发明中的带式真空过滤机，只要将现有的带式真空过滤机与物料接触的地方进行简单的耐酸性改造即可使用，比如将与酸性物料接触的部位都改成单线型高聚物树脂等等常规的耐酸材料，当然还可以采取其他常规的耐酸性改造。由于经过本发明除酸处理步骤后的物料还包括有少量的酸性水分，为了防止干燥步骤中产生的酸性废气污染大气，在所述干燥步骤中所采用的沸腾干燥床上还连接有一个酸气处理装置，比如酸气处理率塔，用于回收处理干燥床中排出的酸气。

虽然前述除酸处理已经除去了大部分的盐酸副产物，为了使得离心分离机与干燥床使用寿命更长，其离心分离步骤采用耐酸性的离心分离机，其干燥步骤采用耐酸性的沸腾干燥床；同样，可以在现有设备的基础上按照常规的技术手段进行耐酸改造即可使用，比如：将现有的离心分离机的内部与物料接触的表面材料改为钛板或型号为361L的耐酸不锈钢，即得耐酸性的离心分离机，又比如：将现有的沸腾干燥床的内部与物料接触的表面材料改为钛板，或者采用耐高温的玻璃钢材料重新制备，即得耐酸性的沸腾干燥床。

本发明实际上等同于将酸相悬浮法中的转盘真空过滤机的工序进行了展开，采用带式真空过滤机将其改为了传输带式的加工过程，但是与酸相悬浮法相比本发明省略了电能消耗较高的研磨工序，减低了生产成本。

本发明不仅大大降低了设备投入，而且克服了酸相悬浮法与水相悬浮法不能融合的技术偏见，达到了设备投资小、生产周期短、生产耗水和耗电量低的目的。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法，包括顺序执行的氯化反应步骤、除酸处理步骤、离心分离步骤、以及干燥步骤，其特征在于：

所述除酸处理步骤采用耐酸性的带式真空过滤机，在所述带式真空过滤机上对氯化反应步骤完成后的物料加水进行喷淋过滤除酸；

所述离心分离步骤采用耐酸性的离心分离机；

所述干燥步骤采用耐酸性的沸腾干燥床。

2.根据权利要求1所述的水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法，其特征在于：

在所述带式真空过滤机的后段喷淋碱水进行过滤除酸。

3.根据权利要求1所述的水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法，其特征在于：

在所述干燥步骤中所采用的沸腾干燥床上还连接有一个酸气处理装置。

4.根据权利要求1所述的水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法，其特征在于：

所述耐酸性的离心分离机的内部与物料接触的表面材料为钛板或型号为361L的耐酸不锈钢。

5.根据权利要求1所述的水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法，其特征在于：

所述耐酸性的沸腾干燥床的内部与物料接触的表面材料为钛板。

6.根据权利要求1所述的水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法，其特征在于：

所述耐酸性的沸腾干燥床由耐高温的玻璃钢制成。