CN112225838B - 一种本体法氯乙烯聚合种子制备方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种本体法氯乙烯聚合种子制备方法及装置，制备方法包括将氯乙烯单体分为冷单体一和冷单体二，将冷单体一加热得到热单体；将冷单体二与引发剂混合，得到混合液；将混合液投加至热单体中进行预聚合反应，得到氯乙烯种子液；制备装置包括预聚合釜，预聚合釜的顶部设有热单体入口和混合液入口；加热器，加热器的底部与热单体入口之间通过热单体输送管连接；混合器，混合器设冷单体入口、引发剂入口以及混合液出口，混合液出口与混合液入口之间通过投加管连接。本发明可以大幅缩短氯乙烯种子制备周期，可大幅度提高生产能力，氯乙烯单体预热时并不加入引发剂，可以多次使用而不必清釜而实现长周期稳定运行。

Description

一种本体法氯乙烯聚合种子制备方法及装置

技术领域

本发明涉及氯乙烯聚合技术领域，尤其涉及一种本体法氯乙烯聚合种子制备方法及用于制备氯乙烯聚合种子的装置。

背景技术

氯乙烯本体聚合法主要采用两段法聚合工艺，即在预聚合釜加入一定量的单体控制转化率在8％～12％制备“种子”，然后将“种子”转入聚合釜再加入氯乙烯单体继续反应至转化率50％～60％。预聚合反应的周期约为2小时，聚合反应周期约为7小时，按照1台预聚合釜匹配3台聚合釜进行设计。

目前，在本体法预聚合制备“种子”时，氯乙烯单体与引发剂混合后需要采用加热的方式，然而在预聚合时，预聚合釜内物料因聚合反应导致的粘度变化会使物料粘附在釜壁、搅拌以及挡板上，这样会影响预聚合釜的传热以及制备的种子液的整体质量，尤其是引发预聚合反应的加热时，贴壁层流的物料容易因升温而转化率高于预聚合釜内部的转化率，物料更容易粘附在釜壁上，需要频繁的对预聚合釜进行清洗，难以实现长周期的稳定运行，同时粘附的物料会导致整体的氯乙烯聚合时产生“鱼眼”等杂质，影响产品质量。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种能够有效降低粘釜以及预聚合效率高的本体法氯乙烯聚合种子制备方法，及用于该氯乙烯种子的制备装置，以解决上述至少一项技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明为实现上述目的提供一种本体法氯乙烯聚合种子制备方法，包括如下步骤：

S1：将氯乙烯单体按比例分为冷单体一和冷单体二，将冷单体一加热，得到热单体；

S2：将步骤S1中所述冷单体二与引发剂混合，得到混合液；

S3：将步骤S2的所述混合液投加至步骤S1中的所述热单体中进行预聚合反应，得到氯乙烯种子液。

本发明的有益效果是：本发明通过将氯乙烯单体加热与引发分离，能够有效的缩短氯乙烯种子制备时间，可以提高氯乙烯本体法生产聚氯乙烯的产能，同时可减少。

本发明通过缩短预聚合周期，从而大幅节省投资费用。

本发明通过热单体入料，在加入引发剂时直接引发聚合，可以防止预聚合釜粘釜，从而实现预聚合釜不清釜长周期聚合得到氯乙烯种子稳定运行。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进

进一步，步骤S1中所述冷单体一与所述冷单体二的重量比为(5-10):1。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用这样比例的的设置，预聚合反应过程中无需进行加热，有利于减少传热引起物料粘接或转化率存在差异的问题。

进一步，步骤S1中热单体的温度为70℃。

采用上述进一步方案的有益效果是：热单体的温度为70℃，具有的热容，能够保证与混合液混合时，对混合液进行加热，可以保证预聚合反应的进行。

进一步，步骤S3中热单体与混合液预聚合反应前采用80℃热水保温。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用热水保温能够避免热单体的热量损失。

进一步，步骤S3中，预聚合反应时通过换热将反应压力控制为1.2MPa，设定热交换或反应时间阀值，预聚合反应的换热量或反应时间超过阀值时停止预聚合反应。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于氯乙烯在70°对应的饱和蒸汽压为1.2Mpa，因此通过换热量能够反应预聚合反应的进度，便于对预聚合反应制备种子进行判断。

本发明为实现上述目的还提供一种本体法氯乙烯聚合种子制备装置，包括：

预聚合釜，所述预聚合釜的顶部设有热单体入口和混合液入口；

用于加热氯乙烯单体的加热器，所述加热器的底部与所述热单体入口之间通过热单体输送管连接，所述热单体输送管上设有热单体计量泵；

用于引发剂与冷单体混合的混合器，所述混合器设冷单体入口、引发剂入口以及混合液出口，所述混合液出口与所述混合液入口之间通过投加管连接。

上述方案的有益效果是：加热器与预聚合釜分别设置，能够避免需要控制预聚合釜进行加热，同时在预聚合制备种子时，可同步对氯乙烯单体进行加热，可以有效的提升聚氯乙烯的产能，一台预聚合釜能够同时连接多台聚合釜，可大幅度提高生产能力，同时能够缩短预聚合釜的种子制备周期。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进

进一步，所述冷单体入口连接有冷单体输送管，所述冷单体输送管的一端与所述冷单体入口连接，所述冷单体输送管上设有冷单体计量泵，所述冷单体输送管的另一端与所述单体计量泵的出口端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：设置有冷单体计量泵能够对冷单体进行计量，有效的保证冷单体与热单体混合预聚合时温度在预聚合的温度范围内，控制更方便。

进一步，所述引发剂入口连接有引发剂输送管，所述引发剂输送管的一端与所述引发剂入口连接，所述引发剂输送管上设有引发剂计量泵，所述引发剂输送管的另一端与所述引发剂计量泵的出口端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用引发剂计量泵，能够对引发剂的投入量进行计量。

进一步，所述预聚合釜为夹套釜。

采用上述进一步方案的有益效果是：夹套釜能够保证预聚合制备种子的温度进行控制。

进一步，所述加热器包括预热罐和换热器，所述预热罐的一侧设有第一接口和第二接口，所述换热器的顶端与所述第一接口连接，所述换热器的底端与所述第二接口连接，所述热单体输送管的一端与所述预热罐的底部连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：换热器设置在预热罐的侧面，并且换热器通过第一接口和第二接口与预热罐连接，在换热器对氯乙烯进行加热后，热氯乙烯由于相比于冷单体更轻，热氯乙烯单体可通过第一接口进入预热罐内，而预热罐内的冷单体可通过第二接口补入换热器中。

附图说明

图1为本发明最佳实施例本体法氯乙烯聚合种子制备方法流程框图；

图2为本发明最佳实施例本体法氯乙烯聚合种子制备装置的结构示意图。

附图2中，各标号所代表的部件列表如下：

1、预聚合釜；2、加热器；21、预热罐；22、换热器；3、混合器；4、热单体输送管；5、热单体计量泵；6、冷单体输送管；7、冷单体计量泵；8、引发剂输送管；9、引发剂计量泵。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本发明的核心之一提供一种本体法氯乙烯聚合种子制备方法，包括如下步骤：

S1：将氯乙烯单体按重量比例(5-10):1分为冷单体一和冷单体二，将冷单体一加热，得到热单体，热单体的温度为70℃或加热至饱和蒸气压为1.2Mpa，加热后对热单体计量；

S2：将步骤S1中冷单体二与引发剂计量混合，得到混合液；

S3：将步骤S2的混合液2000kg投加至步骤S1中的15000kg热单体中进行预聚合反应，预聚合反应时通过换热将反应压力控制为1.2Mpa，设定热交换或反应时间阀值，预聚合反应的换热量或反应时间超过阀值时停止预聚合反应，得到氯乙烯种子液，热单体与混合液预聚合反应前采用80℃热水保温。

采用本氯乙烯聚合种子制备方法，由于是混合液加入到热单体中并进行预聚合反应，降低了需要对氯乙烯单体加热而热量传递效率低的问题，可以缩短预聚合加热时间，是聚合反应快速进行，同时可减少粘釜物，清釜频率降低。

实施例2

如图2所示，本发明的核心之二提供一种本体法氯乙烯聚合种子制备装置，包括：预聚合釜1，预聚合釜1的顶部设有热单体入口和混合液入口；用于加热氯乙烯单体的加热器2，加热器2的底部与热单体入口之间通过热单体输送管4连接，热单体输送管4上设有热单体计量泵5，在热单体输送管4靠近预聚合釜1的一端上设有热单体阀，热单体投加完成后关闭热单体阀；用于引发剂与冷单体混合的混合器3，混合器3设冷单体入口、引发剂入口以及混合液出口，混合液出口与混合液入口之间通过投加管连接，投加管上设有投加阀。

优选的，冷单体入口连接有冷单体输送管6，冷单体输送管6的一端与冷单体入口连接，冷单体输送管6上设有冷单体计量泵7，冷单体输送管6的另一端与冷单体计量泵7的出口端连接。

优选的，引发剂入口连接有引发剂输送管8，引发剂输送管8的一端与引发剂入口连接，引发剂输送管8上设有引发剂计量泵9，引发剂输送管8的另一端与引发剂计量泵9的出口端连接。

优选的，预聚合釜1为夹套釜，需要说明的是，夹套内通入80℃热水，在预聚合釜1的顶部设置有冷凝器，预聚合釜1的底部设有搅拌装置，冷凝器通过制冷液对氯乙烯气体进行冷却，制冷液以及热水的流量由DCS控制，DCS根据制冷液的流量和温度以及热水的流量和温度，计算预聚合釜的换热量，根据热交换值或反应时间确定预聚合反应的进度，达到制备种子的热交换值或反应时间时，将预聚合釜1中的种子液排放至聚合釜中进一步聚合。

优选的，加热器2包括预热罐21和换热器22，预热罐21的一侧设有第一接口和第二接口，换热器22的顶端与第一接口连接，换热器22的底端与第二接口连接，热单体输送管4的一端与预热罐21的底部连接；需要说明的是，换热器22为列管式换热器，第一接口和所述第二接口均与列管式换热器的壳程连通，该列管式换热器还设有加热液入口和加热液出口，加热液出口和加热液入口均与列管式换热器的管程连接；还需要说明的是，第一接口的高度高于第二接口的高度。

本装置的氯乙烯聚合种子制备方法，包括如下步骤：

单体加热：将冷单体在加热器2中加热，得到热单体；

引发剂：冷单体二通过冷单体计量泵7输送至混合器3，同时引发剂通过引发剂计量泵9输送至混合器3与冷单体混合得到混合液；

预聚合反应：将加热器2的15000kg热单体用热单体计量泵5输送进入预聚合釜1内，关闭热单体阀，并保温，再将投加管上的投加阀打开将2000kg混合液投加到预聚合釜1中，进行预聚合反应；为保证引发剂的充分混合进入预聚合釜1中，冷单体可预先与引发剂混合，待引发剂投加完成后关闭引发剂输送泵，并继续通过冷单体计量泵7输送冷单体对混合器3进行冲洗；

预聚合釜1冲洗：在预聚合釜1内种子液排放完全后，通过冷单体计量泵7输送3000kg冷单体进入预聚合釜1中，对预聚合釜1进行冲洗，冲洗液排放至聚合釜中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种本体法氯乙烯聚合种子制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将氯乙烯单体按比例分为冷单体一和冷单体二，所述冷单体一与所述冷单体二的重量比为(5-10):1，将冷单体一加热，得到温度为70℃的热单体；

S2：将步骤S1中所述冷单体二与引发剂混合，得到混合液；

S3：将步骤S2的所述混合液投加至步骤S1中的所述热单体中进行预聚合反应，得到氯乙烯种子液；热单体与混合液预聚合反应前采用80℃热水保温。

2.根据权利要求1所述的一种本体法氯乙烯聚合种子制备方法，其特征在于，步骤S3中，预聚合反应时通过换热将反应压力控制为1.2Mpa，设定热交换或反应时间阀值，预聚合反应的换热量或反应时间超过阀值时停止预聚合反应。

3.一种本体法氯乙烯聚合种子制备装置，其特征在于，包括：

预聚合釜(1)，所述预聚合釜(1)的顶部设有热单体入口和混合液入口；

用于加热氯乙烯单体的加热器(2)，所述加热器(2)的底部与所述热单体入口之间通过热单体输送管(4)连接，所述热单体输送管(4)上设有热单体计量泵(5)；

用于引发剂与冷单体混合的混合器(3)，所述混合器(3)设冷单体入口、引发剂入口以及混合液出口，所述混合液出口与所述混合液入口之间通过投加管连接。

4.根据权利要求3所述的一种本体法氯乙烯聚合种子制备装置，其特征在于，所述冷单体入口连接有冷单体输送管(6)，所述冷单体输送管(6)的一端与所述冷单体入口连接，所述冷单体输送管(6)上设有冷单体计量泵(7)，所述冷单体输送管(6)的另一端与所述冷单体计量泵(7)的出口端连接。

5.根据权利要求3所述的一种本体法氯乙烯聚合种子制备装置，其特征在于，所述引发剂入口连接有引发剂输送管(8)，所述引发剂输送管(8)的一端与所述引发剂入口连接，所述引发剂输送管(8)上设有引发剂计量泵(9)，所述引发剂输送管(8)的另一端与所述引发剂计量泵(9)的出口端连接。

6.根据权利要求3-5任一项所述的一种氯乙烯种子制备装置，其特征在于，所述预聚合釜(1)为夹套釜。

7.根据权利要求3-5任一项所述的一种本体法氯乙烯聚合种子制备装置，其特征在于，所述加热器(2)包括预热罐(21)和换热器(22)，所述预热罐(21)的一侧设有第一接口和第二接口，所述换热器(22)的顶端与所述第一接口连接，所述换热器(22)的底端与所述第二接口连接，所述热单体输送管(4)的一端与所述预热罐(21)的底部连接。

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