(一)技术领域
本发明涉及一种化工产品的生产方法,具体是涉及采用70.5m3聚合釜生产 聚氯乙烯(PVC)的方法。
(二)背景技术
中国是PVC生产大国,2002年PVC产量为300万吨,但人均占有量仅为 2kg/人,仅为发达国家的人均占有量的1/20,因而PVC年进口量仍在200万吨 左右,由此可知PVC开发潜力很大。但相当一段时间,国内PVC厂家的80% 以上都采用13.5m3或30m3聚合釜,限制了该产品经济规模生产的发展。 而其生产方法基本如下:以人工方式,将一台敞口聚合釜喷涂好防粘釜剂,接 着依次用脱离子水(简称水)冲掉多余的未粘着在釜壁上的防粘釜剂,关闭釜 底阀门向釜内加入定量水,同时向釜内加入缓冲剂、分散剂、引发剂等助剂; 关闭釜盖,抽真空脱氧后,向釜内加入氯乙烯单体(VCM),打开釜通向单体计 量槽平衡管上的阀门,观测计量槽上的刻度,以确定加够VCM量,VCM与水 体积比为1∶1.6-1.7;向釜夹套和挡板通93℃热水,将釜内物料由20℃升温至 50-65℃;引发剂受热分解,引发VCM进行聚合反应。由于是采用单一引发剂, 故存在着先慢后快或先快后慢的聚合反应现象,加之受到特定的传热能力的制 约,反应过程耗时较多(约7小时)。当反应达到预定的转化率时,向釜内加入 终止剂,终止反应;向浆料槽泄料,同时打开气柜阀门,回收未反应的VCM; 当釜内压力降到一定值,开启真空泵,将釜内抽真空,这一过程将损失大量VCM; 此后,打开釜盖,开始下一釜生产。
这种小型釜及其配套的PVC生产方法,不但阻碍了PVC经济规模生产发展, 而且辅助时间及生产时间都过长,耗掉了大量有效生产时间,造成单釜生产强 度过低,产品质量不高,消耗定额居高不下,工人劳动强度大,环境污染严重。
20世纪80年代初,国内曾研制出80m3聚合釜,但由于配套技术跟不上, 致使其应用没有成为现实。
近期,锦西化工机械(集团)有限责任公司开发出70.5m3聚合釜,为我国 PVC生产向经济规模发展提供了成套设备条件。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题是为采用70.5m3聚合釜生产PVC提供一种方法, 以达到经济规模生产,增加有效生产时间,提高单釜生产强度,节能降耗,保 证产品质量的目的。
采用的技术方案是:
采用70.5m3聚合釜生产聚氯乙烯的方法,包括聚合反应过程,其特征为: 在绝氧状态下,依次通过釜内固设的相应进料口,用水冲洗釜壁并排出废水, 借助蒸汽将0.02m3防粘釜剂均匀喷涂于釜壁,用水冲洗并排除之;加入缓冲剂 以纯度100wt%计为3.92Kg;加体积比为1∶1.02的氯乙烯单体和温度为85-90℃ 的热水,装料系数为0.8-0.9;加分散剂并判断分散效果;确定分散体系稳定, 即可加入复合引发剂;加链转移剂巯基乙醇以纯度100wt%计为0-4kg;聚合开 始10分钟后,以1000kg/h的流量向釜内注入低于反应温度的水,聚合反应温度 为49-64℃;达到转化率80%时(约5小时),加终止剂终止反应;向浆料槽泄 料,并在浆料槽中回收未反应的VCM;浆料经汽提、脱水、干燥即得产品。
上述复合引发剂为偶氮类、过氧化物类化合物;偶氮类化合物包括偶氮二 异丁腈、偶氮二异庚腈;过氧化物类化合物包括过氧化二碳酸-2-乙基己酯 (EHP)、过氧化特戊酸特丁酯(TBPP)、过氧化新癸酸枯基酯(TrigonoX99);其 复配以纯度100wt%计每釜用量分别为2-13kg、0-10kg、0-4kg,使用时配成乳化 液浓度为1-20%。
上述分散剂包括PVA-224E、Alcotex72.5(或称L-10)、HPMC、KH-20,以 纯度100wt%计每釜用量分别为3-11.3kg,使用时分别配制成0.7-6%的水溶液。 上述分散剂加入后,判断分散效果依据C值计算法:
C = P 1 - P 2 T 1 - T 2 = ΔP ΔT ]]>
式中:C为颗粒料判定因子,单位为磅/英寸2·K;ΔP为分散剂加入前后 釜内压力差,单位为磅/英寸2·K;ΔT为分散剂加入前后釜内温度变化值,单 位为K;当C≥2.0时,表明釜内分散体系正常,可继续下一生产过程;当C< 1.9时,表明釜内分散体系不正常,可启动回收程序,终止下步生产;也可再向 釜中加分散剂,把釜内分散体系调到正常,再进行下一步生产程序。
上述分散剂加入后分散效果判断,也可采用聚合釜搅拌机电流曲线法来判 断,即每次釜内加料情况都会在搅拌机电流或功率上表现出来,统计数据给出 了热加料时分散体系正常功率曲线图1和分散体系不正常功率曲线图2。
上述终止剂包括丙酮缩氨基硫脲(ATSC),其以纯度100wt%计使用量为 0.03-0.1kg/tpvc,使用时配制成3-10%的水溶液。
上述未反应的VCM的回收,是在浆料槽中进行,开始时借助浆料槽中自身的压 力进行自压回收,当压力降到不能借助浆料槽内压力回收时,便采用压缩机进 行加压回收,加压为0.25-0.35Mpa。
本发明的优点为:节能降耗,产品质量好;节约大量非生产时间,并缩短生产 时间,使单釜生产强度提高2倍以上,具有显著的经济效益;降低工人劳动强 度,基本无环境污染。
表1列出了原PVC生产方法和本发明方法生产强度和消耗定额比较:
表1两种生产方法生产强度和消耗定额比较
(四)附图说明
图1是分散体系正常功率曲线图;
图2是分散体系不正常功率曲线图。
(五)具体实施方式
实施例一
以SG-5型聚氯乙烯为例:
在釜盖密闭状态下,通过固设在70.5m3聚合釜内的相应加料口,依次进行 以下程序:对聚合釜用脱离子水冲洗,同时将废水排入废水槽,接着进行 蒸汽涂壁,然后进行冲洗,除去未粘附防粘釜剂并排入到废水槽,加入含固量 为8%的缓冲剂49kg,冲洗管路用200kg脱离子水进入聚合釜;加入VCM28.68m3 和温度为87±2℃的脱离子水30.86m3,加水温度以保证加完VCM和水后,使反 应温度达到57℃为准;加入分散剂PVA-224E为105kg,含固量为4%,加入分 散剂Alcotex72.5和HPMC为200.7kg,其中含Alcotex72.5为5.6%,含HPMC 为0.7%;对釜内分散体系进行是否正常的判断,如不正常,启动回收程序或再 加分散剂调到正常;如分散体系正常,则加入有效成分为20%的引发剂;反应 开始10分钟以后,以1000kg/h的流量向釜内注水,直到反应结束;转化率达到 80%,加入0.06m3含有效成分为3.3%的终止剂水溶液,然后向浆料槽中泄料; 并在此槽中回收未反应的VCM:先借助浆料槽自身的压力进行回收,当浆料槽 中压力低于回收VCM所需压力时,则加压,压力达到0.30Mpa;浆料经汽提、 脱水和干燥后,即得PVC产品;上述过程中工艺配方归纳见表2:
表2SG-5型聚氯乙烯生产工艺配方
H2O VCM 涂壁剂 缓冲剂 PVA-224E Alcotex72.5 HPMC EHP TBPP Trigonox99 链转移剂 终止剂 反应温度
m3 m3 m3 kg kg kg kg kg kg kg kg m3 ℃
30.86 28.68 0.02 3.92 3.8 11.238 1.405 10 3 0.05 57。
实施例二
实施例二与实施例一基本相同,不同之处在于生产的是SG-3型聚氯乙烯, 其工艺配方见表3:
表3SG-3型聚氯乙烯生产工艺配方
H2O VCM 涂壁剂 缓冲剂 PVA-224E Alcotex72.5 HPMC EHP TBPP Trigonox99 链转移剂 终止剂 反应温度
m3 m3 m3 kg kg kg kg kg kg kg kg m3 ℃
31.86 27.68 0.02 3.92 4.2 11.238 1.405 12 4 0.01 52
实施例三
实施例三与实施例一基本相同,不同之处在于生产的是SG-7型聚氯乙烯, 其工艺配方见表4:
表4SG-7型聚氯乙烯生产工艺配方
H2O VCM 涂壁剂 缓冲剂 PVA-224E Alcotex72.5 HPMC EHP TBPP Trigonox99 链转移剂 终止剂 反应温度
m3 m3 m3 kg kg kg kg kg kg kg kg m3 ℃
30.86 28.68 0.02 3.92 3.8 11.238 1.405 3 9 1 4 0.1 60
实施例四
实施例四与实施例一基本相同,不同之处在于生产的是SG-8型聚氯乙烯, 其工艺配方见表5:
表5SG-8型聚氯乙烯生产工艺配方
H2O VCM 涂壁剂 缓冲剂 PVA-224E Alcotex72.5 HPMC EHP TBPP Trigonox99 链转移剂 终止剂 反应温度
m3 m3 m3 kg kg kg kg kg kg kg kg m3 ℃
30.86 28.68 0.02 3.92 3.8 11.238 1.405 2 8 4 0.1 64。