浅谈本体法聚氯乙烯的生产工艺特点

浅谈本体法聚氯乙烯的生产工艺特点

芦玉来　胡宝成　陈建康　杨朝富

(内蒙古海吉氯碱化工股份有限公司)

摘　要　对本体法PVC树脂生产方法进行细致的分析,指出了本体法PVC树脂的优点和用途,以及对今后国内市场的作用。

关键词　生产特点;本体法树脂优点和用途

我公司引进的法国阿托公司的本体聚合生产工艺,主要特点是反应过程中不需要加水和分散剂,氯乙烯即是反应物又作分散相。

本体法聚氯乙烯在聚合生产过程,分两步聚合:第一步在预聚釜中进行,加入一定量的VCM 单体、引发剂和添加剂,经加热后在120RPM强搅拌(相对二步聚合过程)的作用下,保持恒定的压力和温度进行预聚合反应;当VCM的转化率达到8～12%时,停止反应,将生成的“种子”送入聚合釜内进行第二步反应。第二步聚合反应是在聚合釜内进行,在接收预聚合的“种子”后,再加入一定量的VCM单体、添加剂和引发剂。在低速(上搅拌25RPM和下搅拌15RPM)搅拌的作用下,保持恒定的压力进行聚合反应。当反应转化率达到60～85%(根据配方而定)时终止反应;并在聚合釜内进行脱气、回收、汽提未反应的单体,进一步脱除残留在PVC粉料中的VCM,最后经风送系统将釜内PVC粉料送往分级、均化、贮存和包装工序。

1　聚合工序控制

聚合釜试压是将干净的聚合釜先对釜内进行抽真空,脱除釜内空气,使釜内保持一定的负压后,再加入2～3吨的单体进行试压,合格后再按配方加入一定的单体和添加剂。

单体计量方面采用重量法来称量加入釜内的VCM单体的量,首先将清洗干净的聚合釜称重并将计数器设为零,然后通过VCM单体输送泵将

VCM送入釜内,并通过自动称量系统准确地控制加入的VCM量,能够及时准确的计量单体的加入量。

树脂粒度的控制是在预聚釜内采用特殊的搅拌形式,在高速搅拌的条件下,液相单体在引发剂的作用下形成一定数量的胶乳———“种子”;然后将“种子”送入聚合釜内,并加入一定量VCM单体和引发剂,在这些“种子”的基础上继续聚合使“种子”逐渐长大到一定的程度,通过计数器计量反应放出的热量,来确定终止反应;通过控制胶乳的数量来达到对树脂粒度的控制,并通过分级、研磨来进一步控制树脂的粒度分布,故而可得到较窄粒度分布的树脂。

本体法聚合反应热量一部分是靠釜内VCM 连续脱气来带走;另一部分反应热量是靠搅拌系统的冷却水来移出,还有一部分是靠釜壁外夹套的冷却水来移出。聚合反应是控制釜内压力,使其保持在恒定压力下进行反应,根据反应的时间和反应热量移出的能量来决定反应是否终止。2　聚合过程的DCS控制

211　进料控制

预聚合釜和聚合釜均安装在重力传感器上,由DCS按生产牌号配方和工艺要求,根据控制程序步骤,分批装填VC、引发剂、添加剂,装填量按配方程序控制要求进行。

212　PVC分子量控制

氯乙烯单体饱和蒸汽的温度和压力有对应关

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第29卷 内蒙古石油化工

系,即介质温度与每一压力相一致。由于在本体法聚合中介质温度调整是非常困难的,而压力测量控制较易实现。因此该工艺采用控制压力方法,也就是控制PVC分子量。

聚合釜压力控制系统比较复杂,由混合水温度控制系统、安全脱气流量控制系统、聚合釜压力控制系统、聚合釜温度控制系统混合组成,按工艺控制要求分阶段实施不同配置控制方案。

213　转化率控制

预聚合釜和聚合釜转化率由加热计数器和时间计数器控制。加热计数器自动计量聚合反应释放的热量,由瞬时释放指示仪和累计仪组成。当达到设定累计值时,DCS自动进入输入冷却工序。

3　回收工序

氯乙烯单体的回收是在聚合釜内反应开始就进行连续脱气,并脱除釜内惰性气体和氧气,通过氯乙烯的脱气来带走聚合反应放出的热量。在聚合反应结束后,仍在聚合釜内进行回收氯乙烯单体,待回收压力下降到大气压时采用真空脱气,并将釜内温度保持恒定(将夹套通入一定的热水)。真空脱气结束后向釜内加入一定量的添加剂进行真空汽提,进一步脱除聚氯乙烯粉料内残留的氯乙烯单体,生产出的聚氯乙烯树脂为卫生级树脂。4　分级、均化工序

本体法树脂的生产因在聚合生产过程中无水、无分散剂,故不需干燥。从聚合釜生产的聚氯乙烯树脂经风送系统送入聚氯乙烯贮槽,在槽内进行流化,进一步吹除掉残留极少的VCM单体。由贮槽来的聚氯乙烯树脂经分级筛筛分,大颗粒被送往破碎机破碎,破碎后的粉料进入研磨贮槽等待研磨;中间颗粒被送往研磨贮槽等待研磨;低层细小颗粒送往均化贮槽进行均化、流化、吹除、包装,作为“A”级品出售。另外在研磨贮槽内等待研磨的PVC树脂经研磨机研磨后,经风送系统送往研磨分级筛筛分,大颗粒树脂又送往研磨贮槽重新研磨,细小颗粒的树脂经风送系统送入均化槽内进行均化、流化、吹除、包装,作为“B”级品出售。本体法聚氯乙烯分级、均化系统可使同型号不同釜内的聚氯乙烯树脂混合均匀,得到不同批次但质量相同的优质聚氯乙烯树脂。

5　本体法PVC树脂的优点

本体法聚氯乙烯树脂的生产工艺过程简单,无水无分散剂,从而减少生产所需的各种助剂配制的繁锁和设备;因无水,所以在分级、均化工序蒸汽消耗就少;在产品质量方面的控制比悬浮法较易操作,能够使不同批次的树脂得到相同的质量,而且可根据用户的需要进行质量调整。树脂颗粒状态规整,粒度分布集中、增塑剂吸收时间短,制品透明度高于同类型悬浮法树脂。

6　用途

本体法聚氯乙烯生产发展较晚,受专利技术的限制,推广较差,占聚氯乙烯总生产能力的10%左右。其产品与悬浮法树脂应用领域相同,如电线、电缆、管材、板材、装饰树脂、透明片、注塑品、塑料门窗异型树脂、唱片、鞋料等方面。但由于其树脂不能与悬浮法树脂混合使用,而且在塑料加工方面还需进一步研究、探讨,在使用上受到一定的限制,给企业带来不便;但是其产品的性能多项优于悬浮法,其产品受到广大用户的青睐。因其产品为无毒树脂,VCM残留量在1ppm以下,所以广泛用于食品、卫生、医药等行业,制成的制品透明度好、质量高等优点。由于其产品流动性好,用于注塑制品的产品废品率低,从而大大降低了消耗;更有利于异型材的加工,可以大大提高异型材的挤出速度,大幅度地提高产量,降低了废品率。我们相信,异型材的生产企业使用了本体法树脂(M-PVC)后,将会大大提高企业的效益,并可降低生产成本,在市场上更有利于产品的竞争。

收稿日期:2002年11月18日

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