CN112940159B - 一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法，所述聚合过程使用的设备包括聚合釜、皂程序槽、催化剂程序槽、促进剂程序槽、调节剂程序槽、还原剂程序槽、后混剂程序槽和初始乳化剂程序槽，所述皂程序槽、催化剂程序槽、促进剂程序槽、调节剂程序槽、还原剂程序槽、后混剂程序槽和初始乳化剂程序槽的输出端与聚合釜上设置的同一个加料孔连通或与聚合釜上设置的不同加料孔连通。本发明中，制剂的添加、聚合釜的冲洗、单体的回收均自动完成，整体工艺的自动化程度高，生产效率高，在能源消耗、单体残留量、产量等方面均具有很大的优势。

Description

一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法

技术领域

本发明属于聚氯乙烯生产技术领域，尤其是一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法。

背景技术

聚氯乙烯糊状树脂是物理机械性能、化学稳定性、透明性都较好的工程塑料之一，尤其是它的加工方法简单，设备投资少，使其拥有广阔的应用领域。根据不同型号，可制成多种塑料制品。国内聚氯乙烯糊树脂的生产工艺包括种子乳液法，其工艺过程中包括聚合过程、回收过程、干燥过程和研磨过程，其中聚合过程中需要配制各种制剂，包括乳化剂、催化剂、调节剂、后混剂等，这些制剂按照一定的时间顺序加入到聚合釜内，聚合釜内进行聚合反应，反应结束后胶乳排料至吹除槽内，然后排料后的聚合釜先进行自压氯乙烯单体回收和强制氯乙烯单体回收，完成后聚合釜打开人孔，进行高压水清洗，吹除槽内继续进行氯乙烯单体回收，回收结束后，吹除槽内的胶乳进入干燥过程进行干燥，干燥后的糊树脂研磨后进行包装入库。

上述工艺中存在以下问题：1.乳化剂、催化剂、调节剂、后混剂等制剂制备后需要在聚合釜上的人孔加入，从而使聚合釜内的空间与外界环境连通，聚合釜内的挥发性的物质会扩散到外界环境中，导致环境的污染以及造成人体的伤害。2.每次聚合反应均需要人工加入各种制剂，打开人孔以及关闭人孔的操作会导致无法自动化连续生产，造成生产效率的低下。3. 各种制剂需要人工进行配制，造成劳动强度大且容易出现配制误差较大的问题，不利于聚合反应的质量，影响收率。4.每次聚合反应后均需要进行人工釜内清洗，工作强度大，清洗效果差，聚合釜内的挥发性物质会危害人体健康，而且清洗效率低下，还会产生大量的污水。5. 聚合釜和吹除槽的单体回收中，回收时间长，蒸汽能耗高，进入干燥工艺的胶乳内的氯乙烯单体含量在500-2500ppm，加大了干燥工艺中的环境污染、健康危害风险，还造成氯乙烯单体的过度消耗。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供自动化程度高、胶乳中氯乙烯单体含量低且降低环境危害和人体健康危害的一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法。

本发明采取的技术方案是：

一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法，包括聚合过程、回收过程和干燥过程，其特征在于：所述聚合过程使用的设备包括聚合釜、皂程序槽、催化剂程序槽、促进剂程序槽、调节剂程序槽、还原剂程序槽、后混剂程序槽和初始乳化剂程序槽，所述皂程序槽、催化剂程序槽、促进剂程序槽、调节剂程序槽、还原剂程序槽、后混剂程序槽和初始乳化剂程序槽的输出端与聚合釜上设置的同一个加料孔连通或与聚合釜上设置的不同加料孔连通；

聚合釜的输出端与回收过程中的胶乳回收提浓装置的输入端连通，回收提浓装置排出的胶乳进入干燥过程处理。

再有，聚合过程完成后进行冲洗过程，冲洗过程完成后的冲洗水输送到所述回收提浓装置的输入端。

再有，所述冲洗过程包括以下步骤：

设置聚合反应限定数值，每次聚合过程自动计数；

当计数小于限定数值时，每次聚合反应完成后，清洗装置自动进行釜内清洗，清洗水自聚合釜输送到回收提浓装置进行氯乙烯单体回收；

当计数等于限定数值时，清洗装置自动进行釜内清洗，清洗水自聚合釜输送到回收提浓装置进行氯乙烯单体回收；聚合釜内进行自压回收和强制回收；打开人孔，进行聚合釜检查。

再有，所述皂程序槽的输入端与皂配置槽连通；所述催化剂程序槽的输入端与催化剂配置槽连通；

所述还原剂配置槽的输入端通过一旋转给料阀与还原剂储槽连通。

再有，所述后混剂程序槽的输入端与后混剂储槽连通，所述后混剂储槽设置在恒温的熔融室内。

再有，所述程序槽内部设置有液位计、温度计和搅拌器，程序槽的输出端设置有流量计，程序槽的外部设置有加热套或内部设置有加热器。

再有，所述胶乳回收提浓装置包括加热套、回收塔和吹除槽，回收塔外套设加热套，回收塔内设置的喷头与吹除槽的一端连通，回收塔内设置有多层带有溢流堰的塔盘，回收塔底的输出端与吹除槽另一端连通，吹除槽的第三端与聚合釜连通，在回收塔内设置有液位计和温度计。

再有，所述聚合釜的壳体上设置有至少一个两位式气动阀，两位式气动阀一侧与聚合釜内部连通，两位式气动阀另一侧与密封套筒连通，在密封套筒内设置有清 洗头，该清洗头能在两位式气动阀打开时伸入聚合釜内。

本发明的优点和积极效果是：

1.本方法中，多种制剂提前进行批量配制并在使用时通过程序槽、助剂泵加入聚合釜内，降低了人工操作的强度，提高了制剂配置的准确性，也无需打开人孔进行添加，避免了聚合釜内挥发性物质对环境的污染以及对人体的危害。

2.本方法中，在聚合釜上设置有至少一个三维清洗装置，该装置上的伸缩的清洗头能从聚合釜壳体上设置的两位式气动阀处伸入聚合釜内，清洗头喷出的高压热无离子水能够充分的清洗聚合釜的内部，冲洗后的污水进入回收塔，氯乙烯单体经回收管线回收，胶乳回到吹除槽内再次进行氯乙烯单体回收，解决了现有技术中人工冲洗时效率低、危险性大的问题。

3.本方法中，冲洗后的胶乳、吹除槽内的胶乳均进入回收塔内处理，由回收管线回收氯乙烯单体，而胶乳回到吹除槽内再次进行氯乙烯单体回收，再进入干燥过程，胶乳内的氯乙烯单体大幅下降，保证了干燥过程中的环境安全和人体健康安全，也避免了氯乙烯单体的过度消耗。

4.本发明中，制剂的添加、聚合釜的冲洗、单体的回收均自动完成，整体工艺的自动化程度高，生产效率高，在能源消耗、单体残留量、产量等方面均具有很大的优势。

附图说明

图1是本发明的工艺原理图；

图2是程序槽的示意图；

图3是熔融室的示意图；

图4是胶乳回收提浓装置的示意图；

图5是回收塔的示意图；

图6是三维清洗装置的示意图；

图7是另一种清洗结构的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法，如图1-6所示，包括聚合过程、回收过程和干燥过程，本发明的创新在于：聚合过程使用的设备包括如图1所示的聚合釜、皂程序槽、催化剂程序槽、促进剂程序槽、pH调节剂程序槽、还原剂程序槽、后混剂程序槽和初始乳化剂程序槽。皂程序槽、催化剂程序槽、促进剂程序槽、调节剂程序槽、还原剂程序槽、后混剂程序槽和初始乳化剂程序槽的输出端通过各自连接的助剂泵1与聚合釜上设置的同一个加料孔连通或与聚合釜上设置的不同加料孔连通。

聚合釜的输出端与回收过程中的胶乳回收提浓装置的输入端连通，回收提浓装置排出的胶乳进入干燥过程处理。

皂程序槽的输入端通过助剂泵1与皂配置槽连通。催化剂程序槽的输入端通过助剂泵与催化剂配置槽连通。还原剂配置槽的输入端通过一旋转给料阀2与还原剂储槽连通。后混剂程序槽的输入端通过助剂泵与后混剂储槽连通，后混剂储槽和桶装的后混剂原料均设置在恒温的熔融室内。

熔融室如图3所示，其为一恒温的房舍，通过蒸汽的循环进行加热，通过温度计的反馈数据实现蒸汽管道开度的自动调节，保证熔融室内恒温在60±5摄氏度，以使处于熔融室内的后混剂储槽和后混剂桶内的后混剂保持在液体状态。

上述各个程序槽如图2所示，其内部5设置有液位计、温度计和搅拌器4，程序槽的输出端设置有流量计，程序槽的外部设置有加热套或内部设置有加热器，在程序槽上端设置输入端3，在下端设置输出端。程序槽由控制系统自动控制，并根据流量计、液位计、温度计等传感器形成反馈信号来自动调节底部阀门的开度、助剂泵的工作状态以及加热套或加热器的工作状态。

上述制剂中，皂、初始乳化剂、促进剂、调节剂、催化剂和后混剂可以一周、半个月配制一次并在聚合反应时由控制系统自动按照工艺要求添加入聚合釜内。还原剂需要先溶解在水中，然后在10分钟内加入聚合釜，所以还原剂先通过旋转给料阀加入到预先放入水的还原剂程序槽内，在控制系统的控制下自动向聚合釜内添加。

聚合反应完成后，聚合釜排料至胶乳回收提浓装置，然后进行聚合釜内的冲洗，冲洗过程包括以下步骤：

1.设置聚合反应限定数值(比如：20或50)，每次聚合过程自动计数；

2.当计数小于限定数值时，每次聚合反应完成后，清洗装置自动进行釜内清洗，清洗水自聚合釜输送到回收提浓装置进行氯乙烯单体回收；等待下一批次进料。

3.当计数等于限定数值时，清洗装置自动进行釜内清洗，清洗水自聚合釜输送到回收提浓装置进行氯乙烯单体回收；聚合釜内进行自压回收和强制回收；打开人孔，进行聚合釜检查。

为了实现上述清洗过程，采用如图6所示的结构：在聚合釜16的壳体上设置有至少一个两位式气动阀14(DN200气动自控阀)，两位式气动阀一侧与聚合釜的接口15密封连接，该两位式气动阀另一侧与密封套筒12连通，在密封套筒上设置有三维清洗装置11，该三维清洗装置的伸缩杆17前端的清 洗头13能在两位式气动阀打开时伸入聚合釜内。

当两位式气动阀处于关闭状态时，聚合釜内部与密封套筒内部处于相互隔离的状态，当两位式气动阀处于打开状态时，聚合釜内部与密封套筒相互连通，伸缩杆伸出并进入聚合釜内部，清 洗头能三维旋转并向聚合釜内壁上喷出高压热无离子水(65摄氏度)，由于喷出的高压热无离子水能够均匀的清洗聚合釜的内壁，由此实现聚合釜内壁的快速、全面的清洗。密封套筒将聚合釜内部与外部环境隔离，避免聚合釜内的蒸发性物质进入到外界环境中。

除了图6的结构以外，还可以参看图7，三维清洗装置设置在聚合釜外部，其前端能够伸缩的伸缩杆17前端伸入密封套筒内，在伸缩杆的前端设置能够三维转动的清 洗头或者设置有朝向不同方向的多个喷口(伸缩杆前端即为清 洗头)。当需要清洗时，伸缩杆伸入聚合釜内，清 洗头转动时喷出的高压热无离子水清洗聚合釜内壁，或者伸缩杆前端的多个喷口向聚合釜内壁的不同处喷出高压热无离子水。密封套筒将聚合釜内部与外部环境隔离，避免聚合釜内的蒸发性物质进入到外界环境中。

清洗后的清洗水进入胶乳回收提浓装置中，该胶乳回收提浓装置包括加热套、回收塔6 和吹除槽，回收塔外套设加热套10，加热套通过热水阀、热水泵与热水槽连通，回收塔内设置的喷头(分布器)7通过胶乳阀、胶乳泵与吹除槽的一端连通，回收塔内设置有多层带有溢流堰9的塔盘8，回收塔底的输出端与吹除槽另一端连通，吹除槽的第三端与聚合釜连通，在回收塔内设置有液位计和温度计。液位计和温度计的反馈信号输入到控制系统内，由控制系统进行热水阀和胶乳阀的调节，实现回收塔内液位以及加热套内循环的控制。回收塔的高度为7-10米，直径为2.5-4米，塔盘为4-8层，每层间距为40-80厘米。

具体回收过程是：

1.吹除槽接收聚合釜排出的胶乳以及清洗后的清洗水。

2.吹除槽加热至70摄氏度，然后将胶乳(包括糊树脂、氯乙烯单体和水)输送到回收塔内，回收塔内抽真空并保温在65摄氏度。

3.水汽、氯乙烯单体等气态的物质经过出料阀进入回收管线回收。

4.剩余的胶乳(包括糊树脂、水和少量氯乙烯单体)回到吹除槽内，吹除槽内进行氯乙烯单体自压和强制(真空)回收。

5.一段时间后，吹除槽将胶乳排料至干燥过程的设备。

实施例

针对现有工艺和本发明分别进行8000小时生产，对各项指标进行检测和记录，形成如表 1的对比表：

表1：工艺对比表

从表1内容可知，在相同的生产周期内，本发明的每釜周期缩短，产量增加，能耗、单体残留量、蒸汽消耗、污水量、人工等均大幅降低，质量、胶乳含固量均大幅提高。可见，本发明在使用时全方面超越现有工艺。

Claims (7)

1.一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法，包括聚合过程、回收过程和干燥过程，其特征在于：所述聚合过程使用的设备包括聚合釜、皂程序槽、催化剂程序槽、促进剂程序槽、调节剂程序槽、还原剂程序槽、后混剂程序槽和初始乳化剂程序槽，所述皂程序槽、催化剂程序槽、促进剂程序槽、调节剂程序槽、还原剂程序槽、后混剂程序槽和初始乳化剂程序槽的输出端与聚合釜上设置的同一个加料孔连通或与聚合釜上设置的不同加料孔连通；

聚合釜的输出端与回收过程中的胶乳回收提浓装置的输入端连通，回收提浓装置排出的胶乳进入干燥过程处理；

聚合过程完成后进行冲洗过程，冲洗过程完成后的冲洗水输送到所述回收提浓装置的输入端；

所述聚合釜的壳体上设置有至少一个两位式气动阀，两位式气动阀一侧与聚合釜内部连通，两位式气动阀另一侧与密封套筒连通，在密封套筒内设置有清洗头，该清洗头能在两位式气动阀打开时伸入聚合釜内。

2.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法，其特征在于：所述冲洗过程包括以下步骤：

设置聚合反应限定数值，每次聚合过程自动计数；

当计数小于限定数值时，每次聚合反应完成后，清洗装置自动进行釜内清洗，清洗水自聚合釜输送到回收提浓装置进行氯乙烯单体回收；

当计数等于限定数值时，清洗装置自动进行釜内清洗，清洗水自聚合釜输送到回收提浓装置进行氯乙烯单体回收；聚合釜内进行自压回收和强制回收；打开人孔，进行聚合釜检查。

3.根据权利要求1或2所述的一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法，其特征在于：所述皂程序槽的输入端与皂配置槽连通；所述催化剂程序槽的输入端与催化剂配置槽连通；

所述还原剂配置槽的输入端通过一旋转给料阀与还原剂储槽连通。

4.根据权利要求3所述的一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法，其特征在于：所述后混剂程序槽的输入端与后混剂储槽连通，所述后混剂储槽设置在恒温的熔融室内。

5.根据权利要求4所述的一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法，其特征在于：所述程序槽内部设置有液位计、温度计和搅拌器，程序槽的输出端设置有流量计，程序槽的外部设置有加热套或内部设置有加热器。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法，其特征在于：所述胶乳回收提浓装置包括加热套、回收塔和吹除槽，回收塔外套设加热套，回收塔内设置的喷头与吹除槽的一端连通，回收塔内设置有多层带有溢流堰的塔盘，回收塔底的输出端与吹除槽另一端连通，吹除槽的第三端与聚合釜连通，在回收塔内设置有液位计和温度计。

7.根据权利要求3所述的一种聚氯乙烯糊树脂种子乳液聚合方法，其特征在于：所述胶乳回收提浓装置包括加热套、回收塔和吹除槽，回收塔外套设加热套，回收塔内设置的喷头与吹除槽的一端连通，回收塔内设置有多层带有溢流堰的塔盘，回收塔底的输出端与吹除槽另一端连通，吹除槽的第三端与聚合釜连通，在回收塔内设置有液位计和温度计。

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