CN109384862B - 一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法 - Google Patents

一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法，包括干燥过程，干燥过程为流化床干燥方式，包括进料段、干燥段和冷却段，进料段包括通入热空气；将热空气通过空气分布板从干燥器底部进入干燥器内与混合物混合。所述的干燥段包括氯化聚氯乙烯湿物料的混合物与内置热交换器接触，所述的氯化聚氯乙烯湿物料的混合物通过热空气的推动，在内置热交换器的板间通过。与现有技术相比，降低了鼓风量，物料夹带量降低，废气处理的能源消耗降低，该工艺节能效果明显；提高了传热效率；干燥过程中热空气主要作为物料流态化的动力，比常规流化干燥方式用量下降，排气温度低10℃‑20℃，热损失进一步降低；提高了氯化聚氯乙烯树脂的热稳定性。

Description

一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法
技术领域
本发明涉及一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法，属于化工技术领域。
背景技术
氯化聚氯乙烯（CPVC）有良好的耐热性，其硬制品在100℃的温度下可长期使用，并能保持良好的机械性能和耐酸、耐碱、耐化学药品性能，综合性能远远好于PVC等通用树脂，可充分满足化工生产中对设备、管道等的特殊要求。
目前，氯化聚氯乙烯生产方法主要采用水相悬浮法生产。生产过程中离心后含水的物料，由干燥过程去除水分，得到氯化聚氯乙烯成品。通常的干燥过程采用沸腾干燥方式。沸腾干燥是化工行业中广泛应用的物料干燥方式，主要用于粉状物料的去湿干燥，干燥过程通过热空气与固体颗粒接触进行热量传递和质量传递，这种操作方式不仅影响产品的生产效率与操作能耗，而且作为产品加工的最后一道工序，对产品的最终品质产生影响。
专利CN2006101475130公开了制备氯化聚氯乙烯树脂的方法，通过控制三个阶段的通氯速度和氯化反应温度，获得氯含量为66%-70%的氯化聚氯乙烯树脂，未对干燥过程说明。
专利CN201110233449.9公开了一种氯化聚氯乙烯树脂的制备方法，将制得的氯化聚氯乙烯料浆用大量的蒸馏水洗至中性，在60℃下烘干16小时，制得CPVC树脂。该专利技术的干燥过程需要在60℃下烘干16小时，干燥过程耗时长、排风量高，物料夹带量大。
现有的干燥方法存在以下问题：排风量高，物料夹带量大，废气处理的能源消耗高，干燥过程耗时长，传热效率低，氯化聚氯乙烯树脂的热稳定性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供氯化聚氯乙烯树脂的生产方法，以实现以下发明目的：降低排风量，减少物料夹带量，废气处理的能源消耗少，节能减排，提高传热效率，减少干燥过程耗时；提高氯化聚氯乙烯树脂的热稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法，所述生产方法包括干燥过程，所述干燥过程为流化床干燥方式。
所述流化床干燥方式，包括进料段、干燥段和冷却段，所述干燥段的加热方式为内置热交换器加热方式，氯化聚氯乙烯湿物料的混合物与内置热交换器接触；
所述的氯化聚氯乙烯湿物料的混合物通过热空气的推动，在内置热交换器的板间通过，内置热交换器的热媒温度为70℃-130℃，流量为5-50m3/h。
所述进料段包括添加氯化聚氯乙烯湿物料的混合物和通入热空气，热空气通过空气分布板从干燥器底部进入干燥器内与混合物混合。
所述添加氯化聚氯乙烯湿物料的混合物为将氯化聚氯乙烯湿物料的混合物加入干燥器，在干燥器进口处用压缩空气吹开后，进入干燥器。
所述氯化聚氯乙烯湿物料的混合物加料速度为1000kg/h-6000kg/h，吹料用压缩空气的压力为0.08-0.2Mpa。
所述通入热空气的风量为8000Nm3/h-80000 Nm3/h，热空气的温度为50℃-90℃。
所述内置热交换器的热媒温度为70℃-130℃，流量为5-50m3/h，测试排出空气PH值为6-7时，达干燥终点。
所述内置换热器为管式、立板式、卧板式中的一种；
所述内置热交换器的热媒为水或者导热油。
所述生产方法包括脱酸步骤，所述脱酸步骤为真空吸滤加两步法过滤方式进行脱酸。
所述中和步骤包括当溶液温度为40℃-60℃时开始加入中和剂。
所述中和剂包括碳酸钠、氢氧化钠、柠檬酸钠、偏硅酸钠中的一种或两种组合使用。
所述中和是将脱酸后的氯化聚氯乙烯物料输送到中和釜，加入自来水或去离子水，物料和自来水或去离子水的比例为1:3-5，在搅拌状态下升温，当溶液温度为40℃-60℃时开始加入中和剂；升温至设定温度后，在设定温度下保温1h-8h；以1次/20min的频率测试PH值，当溶液PH值为7-8时，达到中和终点。
所述设定温度为75℃-95℃，升温速率为3℃/10min-10℃/10min。
所述生产方法包括氯化过程，将PVC树脂、介质加入反应釜中，PVC树脂与介质的比例为1:4-9，加入引发剂和分散剂，搅拌均匀，制得悬浮溶液，升温至50℃--80℃，浸润10min-60min；向悬浮溶液中通入氯气，反应温度为30℃-130℃，反应时间为2.5h-5h，制得氯化聚氯乙烯料浆；
所述引发剂的加入量为PVC树脂的0.02%-2.5%，所述分散剂的加入量为PVC树脂的0.05%-5%；
所述的分散剂为十二烷基苯磺酸钠、甲基丙烯酸钠、氧化乙烯和氧化丙烯的共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚类表面活性剂的一种或两种组合；
所述引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、双氧水、过氧化异丙苯中的一种或两种组合。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果如下：
1、降低了鼓风量，物料夹带量降低，废气处理的能源消耗降低，该工艺节能效果明显。
2、提高了传热效率；干燥过程中热空气主要作为物料流态化的动力，比常规流化干燥方式用量下降，排气温度低10℃-20℃，热损失进一步降低。
3、氯化聚氯乙烯树脂的维卡软化温度≥120℃， 动态热稳定时间≥25min。与现有技术比较，维卡软化温度提高5-10℃，动态耐热性提高5-15min。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1 一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法
（1）氯化
在5m3反应釜中，加入PVC树脂600kg、工艺水3.5m3，加入过氧化苯甲酰1200g、分散剂甲基丙烯酸钠3500g，搅拌均匀，制得悬浮溶液，升温至50℃浸润，浸润10min。
然后向悬浮溶液中通入氯气406kg，反应温度为60℃-120℃，反应时间为3.5h，反应结束，得到氯化聚氯乙烯料浆。
（2）分离
氯化聚氯乙烯料浆经脱酸、中和、离心过程，得到含水为20%的湿物料。
其中脱酸步骤为：采用滤头过滤器脱除氯化聚氯乙烯中的盐酸。
第一步将氯化聚氯乙烯料浆中浓盐酸经过滤器滤出，进入滤液收集器，浓盐酸经滤液收集器浓盐酸出口进入浓酸贮槽，物料进入第二步过滤。
第二步氯化聚氯乙烯物料用水冲洗后，将表面酸洗除，形成的稀盐酸经过滤器滤出，进入滤液收集器，经滤液收集器稀盐酸出口进入稀盐酸贮槽。
物料进入中和釜。
对浓酸贮槽和稀酸贮槽顶部出口抽真空形成负压，真空度为0.1MPa，实现真空吸滤过程。
过滤器的滤布采用两层耐酸耐热纤维滤布，第一层网孔为300目，第二层网孔为30目。
中和步骤为：将脱酸后的氯化聚氯乙烯物料输送到中和釜，加入自来水，物料和水的比例为1:3，在搅拌状态下，按5℃/10min的升温速率升温至75℃，并在75℃温度下保温5h。
溶液温度为40℃时，开始均匀加入碳酸钠，不断测试溶液的PH值，测试频率为1次/20min。当溶液PH值为7时，达到中和终点。
（3）干燥
采用流化床干燥方式，在进料段，氯化聚氯乙烯湿物料的混合物以1000kg/h的速度通过进料螺旋加入干燥器顶部进口，在干燥器进口处用0.08MPa压缩空气吹开，进入干燥器。
热空气通过空气分布板从干燥器底部进入干燥器与混合物混合，热空气温度为65℃，热空气的流量为10000 Nm3/h。
在热空气的推动下，湿物料在立板式内置热交换器中流动，与内置换热器碰撞摩擦，进行热交换。内置热交换器内部通入导热油，温度为110℃；导热油流量为8m3/h。混合物中的水分由空气带走，通过引风机排出。
测试排出空气的PH值，当PH值为6时，达到干燥终点。
到达干燥终点的氯化聚氯乙烯树脂，在冷却段内降温，物料温度为40℃，出料包装。
实施例2 一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法
（1）氯化
在25m3反应釜中，加入PVC树脂3500kg、10%的盐酸溶液16.5m3，加入过氧化苯甲酰5000g、双氧水6000g、氧化乙烯和氧化丙烯的共聚物5000g，搅拌均匀，制得悬浮溶液，升温至50℃，浸润10min。
然后向悬浮溶液中通入氯气2450kg，反应温度为40℃-110℃，反应时间为4.0h，反应结束，得到氯化聚氯乙烯料浆。
（2）分离
氯化聚氯乙烯料浆经脱酸、中和、离心过程，得到含水为15%的湿物料。
其中脱酸步骤为：采用滤头过滤器脱除氯化聚氯乙烯中的盐酸。
第一步将氯化聚氯乙烯料浆中浓盐酸经过滤器滤出，进入滤液收集器，浓盐酸经滤液收集器浓盐酸出口进入浓酸贮槽，物料进入第二步过滤。
第二步氯化聚氯乙烯物料用水冲洗后，将表面酸洗除，形成的稀盐酸经过滤器滤出，进入滤液收集器，经滤液收集器稀盐酸出口进入稀盐酸贮槽，物料进入中和釜。
对浓酸贮槽和稀酸贮槽顶部出口抽真空形成负压，真空度为0.1MPa，实现真空吸滤过程。
过滤器的滤布采用两层耐酸耐热纤维滤布，第一层网孔为300目，第二层网孔为30目。
中和步骤为：将脱酸后的氯化聚氯乙烯物料输送到中和釜，加入自来水，物料和水的比例为1:3，在搅拌状态下，按5℃/10min的升温速率升温至75℃，并在75℃温度下保温5h。
溶液温度为40℃时，开始均匀加入碳酸钠，不断测试溶液的PH值，测试频率为1次/20min。当溶液PH值为7时，达到中和终点。
（3）干燥
采用流化床干燥方式，在进料段，氯化聚氯乙烯湿物料以3000kg/h的速度通过进料螺旋加入干燥器顶部进口，在干燥器进口处用0.1MPa压缩空气吹开，进入干燥器。
热空气通过空气分布板从干燥器底部进入干燥器与混合物混合，热空气温度为70℃，热空气的流量为35000Nm3/h。
在热空气的推动下，湿物料在立板式内置热交换器中流动，与内置换热器碰撞摩擦，进行热交换。内置热交换器内部通入热水，温度为90℃；流量为48m3/h。混合物中的水分由空气带走，通过引风机排出。
测试排出空气的PH值，当PH值为7时，达到干燥终点。
到达干燥终点的氯化聚氯乙烯，在冷却段内降温，物料温度为45℃，出料包装。
除非特殊说明，本发明所述的比例均为质量比例，所述的百分数，均为质量百分数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法，其特征在于：所述生产方法包括干燥过程，所述干燥过程为流化床干燥方式；
所述流化床干燥方式，包括进料段、干燥段和冷却段，所述干燥段加热方式为内置热交换器加热方式，氯化聚氯乙烯湿物料的混合物与内置热交换器接触；
所述内置热交换器的热媒为导热油；
所述进料段包括添加氯化聚氯乙烯湿物料的混合物：在干燥器进口处用压缩空气将氯化聚氯乙烯湿物料的混合物吹开后，加入干燥器；
所述氯化聚氯乙烯湿物料的混合物加料速度为1000kg/h-6000kg/h，吹料用压缩空气的压力为0.08-0.2MPa ；
所述的氯化聚氯乙烯湿物料的混合物通过热空气的推动，在内置热交换器的板间通过，内置热交换器的热媒温度为70℃-130℃；流量为5-50m3/h；
所述通入热空气的风量为8000Nm3/h-80000 Nm3/h，热空气的温度为50℃-90℃；测试排出空气pH 值为6-7时，为干燥终点；
所述生产方法还包括氯化步骤、脱酸步骤、中和步骤；所述脱酸步骤为真空吸滤加两步法过滤方式进行脱酸；
第一步将氯化聚氯乙烯料浆中浓盐酸经过滤器滤出，进入滤液收集器，浓盐酸经滤液收集器浓盐酸出口进入浓酸贮槽，物料进入第二步过滤；
第二步氯化聚氯乙烯物料用水冲洗后，将表面酸洗除，形成的稀盐酸经过滤器滤出，进入滤液收集器，经滤液收集器稀盐酸出口进入稀盐酸贮槽；
对浓酸贮槽和稀酸贮槽顶部出口抽真空形成负压，真空度为0 .1MPa；
过滤器的滤布采用两层耐酸耐热纤维滤布，第一层网孔为300目，第二层网孔为30目；
所述氯化聚氯乙烯树脂的维卡软化温度≥120℃，动态热稳定时间≥25min。
2.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法，其特征在于：所述进料段还包括通入热空气，热空气通过空气分布板从干燥器底部进入干燥器内与混合物混合。
3.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法，其特征在于：所述中和步骤包括当溶液温度为40℃-60℃时开始加入中和剂。
4.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯树脂的生产方法，其特征在于：所述中和剂包括碳酸钠、氢氧化钠、柠檬酸钠、偏硅酸钠中的一种或两种组合使用。
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