CN110256613A - 一种氯化聚氯乙烯连续生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，所述生产方法，包括配料、初级氯化反应、中级氯化反应、末级氯化反应。本发明所述生产方法实现了氯化聚氯乙烯水相悬浮工艺的连续生产，与间歇工艺比，生产效率提高。通过强力分散，气、固、液三相分散均匀，反应单元的表面积增加，有效碰撞的几率提高，反应速度加快，反应时间缩短22‑55%以上,通氯量和通氯温度精细控制，氯分布更加均匀，老化白度为80‑85%。本发明所述氯化聚氯乙烯的连续生产方法，反应温度低。

Description

一种氯化聚氯乙烯连续生产方法

技术领域

本发明涉及一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，属于氯化聚氯乙烯制备技术领域。

背景技术

目前水相悬浮工艺制备氯化聚氯乙烯，通用的是氯化反应釜，一般材料为搪瓷反应釜或合金反应釜，为间歇式反应器，反应介质为水，物料、助剂悬浮在水中，釜底通入液氯。氯化反应是由通氯速度、通氯量、物料温度和反应釜压力共同控制的一个间歇反应过程。

现有的水相悬浮工艺制备氯化聚氯乙烯，一般采用通用的氯化反应釜进行间歇反应，存在的问题为：

（1）反应为非均相,物料浸润慢，分散不均匀，反应速度慢，反应时间长。

（2）氯化反应是放热反应，热量不容易移出，物料易结块，氯化不均匀，降低产品品质。

（3）反应温度高，因反应介质有强腐蚀性，温度越高，对设备的耐腐蚀性要求就越高，同时设备的使用寿命就越短。

（4）间歇操作，无法实现连续化生产，工人劳动强度大，效率低。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，实现以下发明目的：

（1）提高反应速度，缩短反应时间；

（2）避免物料结块，氯化反应均匀，产品品质高；

（3）降低反应温度；

（4）实现连续生产。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，所述生产方法，包括配料、初级氯化反应、中级氯化反应、末级氯化反应。

所述连续生产方法为水相悬浮工艺制备氯化聚氯乙烯，过程中采用氯气强力分散器和混合物料的联合换热，实现了氯化聚氯乙烯的连续生产，高效、节能。

具体包括以下步骤：

1、配料

在配料釜中，加入聚氯乙烯、水、分散剂、引发剂，搅拌均匀，制成均一的混合物料。按重量份计，所用分散剂的用量为聚氯乙烯的0.1%-1.0%，优选为0.3-0.8%,引发剂用量为聚氯乙烯的0.05%-1.0%， 优选为0.1-0.7%，固液比（聚氯乙烯与水的重量比）为1:3-1:9；

所述通氯量与聚氯乙烯的质量比为：0.46-0.90:1，优选为0.47-0.7:1;

所述分散剂为甲基丙烯酸钠、聚醚类表面活性剂、氧化乙烯和氧化丙烯的聚合物、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种；

所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化异丙苯、偶氮二异丁腈、双氧水中的一种或几种。

2、初级氯化反应

配料釜中,混合物料预热50-60℃，优选为50-56℃，由底阀排出，经初级输送泵、第一强力分散器和第一热交换器，输送至初级反应釜，控制温度、压力和反应时间，进行初级反应。氯气在第一强力分散器内加入，混合物料流经强力分散器的同时通入氯气，控制通氯速度和通入量，通过强力分散，氯气在混合物料分散均匀。

初级反应过程控制参数：温度60-70℃，优选为60-67℃，釜内压力≤0.3MPa，反应时间15-45min。第一强力分散器内通氯速度为6-30Kg/min,通氯量为总通氯量25%-30%，初级输送泵的流量为20m³/h-100m³/h，优选为50-80 m³/h。

3、中级氯化反应

初级反应后的混合物料，由初级反应釜底阀排出，经中级输送泵、第二强力分散器和第二物料换热器输送至中级反应釜，控制温度、压力和反应时间，进行中级反应。氯气在第二强力分散器内加入，混合物料流经第二强力分散器的同时通入氯气，控制通氯速度和通入量，通过强力分散，氯气在混合物料分散均匀。

中级反应过程控制参数：温度70-80℃，优选为71-77℃，釜内压力≤0.4MPa，反应时间15-45min。第二强力分散器内通氯速度为15-60Kg/min；通氯量为总通氯量的50%-65%，优选为59-62%，中级输送泵的流量为20m³/h-100m³/h，优选为50-80 m³/h。

4、末级氯化反应

反应后的混合物料，由中级反应釜的底阀排出，经末级输送泵,第三强力分散器和第三物料换热器输送至末级反应釜，控制温度、压力和反应时间，进行末级反应。氯气在第三强力分散器内加入，混合物料流经第三强力分散器的同时通入氯气，控制通氯速度和通入量，通过强力分散，氯气在混合物料分散均匀混合物料中。

在末级反应过程控制参数：温度80-98℃，优选为82-94℃，釜内压力≤0.4MPa，反应时间15-45min,第三强力分散器内通氯速度为3-15kg/min,通氯量为总通氯量的5%-25%，优选为9-16%，末级输送泵的流量为20m³/h-100m³/h，优选为50-80 m³/h。

5、后处理

末级反应后的物料经脱酸、水洗、中和干燥，得到氯化聚氯乙烯成品。

所述的强力分散器的分散结构是由定子和转子组成，定子和转子之间间隙为1mm，转子的转速1000rpm -3000rpm。转子的转动与定子产生强力剪切，将氯气分散到混合物料中，形成小于5μm的分散单元，实现了氯气的充分分散。

所述的反应过程的温度控制，通过物料换热器和反应釜的夹套联合控制。物料换热器采用管式换热器、板式换热器，夹套循环水流量为20-150m³/h。

本发明通过控制混合物料的输送速度、通氯速度、通氯量等工艺条件，实现各级氯化反应中，混合物料和氯气的通入时间相同，配料釜中物料输送完毕，可以重新进行配料，进而实现氯化聚氯乙烯的连续生产。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、实现了氯化聚氯乙烯水相悬浮工艺的连续生产，与间歇工艺比，生产效率提高。

2、通过强力分散，气、固、液三相分散均匀，反应单元的表面积增加，有效碰撞的几率提高，反应速度加快，反应时间缩短22-55%以上,每t悬浮物料的连续氯化反应时间为0.09-0.28h，即5.4-16.8min。

4.5-4.7t的悬浮物料，连续氯化反应时间为1.15-1.9h，间歇反应釜处理相同的物料量，反应时间是2.6-3.1小时。反应时间缩短38-55%。

10.2t的悬浮物料，连续氯化反应总反应时间为2.9小时，处理相同的物料量，间歇反应釜的反应时间为3.7小时，反应时间缩短22%。

36.6t的悬浮物料，连续氯化反应总反应时间为3.25小时，间歇反应釜处理相同的物料量，反应时间为4.4小时，反应时间缩短26.1%。

3、通氯量和通氯温度精细控制，氯分布更加均匀，老化白度为80-85%；优选的技术方案，老化白度为83-85%；产品质量提高。

4、本发明所述氯化聚氯乙烯的连续生产方法，反应温度低，配料釜中,混合物料的预热温度为50-60℃，初级氯化反应温度为60-70℃，中级氯化反应温度为70-80℃，末级氯化反应温度为80-98℃。

附图说明

图1为本发明所述氯化聚氯乙烯连续生产的工艺流程图。

图中：

1-配料釜，2-初级输送泵，3-第一强力分散器，4-第一物料换热器，5-初级反应釜，6-中级输送泵，7-第二强力分散器，8-第二物料换热器，9-中级反应釜，10-末级输送泵，11-第三强力分散器，12-第三物料换热器，13-末级反应釜。

具体实施方式

实施例1

包括以下步骤：

（1）配料

在配料釜1中，加入PVC770kg、工艺水4m³、甲基丙烯酸钠(分散剂)1.6kg、偶氮二异丁腈(引发剂)510g，搅拌均匀，制成悬浮溶液。

（2）初级氯化反应

配料釜1中，混合物料预热至60℃，由初级输送泵2经第一强力分散器3和第一物料换热器4输送至初级反应釜5。初级输送泵2的流量为20m³/h，在第一强力分散器3内通入氯气，通氯量为172kg，通氯时间为15min。在初级反应釜5内发生反应，反应温度68±2℃，釜内压力≤0.2MPa，反应时间23min。

（3）中级氯化反应

经初级反应后的混合物料，由初级反应釜5底阀排出。经中级输送泵6、第二强力分散器7和第二物料换热器8输送至中级反应釜9。中级输送泵6的流量为25m³/h，在第二强力分散器7内通入氯气，通氯量为360kg，通氯时间为15min。在中级反应釜9内发生反应，反应温度79±2℃，釜内压力≤0.2MPa，反应时间23min。

（4）末级氯化反应

反应后的混合物料，由中级反应釜9底阀排出，经末级输送泵10,第三强力分散器11和第三物料换热器12输送至末级反应釜13，末级输送泵10的流量为30m³/h。在第三强力分散器11内通入氯气，通氯量为138kg，通氯时间为15min。在末级反应釜釜13内发生反应，反应温度90±1℃，釜内压力≤0.4MPa，反应时间23min。

（5）后处理

反应后的物料经脱酸、水洗、中和干燥，得到氯化聚氯乙烯成品，产品颗粒均匀、白度高。经测试，氯含量为70%，老化白度80%。

总反应时间1.9小时。间歇反应釜处理相同的物料量，反应时间是3.1小时。反应时间缩短38%。

所述强力分散器的分散结构是由定子和转子组成，定子和转子之间间隙为1mm，转子的转速2990rpm。转子的转动与定子产生强力剪切，将氯气分散到混合物料中，形成小于5μm的分散单元，实现了氯气的充分分散。

所述的反应过程的温度控制，通过物料换热器和反应釜的夹套联合控制。物料换热器采用管式换热器，夹套循环水流量为50m³/h。

实施例2

包括以下步骤：

（1）配料

在配料釜1中，加入PVC2200kg、工艺水8m³、聚醚类表面活性剂(分散剂)10kg、过氧化苯甲酰(引发剂)2.2kg，搅拌均匀，制成悬浮溶液。

（2）初级氯化反应

配料釜1中，混合物料预热至55℃，由初级输送泵2经第一强力分散器3和第一物料换热器4输送至初级反应釜5。初级输送泵2的流量为50m³/h。在第一强力分散器3内通入氯气，通氯量为415kg，通氯时间为18min。在釜内发生反应，反应温度65±2℃，釜内压力≤0.3MPa，反应时间40min。

（3）中级氯化反应

经初级反应后的混合物料，由初级反应釜5底阀排出，经中级输送泵6、第二强力分散器7和第二物料换热器8输送至中级反应釜9。中级输送泵6的流量为50m³/h。在第二强力分散器7内通入氯气，通氯量为880kg，通氯时间为18min。在釜内发生反应，反应温度74±2℃，釜内压力≤0.3MPa，反应时间40min。

（4）末级氯化反应

反应后的混合物料，由中级反应釜9底阀排出，经末级输送泵10,第三强力分散器11和第三物料换热器12输送至末级反应釜13，末级输送泵10的流量为50m³/h。在第三强力分散器11内通入氯气，通氯量为180kg，通氯时间为18min。在釜内发生反应，反应温度92±2℃，釜内压力≤0.4MPa，反应时间40min。

（5）后处理

反应后的物料经脱酸、水洗、中和干燥，得到氯化聚氯乙烯成品，产品颗粒均匀、白度高。经测试，氯含量为67.5%，老化白度83%。

总反应时间为2.9小时，处理相同的物料量，间歇反应釜的反应时间为3.7小时，反应时间缩短22%。

所述强力分散器的分散结构是由定子和转子组成，定子和转子之间间隙为1mm，转子的转速1980rpm。转子的转动与定子产生强力剪切，将氯气分散到混合物料中，形成小于5μm的分散单元，实现了氯气的充分分散。

所述的反应过程的温度控制，通过物料换热器和反应釜的夹套联合控制。物料换热器采用管式换热器，夹套循环水流量为80m³/h。

实施例3

包括以下步骤

（1）配料

在配料釜1中，加入PVC4500kg、工艺水32m³、氧化乙烯和氧化丙烯的聚合物(分散剂)36kg、过氧化异丙苯(引发剂)31.5kg，搅拌均匀，制成悬浮溶液。

（2）初级氯化反应

配料釜1中，混合物料预热至50℃，由初级输送泵2经第一强力分散器3和第一物料换热器4输送至初级反应釜5。初级输送泵2的流量为80m³/h。在第一强力分散器3内通入氯气，通氯量为635kg，通氯时间为30min。在釜内发生反应，反应温度62±2℃，釜内压力≤0.3MPa，反应时间35min。

（3）中级氯化反应

经初级反应后的混合物料，由初级反应釜5底阀排出，经中级输送泵6、第二强力分散器7和第二物料换热器8输送至中级反应釜9。中级输送泵6的流量为80m³/h。在第二强力分散器7内通入氯气，通氯量为1367kg，通氯时间为30min。在釜内发生反应，反应温度73±2℃，釜内压力≤0.4MPa，反应时间35min。

（4）末级氯化反应

反应后的混合物料，由中级反应釜9底阀排出，经末级输送泵10,第三强力分散器11和第三物料换热器12输送至末级反应釜13，末级输送泵10的流量为80m³/h。在第三强力分散器11内通入氯气，通氯量为204kg，通氯时间为30min。在釜内发生反应，反应温度88±2℃，釜内压力≤0.4MPa，反应时间35min。

（5）后处理

反应后的物料经脱酸、水洗、中和干燥，得到氯化聚氯乙烯成品，产品颗粒均匀、白度高。经测试，氯含量为65%，老化白度84%。

总反应时间为3.25小时，间歇反应釜处理相同的物料量，反应时间为4.4小时，反应时间缩短26.1%。

所述强力分散器的分散结构是由定子和转子组成，定子和转子之间间隙为1mm，转子的转速1250rpm。转子的转动与定子产生强力剪切，将氯气分散到混合物料中，形成小于5μm的分散单元，实现了氯气的充分分散。

所述的反应过程的温度控制，通过物料换热器和反应釜的夹套联合控制。物料换热器采用管式换热器，夹套循环水流量为150m³/h。

实施例4

包括以下步骤：

（1）配料

在配料釜1中，加入PVC470kg、工艺水4m³、十二烷基苯磺酸钠(分散剂)1.4kg，偶氮二异丁腈(引发剂)1000g，双氧水(引发剂)900g，搅拌均匀，制成悬浮溶液。

（2）初级氯化反应

配料釜1中,混合物料预热至56℃，由初级输送泵2经第一强力分散器3和第一物料换热器4输送至初级反应釜5。初级输送泵2的流量为50m³/h，在第一强力分散器3内通入氯气，通氯量为56.4kg，通氯时间为8min。在初级反应釜5内发生反应，反应温度62±2℃，釜内压力≤0.2MPa，反应时间15min。

（3）中级氯化反应

经初级反应后的混合物料，由初级反应釜5底阀排出。经中级输送泵6、第二强力分散器7和第二物料换热器8输送至中级反应釜9。中级输送泵6的流量为50m³/h，在第二强力分散器7内通入氯气，通氯量为130.4kg，通氯时间为8min。在中级反应釜9内发生反应，反应温度75±2℃，釜内压力≤0.2MPa，反应时间15min。

（4）末级氯化反应

反应后的混合物料，由中级反应釜9底阀排出，经末级输送泵10,第三强力分散器11和第三物料换热器12输送至末级反应釜13，末级输送泵10的流量为50m³/h。在第三强力分散器11内通入氯气，通氯量为34.2kg，通氯时间为8min。在末级反应釜釜13内发生反应，反应温度84±2℃，釜内压力≤0.4MPa，反应时间15min。

（5）后处理

反应后的物料经脱酸、水洗、中和干燥，得到氯化聚氯乙烯成品，产品颗粒均匀、白度高。经测试，氯含量为64.5%，老化白度85%。

总反应时间1.15小时。间歇反应釜处理相同的物料量，反应时间是2.6小时。反应时间缩短55%。

所述强力分散器的分散结构是由定子和转子组成，定子和转子之间间隙为1mm，转子的转速2990rpm。转子的转动与定子产生强力剪切，将氯气分散到混合物料中，形成小于5μm的分散单元，实现了氯气的充分分散。

所述的反应过程的温度控制，通过物料换热器和反应釜的夹套联合控制。物料换热器采用管式换热器，夹套循环水流量为50m³/h。

Claims (10)

1.一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，其特征在于：所述生产方法，包括配料、初级氯化反应、中级氯化反应、末级氯化反应。

2.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，其特征在于：所述配料，不需要经过浸润步骤。

3.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，其特征在于：所述初级氯化反应，含有聚氯乙烯的悬浮物料和氯气同时通入第一强力分散器中进行强力分散，然后通入初级反应釜中进行初级氯化反应。

4.根据权利要求3所述的一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，其特征在于：所述初级氯化反应，通氯量为总通氯量25%-30%，通氯速度为6-30Kg/min，含有聚氯乙烯的悬浮物料的通入速度为20m³/h-100m³/h。

5.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，其特征在于： 所述中级氯化反应，初级反应后的混合物料和氯气同时通入第二强力分散器中进行强力分散， 然后通入中级反应釜中进行中级氯化反应。

6.根据权利要求5所述的一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，其特征在于：所述中级氯化反应，通氯量为总通氯量的50%-65%，通氯速度为15-60Kg/min；混合物料的通入速度为20m³/h-100m³/h。

7.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，其特征在于： 所述末级氯化反应，中级反应后的混合物料和氯气同时通入第三强力分散器中进行强力分散， 然后通入末级反应釜中进行末级氯化反应。

8.根据权利要求7所述的一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，其特征在于：所述末级氯化反应，通氯量为总通氯量的5%-25%，通氯速度为3-15kg/min；混合物料的通入速度为20m³/h-100m³/h。

9.根据权利要求1所述的一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，其特征在于：所述初级氯化反应，反应温度为60-70℃，釜内压力≤0.3MPa，反应时间15-45min；

所述中级氯化反应，反应温度70-80℃，釜内压力≤0.4MPa，反应时间15-45min；

所述末级氯化反应，反应温度80-98℃，釜内压力≤0.4MPa，反应时间15-45min。

10.根据权利要求3、5、7任一项所述的一种氯化聚氯乙烯连续生产方法，其特征在于：所述强力分散器，分散结构是由定子和转子组成，定子和转子之间间隙为1mm，转子的转速1000rpm -3000rpm；

所述配料，分散剂的用量为聚氯乙烯的0.1%-1.0%，,引发剂用量为聚氯乙烯的0.05%-1.0%，聚氯乙烯与水的重量比为1:3-1:9；通氯总量与聚氯乙烯的质量比为：0.46-0.90:1；配料釜中含有聚氯乙烯的悬浮物料预热至50-60℃。