CN1308359C - 本体聚氯乙烯树脂聚合中的冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种本体聚氯乙烯树脂聚合过程中对聚合系统进行冷却的方法，是将常温的循环水通入聚合釜夹套和釜顶冷凝器中，利用循环水对聚合系统进行冷却，同时在聚合搅拌器内通入5-15℃的循环冷冻水，采用此温度适宜的冷冻水与聚合釜内的反应介质进行热交换更加充分，极大地增强了聚合搅拌的传热能力，大大减轻了聚合粘釜，保证了聚合系统的温度和压力处于合适的范围内，缩短了聚合生产周期，提高了产品质量，降低清釜频率和清釜物，大大降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种本体聚氯乙烯树脂聚合过程中对聚合系统进行冷却的方法，尤其是涉及通过聚合搅拌器进行冷却的方法。
背景技术
采用本体聚合的方法生产聚氯乙烯，在于聚合过程中不用水作介质，也不用分散剂，只用氯乙烯单体和引发剂。本体聚合分两步进行，第一步为预聚合，在预聚合釜里进行，加入单体总量的30-50％和相应的引发剂，聚合转化率控制在8-12％；第二步为聚合，在聚合釜内进行，将预聚合的全部物料转入后，再将剩下的单体全部加入，补足引发剂，聚合反应结束。由于聚合反应是放热反应，如果聚合反应生成热不能及时移出，将会发生结块、粘釜、涨温度、转型、“鱼眼”数增多，甚至爆聚等现象，因此需要保持聚合釜内压力和温度在合适范围内，才能使聚合反应正常进行，通常采用的方法是对聚合系统进行冷却，通过调节聚合系统的温度来保证其内的压力。
常规的聚氯乙烯树脂生产装置中聚合系统冷却工艺采用的是将循环水通入聚合釜夹套、聚合搅拌器和釜顶冷凝器中，利用它们对聚合系统进行冷却。该循环水是常温水，将该循环水通入聚合釜夹套釜顶冷凝器中，主要是对物料进行冷却，基本可达到冷却的目的，但是将该循环水通入聚合搅拌器中，其主要的冷却对象是密切接触聚合搅拌器的介质，如：氯乙烯单体、PVC粉料，由于反应介质与循环水之间的温差较小，使得在聚合反应过程中的换热效果差，不能有效地将反应介质的温度控制在聚合反应合适的温度范围内，同时由于局部过热的颗粒由于所处局部温度不同而使内外质量相差较多，分子链相互缠绕、交联形成非常紧密的树脂颗粒，这种颗粒在加工中不易塑化，成为永久性“鱼眼”；清釜不干净也会增加树脂的“鱼眼”，从而降低产品质量，如“鱼眼”数增多，杂质数增多，粒径范围变宽等；此外由于粘釜现象的频繁发生，必须保持很高的清釜频率，一般生产3批料清釜1次，这样就耽误了生产周期，使聚合生产不能长期平稳地运行，增大了生产成本。究其根本原因，是没有向聚合搅拌器提供一种合适的冷却介质。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点而提供一种本体聚氯乙烯树脂聚合过程中对聚合系统进行冷却的方法，使用该方法能使聚合系统的温度和压力保持在合适的范围内，可有效提高传热效率，降低粘釜度，降低清釜频率，从而降低生产成本。
基于本发明者对上述现有技术的深入研究，现已发现，由于聚合搅拌器接触的是反应介质内部，与反应介质接触更加紧密，只需改善它的传热效率即可达到本发明的目的；要增强聚合搅拌器的传热能力，必须降低冷却水的温度，但是，一味的降低温度对聚合反应并不都是有利的，如果冷却水的温度太低，与搅拌器直接接触的部分由于环境温度过低，会降低反应速率，使聚合反应减缓，同时也影响PVC树脂的聚合度，聚合釜中反应介质容易也发生粘结，对生产系统有负面影响，经过大量实验，本发明提供如下技术方案：
一种本体聚氯乙烯树脂聚合中的冷却方法，是将循环水通入聚合釜夹套和釜顶冷凝器中，利用循环水对聚合系统进行冷却，同时在聚合搅拌器内通入5-15℃的循环冷冻水，在聚氯乙烯聚合反应过程中，该循环冷冻水通过聚合搅拌器对聚合釜内介质进行冷却，在聚合釜夹套和釜顶冷凝器冷却的共同作用下，使聚合釜内介质保持在聚氯乙烯聚合反应所需的正常温度范围内，进行热交换后的循环冷冻水流出聚合搅拌器后，再通过冷却器进行冷却至5-15℃，再次通入聚合搅拌器内循环使用。
本发明相比于现有技术的优点在于：
由于本发明提供了5-15℃的循环冷冻水进入聚合搅拌器内部进行循环，采用此温度适宜的冷冻水与聚合釜内的反应介质进行热交换更加充分，极大地增强了聚合搅拌的传热能力，大大减轻了聚合粘釜，保证了聚合系统的温度和压力处于合适的范围内，缩短了聚合生产周期，单釜周期由原来的7.8小时降低为现在的7.6小时，提高了产品质量，优级品率提高了15％，B级品率降低了2％，降低清釜频率，清釜物(废品料)降低了650Kg/釜，大大降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不只限于这些例子。
对比例：首先外界氯乙烯单体由打料泵打入单体贮槽，预聚合或聚合需要加料时，由加料泵将贮槽中的氯乙烯单体打入预聚合或聚合釜内进行聚合反应，在反应过程中将常温的循环水通入聚合釜夹套、聚合搅拌器和釜顶冷凝器中，利用它们对聚合系统进行冷却，以控制聚合系统的温度和压力，使之保持在聚合压力±0.005Mpa内，聚合反应完成后，卸掉聚氯乙烯，未反应完的氯乙烯单体经脱气、冷凝回收到单体贮槽，进入下一生产循环系统。
此方法每生产1批料的平均周期为7.8小时，每批料产量18吨计，全年以8000小时计，聚氯乙烯树脂价格以6600元/吨，废品料价格以3600元/吨，聚氯乙烯生产成本以5600元/年，10个聚合釜，年创利润为18708万元/年。
实施例：按照比较例的方法生产聚氯乙烯，将聚合搅拌器内的冷却介质分别换成5℃、10℃和15℃的循环冷冻水，在聚氯乙烯聚合反应过程中，该循环冷冻水通过聚合搅拌器对聚合釜内介质进行冷却，使聚合釜内介质保持在聚氯乙烯聚合反应所需的正常温度范围内，进行热交换后的循环冷冻水流出聚合搅拌器后，再通过冷却器进行冷却分别至5℃、10℃和15℃，再次通入聚合搅拌器内循环使用。
此方法每生产1批料的平均周期为7.6小时，每批料产量18吨计，全年以8000小时计，聚氯乙烯树脂价格以6600元/吨，废品料价格以3600元/吨，聚氯乙烯生产成本以5600元/年，10个聚合釜，年创利润为：19137万元/年。
实施5-15℃的循环冷冻水进行冷却搅拌前后的效果对比：
| 聚合搅拌器中冷却介质 | 进出口温差 | 涨温度的批数 | 清釜的次数 | 清釜物重量 |
| 循环水 | 2.5℃ | 4～6批/月 | 3批/次 | 800Kg |
| +15℃的循环冷却水 | 3℃ | 0～1批/月 | 12批/次 | 150Kg |
| 5℃的循环冷却水 | 3.15 | 0～1批/月 | 12批/次 | 145Kg |
| 10℃的循环冷却水 | 3.1 | 0～1批/月 | 12批/次 | 145Kg |
从以上数据和列表中可以看出，采用5-15℃的循环冷冻水后，进出口温差更大，说明热交换的效果更好，涨温度的批数明显减少，缩短了生产周期，有效降低粘釜度和清釜频率，清釜物重量大大减少，大大降低了生产成本，经济效益十分显著。
Claims (1)
1、一种本体聚氯乙烯树脂聚合中的冷却方法，是将循环水通入聚合釜夹套和釜顶冷凝器中，利用循环水对聚合系统进行冷却，其特征在于还在聚合搅拌器内通入5-15℃的循环冷冻水，在聚氯乙烯聚合反应过程中，该循环冷冻水通过聚合搅拌器对聚合釜内介质进行冷却，使聚合釜内介质保持在聚氯乙烯聚合反应所需的正常温度范围内，进行热交换后的循环冷冻水流出聚合搅拌器后，再通过冷却器进行冷冻至5-15℃，再次通入聚合搅拌器内循环使用。
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