CN1121928A - 固相静态循环外冷法制备氯化聚烯烃 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制备氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、氯化聚氯乙烯的方法。本发明反应器内装有反应进气管和反应出气管，吸收部分由贮液槽、喷射泵、耐酸泵、冷却管等组成，槽内贮有水；冷却部分结构大体同上，只是槽内贮的为饱和盐酸(对通过的气体只起冷却作用)。装置工作中，氯气放进反应器上部空间，气体循环经过吸收部分，冷却部分，反应部分，被冷却，其中氯化氢气被吸收，氯气与反应物料均匀接触，反应均衡进行，并且反应生成热被不断导出。

Description

固相静态循环外冷法制备氯化聚烯烃

本发明涉及一种制备氯化聚烯烃的方法，可以用于制备氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、氯化聚氯乙烯等粉末状氯化高聚物。下面先就制备氯化聚乙烯而述。

现行的制备氯化聚乙烯各种方法中，水相法设备宠大、复杂、腐蚀问题较突出，且投资颇大：溶液法有溶剂回收，处理问题，有污染，且产品成本高；固相搅拌法存在规模不够大、机械设备有待完善等问题流化床法存在氯利用率低，反应不匀衡、易出现局部过热、结块、甚至烧焦、死床现象，且还未见到投入工业化生产的报道。

本发明的任务是提供一种设备简单、常压、易于操作、无三废、安全可靠、投资省、效率高，可广泛用于制备粉状氯化聚乙烯的方法。

本发明的任务是以如下方式完成的：主要由反应部分、吸收部分、冷却部分组成一套为密闭状态的反应装置。反应部分的反应器内装放反应物料的底板上竖直间隔、交错密布有反应进气管和反应出气管，两种管都为一端开口、一端封口、管上均匀分布有很多数量的通气小孔，反应进气管开口端朝下，封口端朝上，高度低于反应物料表面；反应出气管开口端朝上，管高出反应物料上压料物层表面。两种管相间交错安插在装放反应物料的底板上，反应物料处于各反应进、出气管之间，吸收部分主要由贮液槽、耐酸泵、喷射泵、冷却管组成、槽内放有水。冷却部分结构大体上与吸收部分相同，只是槽内放的为饱和盐酸。装置工作过程中，氯气不断放进反应器上部空间，吸收部分不断把氯气和反应生成的氯化氢气吸出，通过喷射泵、贮液槽，氯化氢气被水吸收，余下的氯气又被压进反应器下部空间，进入反应进气管，由管上小孔均匀水平通过反应物料与其接触，反应，反应物料中的氯气和氯化氢气通过反应出气管上各小孔进入反应出气管达反应器上部空间，吸收部分又把上部空间的气体吸出……如此循环，反应连续进行；冷却部分把反应器上部空间的气体连续不断吸出，又连续不断压入反应器下部空间，通过反应物料，由于槽中贮的为饱和盐酸，故不会吸收反应生成的氯化氢气，显而易见不会加速反应，生热，但槽中酸是被冷却管冷却着，通过酸液的气体无疑亦被冷却。被冷却的气体进入反应器，通过反应物料，反应物料即亦被冷却。如此循环、冷却，反应生成热被连续导出。反应完成可利用循环部分，冷却部分对反应器抽压，使空气进入反应器下部空间通过反应物料，使其得到空气冲洗，从而得到较干净产品。

本发明与现行的制备氯化聚乙烯方法比较有几个不同之处：水相法是把聚乙烯悬浮在水中反应，水大量占去了反应空间，而为了达到一定反应温度，设备内压力很大；溶液法使用四氯化碳为溶剂，聚乙烯溶解溶剂中反应，存在溶剂回收，产品后处理问题，四氯化碳对人体健康有较大危害、污染环境，早已被世人所公认；固相搅拌法为了保证搅拌效果，投料不能太多，只能利用反应器小部分空间。而搅拌亦产生热量--这是不必要的；流化床法氯气与反应物料接触难均匀，反应难于均衡，局部易过热，易出现结块、烧焦、死床现象。本发明为固相反应，反应器内温度跟压力没关系。反应器内均匀大量分布反应进、出气管，管上密布通气小孔，因此反应气体能与物料较均匀接触，从而均衡反应，不会出现反应死角与局部过热。反应热靠冷却部分导出冷却，可以通过提高循环强度来达到尽快导出反应热之效果。而反应器内分布的反应进出气管所占空间有限，就反应器单位容积而言，本方法产量无疑比以上各种方法大的多。不难看出本装置放大后其反应均衡、反应热导出问题都是不难解决的。其反应速度可以通过提高吸收部分循环能力增快。

本发明具体结构由以下实施例及流程示意图给出。

“U”型玻璃管压力计[1]。测温仪[2]。氯气流量计[3]。针型阀[4]，用来控制氯源氯气流量。反应进气管[5]，聚四氟乙烯材料。外径2厘米，高0.4米、上端封口、下端开口，管壁上每平方厘米垂直钻有直径0.5毫米(视反应物料粒径面定，粒径小的孔可小些，反之大些)小孔50孔(在条件许可下孔数越多，效果越好)。反应出气管[6]材料、结构要求基本同[5]、长70厘米，封口端朝下，开口端朝上。压料重物[7]，防止反应物料飞扬，可用边长0.5-2.5厘米大小耐腐蚀小石渣。压层厚6厘米左右。反应物料底板[8]，聚氯乙烯板，上衬玻璃钢，玻璃钢上衬聚四氟乙烯加强强度与耐腐蚀度，每间隔3厘米钻一直径2厘米孔，用来安插反应进、出气管。反应物料[9]。温度计探头[10]。反应器进氯口[11]，反应器出气口[12]，反应器[13]，圆柱体、直径50厘米，高1.1米，聚氯乙烯材料，内衬玻璃钢，玻璃钢上衬聚四氟乙烯，加强强度与耐腐蚀度。反应器进气口[14]。隔断阀[15]，隔断反应器与吸收、冷却部分连通管道。尾气阀[16]，一端通碱池。反应器进气阀[17]一端通大气。吸收部分与冷却部分出气口汇合处[18]。吸收旁通阀[19]，调节反应速度。吸收部分出气口[20]。吸收部分进气口[21]。喷射泵[22]，聚氯乙烯材料，与一千瓦耐酸泵匹配。冷却管[23]，直径3厘米，总长10米，玻璃蛇管。贮液槽[24]聚氯乙烯材料，直径50厘米，高1米。耐酸泵[25]1千瓦功率。冷却部分出气口[26]。冷却部分进气口[27]。冷却旁通阀[28]，调节冷却强度。喷射泵[29]，聚氯乙烯材料，与3千瓦耐酸泵匹配。冷却管[30]，直径3厘米，总长20米，玻璃蛇管。贮酸槽[31]，直径50厘米，高1米。耐酸泵[32]，3千瓦功率。连接管道基本上可采用2英寸聚氯乙烯化工硬管。

操作过程如下：把粉状聚乙烯加入10％白炭黑和1％邻苯二甲酸二辛脂、干混匀、加热到90℃，装入反应器内，装入的物料要把反应进气管盖没，上面压上压料重物6厘米左右，反应出气管口要高出压料物表面，盖好反应器，开尾气阀[16]，开吸收旁通阀[19]，开冷却旁通阀[28]，关进气阀[17]，开隔断阀[15]，开针型阀[4]，通入纯净氯气、启动吸收、冷却部分耐酸泵，用氯气置换装置中空气。当氯气通入3公斤左右(原则是空气应置换尽)，关尾气阀[16]进行正常反应。反应器稍保持正压。反应温度控制：如制备36％含氯量弹性体，氯通量达既定量一半之前温度控制在85-100℃之间，氯通量达既定量一半后，反应温度控制在125℃左右。如制备高氯化产品可先按制备弹性体控制温度，当氯含量达36％后，氯含量每增1％，温度提高1℃反应。反应中如温度太高，可开吸收旁通阀[19]，降低循环强度、降低反应速度，减小进氯量，关紧冷却旁通阀[28]提高冷却强度降温；如温度偏低，可关紧吸收旁通阀[19]加强吸收部分循环强度，增加进氯量，增快反应速度，开冷却旁通阀[28](或冷却部分停机)升温。反应结束，进行降温。当温度降至100℃时，关针型阀[4]，开尾气阀[16]，关隔断阀[15]，开进气阀[17]。关吸收旁通阀[19]关冷却旁通阀[28]进行抽气，1小时左右即可得到较干净产品。

制备氯化聚氯乙烯温度先控制在95℃，随着反应物料氯含量增加温度逐渐提高，反应结束时可达125℃。其它操作同上。

制备氯磺化聚乙烯，是先完成聚乙烯氯化反应，抽干净残气，降温到40-50℃后开尾气阀[16]，开吸收旁爱阀[19]，开冷却旁通阀[28]，关隔离阀[15]，把二氧化硫气从进气口[17]缓缓通入，时间2-3小时，通入量为氯化聚乙烯量的3-7％，然后抽去残余气体，即得产品。

Claims (1)

1. 一种固相静态循环外冷制备氯化聚乙烯，氯磺化聚乙烯，氯化聚氯乙烯的方法，其包括先把氯气放进反应器上部空间，反应器上部空间的氯气和反应生成的氯化氢气被吸出，气体经过吸收部分喷射泵贮液槽，氯化氢气被水吸收，气体经过冷却部分喷射泵、贮酸槽，气体被饱和盐酸冷却，吸收部分，冷却部分又把经过的气体压进反应器下部空间，进入反应上气管，通过管上小孔，均匀通过反应物料，再经过反应出气管上小孔进入反应出气管，到反应器上部空间，气体又被吸出，如此循环，使反应均衡连续进行，反应生成热不断导出。

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