CN107457935A - 一种多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备及聚烯烃卤化方法 - Google Patents

一种多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备及聚烯烃卤化方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备及聚烯烃卤化方法，属于化工设备领域。该多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备包括串联的N阶挤出机，相邻两个挤出机之间通过单螺杆或螺杆泵封闭式连接；所述单螺杆或螺杆泵的机筒的入口端与上一阶挤出机的机头连接，出口端与下一阶挤出机的机尾连接；N阶挤出机的各螺杆均采用积木式组合结构串联而成；在第一阶挤出机上设有进料口，在其它阶挤出机上设有进气口和出气口。

Description

一种多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备及聚烯烃卤化方法
技术领域
本发明属于化工装备领域，具体涉及一种多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备及聚烯烃卤化方法，是一种环保、耐腐蚀、零排放、低能耗的多阶挤出机串联组合，可广泛应用于聚烯烃的氟化、氯化、溴化等领域。
背景技术
近年来，随着国家对环境保护的重视及化工产业环保排放标准的逐步提高，国内聚烯烃卤化生产企业面临着技术升级和成本提高的双重挑战。以氯化聚乙烯(CPE)为例，全球70～80％的产量集中在我国大陆区域，主要应用于聚烯烃的改性及聚氯乙烯的增韧。CPE的生产工艺从最先的溶剂法氯化发展至今的水相悬浮法氯化或酸相悬浮法氯化，其中酸相悬浮氯化工艺是目前最成熟也是被采用最多的氯化生产工艺。尽管酸相悬浮法是目前市场中最成熟的氯化技术，但每生产一吨的CPE其工艺水耗量仍达到14吨、循环水130吨，耗电量更高达1200kWh，其能耗成本占产品总成本15～30％。
因此，固相卤化工艺就成为了制备卤化聚烯烃最理想的方法。美国Exxon公司在专利EP 0124 278及EP 0124279中提出一种单阶式螺杆反应挤出卤化聚合物的生产工艺，其实施案例中包含的双螺杆氯化反应挤出所生产的氯化聚合物的氯化度偏低，如氯化高密度聚乙烯为0.38～0.72％，氯化三元乙丙橡胶为2.46～3.55％。这远未实现目前企业的氯化CPE的35±2％的含氯量要求。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备及聚烯烃卤化方法，满足卤化聚烯烃生产过程中的环保、节能需求，适用于目前氯化聚乙烯、氯化聚丙烯及氯化橡胶等卤化聚合物的生产要求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备，包括串联的N阶挤出机，相邻两个挤出机之间通过单螺杆或螺杆泵封闭式连接；
所述单螺杆或螺杆泵的机筒的入口端与上一阶挤出机的机头连接，出口端与下一阶挤出机的机尾连接；
N阶挤出机的各螺杆均采用积木式组合结构串联而成；
在第一阶挤出机上设有进料口，在其它阶挤出机上均设有进气口和出气口。
所述N等于3。
所述第一阶挤出机采用双螺杆挤出机，其螺杆的直径为D，长径比L/D为25～35D；螺杆及机筒采用常规螺杆挤出用合金制作而成，表面为渗氮处理；螺杆与机筒间间隙为20～30微米，采用异向非啮合型挤出形式；
螺杆混合段采用螺纹与啮合块组合结构，混合段长度为5～10D；
所述第一阶挤出机的螺杆顶端设有止逆螺纹元件；
所述第一阶挤出机的机头前端直接与单螺杆或螺杆泵封闭式连接。
所述第一阶挤出机长径比L/D为30D。
所述第二阶挤出机为平行双螺杆或三螺杆挤出机，且只包含混合均化段；
其螺杆直径为1～2D，长径比20～50D；
在螺杆上3～5D处设有反向螺纹，6～8D处设有深螺槽螺纹结构，在6～8D处设有进气口，所述进气口沿机筒周向均布，在机头端设有出气口；在距螺杆末端5～8D处设置深螺槽螺纹结构；
所述混合均化段采用陶瓷啮合块积木式组合结构串联在螺杆上，啮合块之间的轴向间隙为10～20微米；
机筒内表面涂有陶瓷镀层。
第二阶挤出机的螺杆直径均为1.5D，长径比40～45D，啮合块之间的轴向间隙为10微米。
第三阶挤出机至第N阶挤出机均为平行双螺杆或三螺杆挤出机，且只包含混合均化段；
其螺杆直径为1～2D，长径比20～50D；
在螺杆上3～5D处设有反向螺纹，6～8D处设有深螺槽螺纹结构；
在6～8D处设有进气口，所述进气口在机筒上周向均布；在机头端设有出气口；
所述混合均化段采用陶瓷啮合块积木式组合结构串联在螺杆上，啮合块之间的轴向间隙为1～20微米；
机筒内表面涂有陶瓷镀层；
在距螺杆末端8～10D处设有深螺槽螺纹结构。
第三阶挤出机至第N阶挤出机的螺杆直径为1.5D，长径比40～45D；啮合块之间的轴向间隙为10微米。
在第N阶挤出机的螺杆上距熔体流动的终端8～10D处串联有消泡脱气结构，所述消泡脱气结构包括陶瓷啮合块组合结构与深螺纹元件；所述消泡脱气结构段与第N阶挤出机中的卤化反应段采用反向螺纹元件隔离；
采用正压将稀释气体从进气口注入，采用真空或负压系统从出气口抽出冷凝或溶液中和吸收，洗涤后的卤化聚烯烃经第N阶挤出机的机头挤出造粒，或再进一步冷冻粉碎。
或者在第N阶挤出机后面安装脱气挤出机，其通过单螺杆或螺杆泵与第N阶挤出机封闭式连接；
所述脱气挤出机为平行双螺杆或三螺杆挤出机，直径为D，长径比L/D为20～35，且螺纹元件只包括混合均化段，由螺纹单元与啮合块串联而成；
沿熔体流动方向在螺杆轴向每隔10D布置反向螺纹，紧跟反向螺纹布置1～2D深螺槽螺纹单元；
在所述脱气挤出机上设有进气口和出气口。
第一阶挤出机采用常规螺杆或机筒合金钢，其余阶挤出机均采用高镍基合金基材或镀层与陶瓷啮合块组合结构件；螺杆混合元件、螺纹元件均采用全陶瓷组件，防腐镀层进行陶瓷、聚醚醚酮或聚四氟乙烯表面处理。
利用所述多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备实现的聚烯烃卤化方法，包括：
在高速搅拌机内将颗粒或粉末状待卤化聚烯烃与助剂共混形成原料，将该原料通过进料口输入到第一阶挤出机，在第一阶挤出机内进行熔融塑化和均匀混合后，经过单螺杆或螺杆泵密封输入到第二阶挤出机，在第二阶挤出机内进行均匀混合后，如果N等于2，则从第二阶挤出机输出，如果N大于2，则经过单螺杆或螺杆泵密封输入到下一阶挤出机，以此类推，直到经过第N阶挤出机的均匀混合后输出或者经过脱气挤出机输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：无工艺废水，环保；连续挤出卤化，节能；不同于酸相悬浮卤化法的“由表及里”的卤化过程，熔体与卤化介质直接混合发生卤化反应，产物卤素原子分布均匀；反应过程中无水参与，设备耐腐蚀性要求降低。
附图说明
图1是一种包含结构II的三阶螺杆挤出式卤化装备示意图；
附图标记说明：
1-第一阶塑化挤出机；2-一阶螺杆式强制熔体输送机；3-第二阶卤化挤出机；4-二阶螺杆式强制熔体输送机；5-第三阶卤化挤出机；6-三阶螺杆式强制熔体输送机；7-消泡脱气挤出机。
排气口：T1、T3正压注入卤化介质，T2、T4真空抽出尾气，T5注入清洗用稀释气体，T6尾气吸收。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明涉及一种多阶式分段固相卤化聚烯烃的生产工艺及装备，能实现零工艺废水废气排放、低耗节能的绿色环保生产过程，适用于目前氯化聚乙烯、氯化聚丙烯及氯化橡胶等含高卤化度的卤化聚合物的生产要求。
采用多阶螺杆挤出式组合设备实现塑化状态下聚烯烃的卤化反应式挤出(如氯化、氟化、溴化等)，是一种高效、节能、环保、零排放的新型生产工艺，其本质是一种固相卤化生产工艺。本发明装备要求所需卤化的物料在高速旋转的螺杆混合部件中以熔体状态与卤化介质实现固-液-气多相黏流混合，剪切速率在10～104s-1范围内。
该聚烯烃卤化设备采用多阶连续挤出方式，其中聚烯烃包括但不限于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚异丁烯(PIB)、三元乙丙橡胶(EPDM)等饱和或不饱和聚烯烃或其相关复合材料体系；卤化介质包括但不限于氯气(Cl2)、溴蒸汽(Br2)等卤素单质或其与惰性稀释气体(如氮气N2，氩气Ar，二氧化碳CO2)的混合气体。引发剂包括但不限于偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰等。
该聚烯烃卤化设备采用多阶连续挤出方式，可采用同向或异向多螺杆挤出机实现待卤化聚烯烃与引发剂、催化剂、抗氧化剂等助剂的均匀塑化混合，并快速挤出至第二阶卤化反应阶段，其中，各阶挤出机的螺杆数可为2、3、4等。
该聚烯烃卤化设备采用多阶连续挤出方式，通过多阶串联实现分段卤化，卤化反应程度逐步提高。通过精确控制物料的停留时间、反应温度、熔体压力及混合优化度等工艺参数实现连续式或阶梯式卤化反应，可实现从低到高的不同程度的卤化，卤化度可达0～60％。
该聚烯烃卤化设备采用多阶挤出机串联方式，实现整个生产过程全封闭式多阶连续卤化：熔体在被螺杆往前推送过程中，除与卤化介质或惰性稀释介质接触外，全程不与外界接触；同时，卤化介质的注入与回收采用循环封闭系统，避免外溢造成环境污染。
该聚烯烃卤化设备的机筒、螺杆均采用耐腐蚀性高镍基合金(如哈氏合金)基材或镀层，防腐镀层可进一步进行陶瓷、聚醚醚酮、聚四氟乙烯等表面处理。在卤化介质存在的卤化反应段：螺杆混合元件、螺纹元件均采用全陶瓷组件，螺杆为积木式组合结构；机筒内表面全程陶瓷镀层。
该多阶式连续挤出卤化装备是通过将一定数量N阶挤出机串联起来，挤出机数量N可选2，3，4等，优选N＝3。
如图1所示，本发明设备具体如下
(1)涵括一阶常规塑化混合用的双螺杆挤出机1，双螺杆挤出机1是整套设备的前阶，为后续的卤化反应过程提供反应主体。颗粒或粉末状待卤化聚烯烃经过与其他助剂(引发剂、催化剂等)经高速搅拌机物理共混后在该双螺杆挤出机1中熔融塑化、均匀混合；螺杆直径为D，长径比L/D约25～35D，优选30；螺杆及机筒采用常规螺杆挤出用合金(如38CrMoAl)，表面为渗氮处理。螺杆混合段采用螺纹与啮合块组合结构，混合段长度约为5～10D，机头前端直接与下一阶卤化反应挤出机的加料段封闭相连，采用单螺杆结构2将塑化好的熔体泵送至下一阶。为避免高剪切黏性耗散温升而导致引发剂过度提前分解，本发明涉及的塑化混合双螺杆挤出机1的螺杆与机筒间间隙约为20～30微米，优选异向非啮合型挤出。螺杆顶端采用止逆螺纹元件，加大熔体往下一阶挤出机输送能力。
(2)涵括二阶双螺杆式连续卤化反应挤出机3，挤出机3为平行双螺杆或三螺杆挤出机。该双螺杆挤出机3承接上一阶塑化双螺杆挤出机1的输送的塑化均匀的熔体，因此，挤出机3只包含混合均化段(是挤出螺杆的第三段结构的统称)；挤出机3的螺杆直径为1～2D，优选1.5D，长径比20～50D，优选40～45D。在3～5D位置处设置反向螺纹，6～8D位置处设置深螺槽螺纹结构，局部释放熔体压力，卤化反应介质在6～8D处(即图1中的T1的位置)以微正压注入螺杆挤出机3中，进气口沿机筒周向均布；混合元件采取陶瓷啮合块积木式组合结构，如图1中的深色非螺纹结构的部分所示，其与螺纹元件相互配合，串联在螺杆芯轴上，啮合块之间的轴向间隙为10～20微米，优选10微米；机筒内表面采用陶瓷镀层作防腐处理。陶瓷啮合块组合元件实现卤化介质与熔体间的气-固-液多相混合。在距螺杆末端5～8D的位置处设置深螺槽螺纹结构，局部释放压力并进行尾气回收。聚烯烃在二阶挤出机3中实现初始卤化，卤化度在1～25％左右。
(3)涵括三阶双螺杆式连续卤化反应挤出机5，挤出机5为平行双螺杆或三螺杆挤出机。挤出机5承接上一阶卤化挤出机3经过单螺杆或螺杆泵4输送的初步卤化的熔体；因此，挤出机5只包含混合均化段；挤出机5的螺杆直径为1～2D，优选1.5D，长径比20～50D，优选40～45D。在3～5D位置处设置反向螺纹，6～8D位置处设置深螺槽螺纹结构，局部释放熔体压力，卤化反应介质在6～8D处(即图1中的T3)以微正压注入螺杆挤出机5中，进气口采用周向均布方式；混合元件采取陶瓷啮合块结构，啮合块之间的轴向间隙为1～20微米，优选10微米；机筒内表面采用陶瓷镀层作防腐处理。陶瓷啮合块组合元件实现卤化媒介-熔体间的气-固-液多相混合。聚烯烃在二阶挤出机5中实现进一步卤化，卤化度达到20～35％左右。在距螺杆末端8～10D的位置处设置深螺槽螺纹结构，局部释压并进行尾气回收；同时，正压逆向注入清洗稀释气体，如氮气N2等惰性气体，充分混合洗涤未卤化及卤化产物气体。洗涤后的卤化聚烯烃经机头挤出造粒，或再进一步冷冻粉碎。
如果有四阶、五阶甚至更多阶，它们都采用与三阶相同的挤出机即可。
经塑化物料在第一阶塑化挤出机1和第二阶卤化挤出机3之间靠单螺杆或螺杆泵结构封闭式输送连接，短程螺杆输送熔体，在单一机筒内即可密封，整个机筒不开设任何的出口；
经初步卤化物料在第二阶塑化挤出机3和第三阶卤化挤出机5间靠单螺杆或螺杆泵结构封闭式输送连接；
其中，聚烯烃卤化后需要对未反应卤化介质、反应产物的脱除，在达到生产所需的卤化度后需消泡、脱气、清洗，具体方法可采用以下两种方式(I、II)之一或结合：
结构I：
在第三阶卤化挤出机5的螺杆沿熔体流动方向距末端(机头一侧(即熔体流动的终端))8～10D处串联设置深螺槽元件，局部释放熔体压力，卤化介质从气-固-液三相混合体系中溢出，通过外置真空系统对螺杆局部位置处(即图1中的T4)抽真空，并外接尾气回收处理装置将未反应的卤化介质、反应产物(氢化卤等)吸收。消泡脱气结构段与第三阶卤化反应段采用方向螺纹元件隔离，反向螺纹元件是双螺杆或多螺杆结构的一种元件，其螺纹旋向与主体螺纹旋向相反，直接在螺杆芯轴上串联即可。
结构I的消泡脱气结构包括陶瓷啮合块组合结构与深螺纹元件，并设置有稀释气体注入口与尾气吸收口(即图1中的T3和T4)，稀释气体注入口采用正压注入，尾气吸收采用真空或负压系统抽出冷凝或溶液中和吸收，洗涤后的卤化聚烯烃经机头挤出造粒，或再进一步冷冻粉碎。
通过在同一螺杆上设置消泡脱气结构，整体结构简单，无需单独的消泡清洗单元。相同转速下控制卤化介质及稀释气体的注入量难度低，气流量相对稳定。
结构II：
在第三阶卤化反应挤出机5后增加第四阶脱气挤出机7，熔体在挤出机5与脱气挤出机7之间依靠单螺杆或螺杆泵6密闭输送。挤出机7为平行双螺杆或三螺杆挤出机，直径为D，长径比L/D为20～35，且螺纹元件只包括均化混合结构，由螺纹单元与啮合块构成；沿熔体流动方向在螺杆轴向每隔10D布置反向螺纹，紧跟反向螺纹布置1～2D深螺槽螺纹单元，局部释放熔体压力并正压注入稀释气体(如N2)；经卤化反应后的聚烯烃熔体在脱气挤出机D中经过高强度剪切、洗涤后，其内部卤化介质及反应产物的含量大幅下降。
卤化聚烯烃经脱气挤出机7挤出后造粒、干燥，得到无规发泡状的卤化聚烯烃产物。通过独立单元挤出机设置消泡脱气结构，整体结构相对复杂，相同产量下脱气清洗效果较佳，卤化介质残留少，产品质量提高。
待卤化聚烯烃物料可连续性塑化、卤化、脱气、造粒、干燥，得到卤化聚烯烃；卤化度可在1～50％之间。
塑化挤出机及卤化挤出3、5及脱气挤出机7，可采用平行双螺杆(同向或异向)、三螺杆或多螺杆挤出机，螺杆采用积木式组合结构。
各阶挤出机之间依靠单螺杆或螺杆泵密闭相连，熔体由上一阶往下一阶流动均为强制输送。
除第一阶塑化挤出机1可采用常规螺杆或机筒合金钢之外(如38CrMoAl)，其余挤出机3、5或7均需采用哈氏合金基材(或镀层)与陶瓷啮合块组合结构件。
实施例1：
如图1所示，一种包含结构II的三阶螺杆挤出式卤化装备示意图。
颗粒或粉末状待卤化聚烯烃经过与其他助剂(引发剂、催化剂等)经物理共混后在该双螺杆挤出机1中熔融塑化、均匀混合；螺杆直径为D，长径比L/D约25～35D，优选30；螺杆及机筒采用常规螺杆挤出用合金(如38CrMoAl)，表面为渗氮处理。螺杆混合段采用螺纹与啮合块组合结构，混合段长度约为5～10D，机头前端直接与下一阶卤化反应挤出机的加料段封闭相连，采用单螺杆结构将塑化好的熔体泵送至下一阶卤化反应挤出机3。挤出机3为平行双螺杆或三螺杆挤出机。双螺杆挤出机3承接上一阶塑化双螺杆挤出机1的塑化均匀的熔体，由螺杆式强制输送机2输送熔体，挤出机3只包含混合均化段；挤出机3的螺杆直径为1～2D，优选1.5D，长径比20～50D，优选40～45D。在3～5D位置处设置反向螺纹，6～8D位置处设置深螺槽螺纹结构，局部释放熔体压力，卤化反应介质在6～8D处T1以微正压注入螺杆挤出机3中，进气口沿机筒周向均布；混合元件采取陶瓷啮合块积木式组合结构，啮合块之间的轴向间隙为10～20微米，优选10微米；机筒内表面采用陶瓷镀层作防腐处理。陶瓷啮合块组合元件实现卤化介质与熔体间的气-固-液多相混合。在距螺杆末端5～8D的位置处T2设置深螺槽螺纹结构，局部释放压力并进行尾气回收。根据实际生产需要，若需要继续提高卤化度，从二阶卤化挤出机中流出的物料经强制输送机4输送至三阶双螺杆式连续卤化反应挤出机5，挤出机5为平行双螺杆或三螺杆挤出机。挤出机5承接上一阶卤化挤出机3的输送的初步卤化的熔体；因此，挤出机5只包含混合均化段；挤出机5的螺杆直径为1～2D，优选1.5D，长径比20～50D，优选40～45D。在3～5D位置处设置反向螺纹，6～8D位置处设置深螺槽螺纹结构，局部释放熔体压力，卤化反应介质在6～8D处T3以微正压注入螺杆挤出机3中，进气口采用周向均布方式；混合元件采取陶瓷啮合块结构，啮合块之间的轴向间隙为10～20微米，优选10微米；机筒内表面采用陶瓷镀层作防腐处理。聚烯烃在二阶挤出机5中实现进一步卤化。在距螺杆末端8～10D的位置处T4设置深螺槽螺纹结构，局部释压并进行尾气回收。
聚烯烃熔体经熔体卤化反应之后达到生产所需的卤化度，经螺杆式强制输送机6输送至消泡脱气挤出机7。挤出机7为平行双螺杆或三螺杆挤出机，直径为D，长径比L/D为20～35，且螺纹元件只包括均化混合结构，由螺纹单元与啮合块构成；沿熔体流动方向在螺杆轴向每隔10D布置反向螺纹，紧跟反向螺纹布置1～2节深螺槽螺纹单元，局部释放熔体压力并从T5正压注入稀释气体(如N2)；经卤化反应后的聚烯烃熔体在脱气挤出机7中经过高强度剪切、洗涤后，其内部卤化介质及反应产物的含量大幅下降，脱气清洗干净后由T6口进行尾气吸收。卤化聚烯烃经脱气挤出机7挤出后造粒、干燥，得到无规发泡状的卤化聚烯烃产物。
本发明采用多阶螺杆挤出机串联组合实现塑化状态下聚烯烃熔体的卤化反应式挤出(如氯化、氟化、溴化等)。通过将聚烯烃熔体与卤化介质直接气-固-液混合、接触、反应，其本质是一种固相法卤化生产工艺，是一种高效、节能、环保、零排放的新型生产工艺。一种优选实施案例是采用三阶双螺杆挤出机连续卤化反应挤出方式，第一阶采用同向或异向双螺杆挤出机实现待卤化聚烯烃与引发剂、催化剂、抗氧化剂等助剂的均匀塑化混合，并快速挤出至第二阶卤化反应阶段，并通过多阶串联实现分段卤化，卤化反应程度逐步提高。通过精确控制物料的停留时间、反应温度、熔体压力及混合优化度等参数实现连续式或阶梯式卤化反应，可实现从低到高的不同程度的卤化，卤化度从0～55％不等。整个挤出过程中为全封闭式模式，熔体被螺杆强制往前推送，卤化介质的注入与回收均采用循环封闭系统。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备，其特征在于：所述多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备包括串联的N阶挤出机，相邻两个挤出机之间通过单螺杆或螺杆泵封闭式连接；
所述单螺杆或螺杆泵的机筒的入口端与上一阶挤出机的机头连接，出口端与下一阶挤出机的机尾连接；
N阶挤出机的各螺杆均采用积木式组合结构串联而成；
在第一阶挤出机上设有进料口，在其它阶挤出机上均设有进气口和出气口。
2.根据权利要求1所述的多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备，其特征在于：所述N等于3。
3.根据权利要求1或2所述的多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备，其特征在于：所述第一阶挤出机采用双螺杆挤出机，其螺杆的直径为D，长径比L/D为25～35D；螺杆及机筒采用常规螺杆挤出用合金制作而成，表面为渗氮处理；螺杆与机筒间间隙为20～30微米，采用异向非啮合型挤出形式；
螺杆混合段采用螺纹与啮合块组合结构，混合段长度为5～10D；
所述第一阶挤出机的螺杆顶端设有止逆螺纹元件；
所述第一阶挤出机的机头前端直接与单螺杆或螺杆泵封闭式连接。
4.根据权利要求3所述的多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备，其特征在于：所述第一阶挤出机长径比L/D为30D。
5.根据权利要求4所述的多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备，其特征在于：所述第二阶挤出机为平行双螺杆或三螺杆挤出机，且只包含混合均化段；
其螺杆直径为1～2D，长径比20～50D；
在螺杆上3～5D处设有反向螺纹，6～8D处设有深螺槽螺纹结构，在6～8D处设有进气口，所述进气口沿机筒周向均布，在机头端设有出气口；在距螺杆末端5～8D处设置深螺槽螺纹结构；
所述混合均化段采用陶瓷啮合块积木式组合结构串联在螺杆上，啮合块之间的轴向间隙为10～20微米；
机筒内表面涂有陶瓷镀层。
6.根据权利要求5所述的多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备，其特征在于：第二阶挤出机的螺杆直径均为1.5D，长径比40～45D，啮合块之间的轴向间隙为10微米。
7.根据权利要求6所述的多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备，其特征在于：第三阶挤出机至第N阶挤出机均为平行双螺杆或三螺杆挤出机，且只包含混合均化段；
其螺杆直径为1～2D，长径比20～50D；
在螺杆上3～5D处设有反向螺纹，6～8D处设有深螺槽螺纹结构；
在6～8D处设有进气口，所述进气口在机筒上周向均布；在机头端设有出气口；
所述混合均化段采用陶瓷啮合块积木式组合结构串联在螺杆上，啮合块之间的轴向间隙为1～20微米；
机筒内表面涂有陶瓷镀层；
在距螺杆末端8～10D处设有深螺槽螺纹结构。
8.根据权利要求7所述的多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备，其特征在于：第三阶挤出机至第N阶挤出机的螺杆直径为1.5D，长径比40～45D；啮合块之间的轴向间隙为10微米。
9.根据权利要求8所述的多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备，其特征在于：在第N阶挤出机的螺杆上距熔体流动的终端8～10D处串联有消泡脱气结构，所述消泡脱气结构包括陶瓷啮合块组合结构与深螺纹元件；所述消泡脱气结构段与第N阶挤出机中的卤化反应段采用反向螺纹元件隔离；
采用正压将稀释气体从进气口注入，采用真空或负压系统从出气口抽出冷凝或溶液中和吸收，洗涤后的卤化聚烯烃经第N阶挤出机的机头挤出造粒，或再进一步冷冻粉碎；
或者在第N阶挤出机后面安装脱气挤出机，其通过单螺杆或螺杆泵与第N阶挤出机封闭式连接；
所述脱气挤出机为平行双螺杆或三螺杆挤出机，直径为D，长径比L/D为20～35，且螺纹元件只包括混合均化段，由螺纹单元与啮合块串联而成；
沿熔体流动方向在螺杆轴向每隔10D布置反向螺纹，紧跟反向螺纹布置1～2D深螺槽螺纹单元；
在所述脱气挤出机上设有进气口和出气口。
10.一种利用权利要求1至9任一所述的多阶螺杆挤出式聚烯烃卤化设备实现的聚烯烃卤化方法，其特征在于：所述方法包括：
在高速搅拌机内将颗粒或粉末状待卤化聚烯烃与助剂共混形成原料，将该原料通过进料口输入到第一阶挤出机，在第一阶挤出机内进行熔融塑化和均匀混合后，经过单螺杆或螺杆泵密封输入到第二阶挤出机，在第二阶挤出机内进行均匀混合后，如果N等于2，则从第二阶挤出机输出，如果N大于2，则经过单螺杆或螺杆泵密封输入到下一阶挤出机，以此类推，直到经过第N阶挤出机的均匀混合后输出或者经过脱气挤出机输出。
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