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傳統熱聚合的原理表明

聚氯乙烯是由氯乙烯的自由基聚合形成的。有懸浮聚合、乳液聚合、本體聚合和微懸浮聚合,懸浮聚合是主要方法,約占PVC總產量的80%。單體來源:乙烯法、石油法、電石法。中國的方法:主要是電石法。(1)懸浮聚合法使單體以液滴的形式懸浮分散在水相中,選用的油溶性引發劑溶解在單體中。聚合反應在這些液滴中進行,聚合反應的熱量及時被水吸收。為了確保這些液滴以珠子的形式分散在水中,需要加入懸浮穩定劑,如明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素和羥乙基纖維素。聚合在帶有攪拌器的聚合釜中進行。聚合後,物料流入單體回收罐或汽提塔回收單體。然後流入混合釜,水洗,離心,脫水,幹燥,得到樹脂成品。其特點是反應器內有大量的水,物料粘度低,易於傳熱和控制;聚合後只需簡單的分離、洗滌、幹燥等程序即可得到樹脂產品,可直接用於成型;產品純凈均勻。

(2)乳液聚合是最早工業化生產PVC的方法。乳液聚合時,除水和氯乙烯單體外,還應加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作為乳化劑,使單體分散在水相中形成乳液,可使用水溶性過硫酸鉀或過硫酸銨作為引發劑,也可使用“氧化-還原”引發體系。聚合過程不同於懸浮法。還有聚乙烯醇作為乳化穩定劑,十二烷基硫醇作為調節劑,碳酸氫鈉作為緩沖劑。聚合方法有三種:間歇法、半連續法和連續法。聚合產物為乳液,乳液粒徑為0.05 ~ 2微米,可直接應用或噴霧幹燥成粉末樹脂。該乳液聚合方法具有聚合周期短、易於控制、分子量高、聚合度均勻的優點,適用於制造PVC糊、人造革或浸漬制品。

(3)本體聚合聚合裝置比較特殊,主要由立式預聚合釜和帶框架攪拌器的臥式聚合釜組成。聚合分兩步進行。單體和引發劑在預聚合釜中預聚合1h生成種子粒子,此時轉化率達到8% ~ 10%,然後流入第二個聚合釜,加入與預聚物等量的單體繼續聚合。當轉化率達到85% ~ 90%時,排出殘留單體,然後粉碎過篩,得到成品。樹脂的粒徑和形狀由攪拌速度控制,反應熱由單體回流冷凝帶出。該方法生產工藝簡單,產品質量好,生產成本低。

二、氯乙烯單體的生產

1.乙炔的生產:

生產乙炔的原料是電石。其運輸和使用必須符合“GB 10665-89”的標準,使用前需要進行檢測。電石的批次檢測和取樣要按照國家標準《GB/T-6678-2003》來做,所以在使用過程中要安全,不能濺到身上。

電石壹般粉碎成100-300mm大小或整塊電石。進入破碎機時的合理粒度為25-50mm,破碎後的合理粒度可達25-50mm。另外,註意電石進入破碎機的溫度應為130。低於C時,進入發電機的溫度也應低於80℃。c,否則對系統不安全。

這些問題解決後,電石除塵也要達到環保部門的相關標準。乙炔的生成由以下方程式表示:

CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C?2H2+130千焦/摩爾

但也會產生很多副反應,產生雜質:

曹+ H2O →氫氧化鈣

CaS + 2H2O → Ca(OH)2 + H2S

Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3↑

Ca2Si + 4H2O → 2Ca(OH)2 + SiH4↑

Ca3As3 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2AsH3↑

Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3↑

對於乙炔的凈化,發生器產生的粗乙炔氣從發生器頂部引出,經水洗塔噴淋洗滌後,通過正水封進入冷卻塔。在冷卻塔內,乙炔氣從底部進入,從頂部排出,冷卻水或廢次氯酸鈉從頂部進入,從底部排出。氣相和液相在塔中的填料表面逆流接觸,交換熱量並進壹步洗滌。來自冷卻塔的乙炔氣,當乙炔氣櫃達到壹定高度時,進入水泵增壓,然後進入兩個串聯的凈化塔,與含有效氯0.085%-0.12%的次氯酸鈉溶液進行逆流直接接觸反應,除去粗乙炔氣中的S、P等有害雜質。第二清洗塔主要去除乙炔中的飽和水,使純度達到98.5%。不包含s和p[3]

2.乙烯氧氯化制備氯乙烯

(1)乙烯的氧氯化;

直接氯化:C2H4 +Cl2 → C2H4Cl2 (FeCl3作為催化劑)

氧氯化:C2 H4+2 HCl+1/2 O2→C2 H4 Cl2+H2O+263 kj(cuc L2作催化劑)。

副作用:

C2H4Cl2 + Cl2 → C2H3Cl3 +HCl

C2H4 + HCl → C2H5Cl

C2H4 + 2O2 → 2CO + 2H2O

C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O

C2H4 + 3HCl + O2 → C2H3Cl3 + 2H2O

(2)二氯乙烷的裂解:

方程式如下:

C2 H4 cl 2→C2 h3cl+HCl–67.93 kj

還有副作用,註意副作用。

(3)乙烯氧氯化工藝流程:

* * *分為五個單元:直接氯化單元、氧氯化單元、二氯乙烷精制單元、二氯乙烷裂解單元和氯乙烯精制單元。

氧氯化單元,主要在流化床反應器中,先將來自直接氯化單元的含乙烯尾氣與本單元部分冷凝氣合並,加入新鮮乙烯氣後預熱,再按乙烯:氯化氫:氧氣:惰性氣體= 1.6: 2.0: 0.63: 2.0的比例進料,生成二氯乙烷。

二氯乙烷精制裝置主要是用低沸塔脫除EDC中的低沸物,然後送入高沸塔脫除高沸物,最後送入二氯乙烷回收塔回收二氯乙烷。

二氯乙烷裂解裝置主要將二氯乙烷送入裂解爐,反應後進入急冷塔。由原料EDC組成的循環液約40%直接噴淋,避免副反應,經冷熱交換後進入下壹工段。

在氯乙烯精制裝置中,二氯乙烷裂解後,生成氯乙烯和氯化氫,轉化率在55%左右,因此大量為轉化原料。這套設備采用改進的雙塔工藝設計。保留原氯化氫塔和氯乙烯塔。物料經過兩個塔後,只有少量HCl進入液堿洗滌器和固體堿幹燥塔,然後進入氯乙烯成品槽。

采用兩塔工藝降低了設備的維護費用,操作方便,運行費用低,節省了部分蒸汽,降低了成本,所以這套設備采用兩塔工藝精制氯乙烯。[4]

3.氯乙烯懸浮聚合

主要原料是去離子水、氯乙烯單體和引發劑。

懸浮在其中的去離子水質量直接影響聚合質量。如果水的硬度過高,會影響材料的絕緣性和穩定性。如果水中陽離子(氯化物)過高,會影響聚乙烯醇的分散體系,容易使樹脂的顆粒變粗,影響產品的形態。過高的話,也會影響PH值;

表1去離子水的規格

項目規格項目規格

電導率/μ ω ≤ 0.5SiO2/(mg/kg) ≤ 0.01。

pH值為7.0SO3/(mg/kg) 0。

氧含量/(毫克/千克)≤ 0.01氯/(毫克/千克)0

硬度,h0蒸發殘渣/(毫克/千克)0

氯乙烯單體也有如下表所示的要求。

表2氯乙烯單體規格

成分含量

VCM純度≥ 99.98%乙炔≤ 0.1。

異丁烷≤ 2 HCl ≤ 1

氯乙烷≤ 5,水≤ 60

VCM雜質對合成的影響:1,炔烴的影響,炔烴在VC的自由基聚合中能與鏈反應形成穩定的P-π * * *軛體系,對收集影響很大。2,高廢也會對氣體有影響,會粘在反應釜上,不利。

懸浮聚合有以下幾個步驟:聚合、分離氯乙烯單體、離心除去水化物、幹燥。氯乙烯

圖2懸浮聚合主要流程

向聚合釜中加入去離子水,向釜中加入分散劑、緩沖劑等聚合添加劑,攪拌,然後加入引發劑,密封聚合釜,排空釜內空氣,必要時用氮氣置換,盡量減少釜內殘余氧含量;最後,加入氯乙烯單體VCM,然後用反應釜夾套中的過熱水加熱,將釜溫升至預定溫度,進行聚合。

這些聚合熱可以通過三種方式散熱,但根據反應器的大小,只能采用其中的壹種或兩種方式散熱:1)反應器內夾套冷卻水,2)反應器內冷水管,3)反應器頂部冷凝器等。必須嚴格操作工藝,始終保持預定的反應溫度,以保證氯乙烯產品的質量。如果由於放熱不足或失控導致釜內聚合反應溫度過高,釜內飽和蒸汽壓將大大超過反應器的操作壓力甚至設計壓力,從而對聚合釜造成物理損壞。為了防止物理爆炸造成的災難性後果,在制造聚合釜時,溫度和壓力的設計留有足夠的余量。聚合反應的溫度和壓力失控事故往往發生在反應的前期和中期,即當VCM聚合成PVC的轉化率小於70%時,就會出現上述溫度。在超高壓下,當VCM轉化率大於70%時,當單體富相消失時,壓力穩定下降。汽提反應用於脫除氯乙烯單體,可達到小於1×10-6的水平。最有效的氣體方法包括使用汽提塔。首先將反應器內的東西吹入收集箱和出料箱,單體的回收壓力接近大氣壓。當回收的單體達到這個程度,PVC顆粒會變硬,因為去除了很多塑化單體,有助於顆粒粘連。氯乙烯和壹些水從頂部排出,氣體從底部排出。過濾,用離心機過濾,註意用轉鼓離心過濾器。對於幹燥和篩選,還需要註意的是,在PVC幹燥之前,溫度不能高於100。丙.

4.催化劑選擇:

合成催化劑采用高汞作為催化劑(氯化汞)。

因為PVC的熔融溫度接近分解溫度,所以很難成型。需要添加穩定劑來提高分解溫度,使其易於成型。PVC塑料的成型溫度範圍較窄,通常控制在150~1800C之間,PVC塑料往往采用壹般熱塑性塑料的成型方式。例如擠出、註射、壓延、吹塑、壓制、澆鑄和熱成型。聚氯乙烯是壹種性能優良、價格低廉、用途廣泛的塑料。其主要缺點是熱穩定性差,易老化,沖擊強度低,耐寒性差,加工性能差。提高PVC塑料性能的主要途徑是尋找合適的穩定劑、增塑劑、填料等添加劑進行合理的制備,但更有效的方法是通過* * *聚和* * *混合進行改性。

* * *聚合壹般有兩種情況:

1.氯乙烯與其他單體聚合,在PVC主鏈上引入其他單體基團。目前主要的聚合物有氯乙烯-醋酸乙烯酯和氯乙烯-丙烯酸酯聚合物。這些* * *聚合物具有較低的成型溫度和較好的加工性能。此外,它還有壹些特殊的性能,可以滿足使用的需要。

2.將非均相單體基團引入PVC的側面或將氯乙烯鏈連接到非均相聚合物的側面的接枝聚合反應,如乙烯-醋酸乙烯酯接枝* * *聚合物(EVA-VC)。通過控制接頭中氯乙烯的數量和聚合度,可以制備從硬到軟的接枝* * *聚合物,提高其抗沖擊性能、低溫脆性和耐候性。* * *將PVC與其他聚合物混合可制成兼具兩種特性的混合物。為了提高硬質PVC * * *聚的流動性和抗沖擊性,常用的與PVC * * *的聚合物有ABS、與甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯混合的聚合物(MBS)和氯化聚乙烯(CPE)。為了提高軟質PVC使用中增塑劑的揮發、遷移和提取,常用的聚合物有:丁腈橡膠、氧化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯-氧化乙烯等。此外,PVC的性能可以通過氯化、交聯和增強來改善。

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