第2章 懸浮聚合生產(chǎn)聚氯乙烯

1、概況概況 聚氯乙烯是由聚氯乙烯是由氯乙烯氯乙烯單體經(jīng)單體經(jīng)自由基聚合自由基聚合而成的聚合物，而成的聚合物， 簡稱簡稱PVC。 按相對(duì)分子質(zhì)量的大小分為按相對(duì)分子質(zhì)量的大小分為通用型通用型（ 5001500） 和和高聚合度高聚合度（大于（大于1700）兩類。兩類。 80%85%的的PVC樹脂是通過懸浮聚合合成的，其次乳液聚樹脂是通過懸浮聚合合成的，其次乳液聚合合成的。合合成的。 樹脂按形態(tài)分為樹脂按形態(tài)分為粉狀和糊狀粉狀和糊狀兩種，粉狀常用于生產(chǎn)壓延和兩種，粉狀常用于生產(chǎn)壓延和擠出制品，糊狀樹脂用于人造革、壁紙、玩具及乳膠手套等。擠出制品，糊狀樹脂用于人造革、壁紙、玩具及乳膠手套等。 按樹脂結(jié)構(gòu)

2、不同可以分為按樹脂結(jié)構(gòu)不同可以分為緊密型和疏松型緊密型和疏松型兩種，其中疏松型兩種，其中疏松型呈棉花團(tuán)狀，可以大量吸收增塑劑，常用于軟制品的生產(chǎn)；緊呈棉花團(tuán)狀，可以大量吸收增塑劑，常用于軟制品的生產(chǎn)；緊密型呈乒乓球狀，吸收增塑劑能力低，主要用于硬制品的生產(chǎn)密型呈乒乓球狀，吸收增塑劑能力低，主要用于硬制品的生產(chǎn)PVC樹脂的牌號(hào)、特性及用途樹脂的牌號(hào)、特性及用途 新牌號(hào)新牌號(hào)舊牌號(hào)舊牌號(hào)K值值特性黏度特性黏度平均聚合度平均聚合度用途用途SG-1SG-2SG-3SG-4SG-5SG-6SG-7XS（J）-1XS（J）-2XS（J）-3XS（J）-4XS（J）-5XS（J）-6777575737371

3、71696866656362601541441431361351271261181171071069695851800165016501500150013501350120011501000950850850750高級(jí)絕緣材料高級(jí)絕緣材料絕緣材料、軟制品絕緣材料、軟制品絕緣材料、膜、鞋絕緣材料、膜、鞋膜、軟管、人造革膜、軟管、人造革硬管、型材硬管、型材硬管、纖維、透明硬管、纖維、透明片片吹塑瓶、透明片、吹塑瓶、透明片、注塑注塑一、主要原料一、主要原料氯乙烯結(jié)構(gòu)式為：氯乙烯結(jié)構(gòu)式為：CH2CHCl 氯乙烯在常溫常壓下是帶有乙醚香味的無色氣體，容易氯乙烯在常溫常壓下是帶有乙醚香味的無色氣體，容易液

4、化。液化。氯乙烯微溶于水，易溶于脂肪族和芳香族的碳?xì)浠衔?、氯乙烯微溶于水，易溶于脂肪族和芳香族的碳?xì)浠衔?、醇、醚、酮、含氯溶劑等有機(jī)溶劑中。醇、醚、酮、含氯溶劑等有機(jī)溶劑中。氯乙烯與空氣混合能形成爆炸性混合物，氯乙烯與空氣混合能形成爆炸性混合物，爆炸極限為爆炸極限為4%4%22%22%（體積）（體積）。當(dāng)空氣中氯乙烯的含量達(dá)。當(dāng)空氣中氯乙烯的含量達(dá)75%時(shí)，對(duì)人時(shí)，對(duì)人體有麻醉作用，室內(nèi)空氣中允許濃度為體有麻醉作用，室內(nèi)空氣中允許濃度為10cm3/m3。 氯乙烯是帶有極性基團(tuán)的鹵代烯烴，偶極矩為氯乙烯是帶有極性基團(tuán)的鹵代烯烴，偶極矩為1.44D，化學(xué)性質(zhì)活潑，容易發(fā)生化學(xué)性質(zhì)活潑，容易發(fā)生

5、加成反應(yīng)加成反應(yīng)，在光、熱和引發(fā)劑的，在光、熱和引發(fā)劑的作用下，能聚合成聚氯乙烯樹脂，能與丁二烯、丙烯腈、作用下，能聚合成聚氯乙烯樹脂，能與丁二烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、馬來酸酯等進(jìn)行醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、馬來酸酯等進(jìn)行共聚合共聚合。 相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量沸點(diǎn)沸點(diǎn)/臨界壓力臨界壓力/MPa臨界溫度臨界溫度/ 閉口閃點(diǎn)閉口閃點(diǎn)/ 62.5-13.85.59156.5-78爆炸極限爆炸極限/%(體積體積) 熔點(diǎn)熔點(diǎn)/折光指數(shù)折光指數(shù)聚合熱聚合熱/(kJ/mol)422 -153.61.3895.6氯乙烯的來源氯乙烯的來源乙炔電石法乙炔電石法聯(lián)合法（主）聯(lián)合法（主）乙烯氧氯化法乙烯氧氯化

6、法乙烷氧氯化法（新）乙烷氧氯化法（新） 二、二、氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝 1.1.氯乙烯懸浮聚合的特點(diǎn)與技術(shù)進(jìn)步氯乙烯懸浮聚合的特點(diǎn)與技術(shù)進(jìn)步 具有操作簡單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)效益具有操作簡單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)效益好、用途廣泛等特點(diǎn)，適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。好、用途廣泛等特點(diǎn)，適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。 在樹脂質(zhì)量上，用懸浮聚合生產(chǎn)的在樹脂質(zhì)量上，用懸浮聚合生產(chǎn)的PVC樹脂的樹脂的孔隙孔隙率提高了率提高了300%以上，經(jīng)過適當(dāng)處理的樹脂，其單體氯以上，經(jīng)過適當(dāng)處理的樹脂，其單體氯乙烯的乙烯的殘留量殘留量由原來的由原來的0.1%降到了降到了0.0005%以下。

7、以下。 設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)、大型化和采用計(jì)算機(jī)數(shù)控聯(lián)機(jī)質(zhì)量控制，設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)、大型化和采用計(jì)算機(jī)數(shù)控聯(lián)機(jī)質(zhì)量控制， 使批次之間樹脂質(zhì)量更加穩(wěn)定。使批次之間樹脂質(zhì)量更加穩(wěn)定。 另外，清釜技術(shù)、大釜技術(shù)和殘留單體回收技術(shù)的發(fā)展，另外，清釜技術(shù)、大釜技術(shù)和殘留單體回收技術(shù)的發(fā)展， 減少了開釜次數(shù)，進(jìn)而減少了氯乙烯單體的釋放量；采用燒結(jié)、減少了開釜次數(shù)，進(jìn)而減少了氯乙烯單體的釋放量；采用燒結(jié)、冷凝或吸收方法汽提產(chǎn)品和處理廢氣，進(jìn)一步減少了氯乙烯冷凝或吸收方法汽提產(chǎn)品和處理廢氣，進(jìn)一步減少了氯乙烯 單體的消耗。單體的消耗。 氯乙烯單體雜質(zhì)含量要求氯乙烯單體雜質(zhì)含量要求去離子水的規(guī)格去離子水的規(guī)格組分組分含量，

8、含量，%組分組分含量，含量，%組分組分含量，含量，%乙烯乙烯丙烯丙烯乙炔乙炔丁二烯丁二烯0.00020.00020.00020.00021-丁烯丁烯-3-炔炔乙醛乙醛二氯化物二氯化物水水0.000100.00010.005HCl鐵鐵00.00001項(xiàng)目項(xiàng)目數(shù)值數(shù)值項(xiàng)目項(xiàng)目數(shù)值數(shù)值項(xiàng)目項(xiàng)目數(shù)值數(shù)值導(dǎo)電率，導(dǎo)電率， PH值值氧含量，氧含量，%0.57.00.00001硬度硬度SiO2，%SiO3，%000.00001氯，氯，%蒸發(fā)殘留蒸發(fā)殘留物，物，%00 乙炔乙炔參與聚合后，形成不飽和鍵使產(chǎn)物熱穩(wěn)定性變壞。參與聚合后，形成不飽和鍵使產(chǎn)物熱穩(wěn)定性變壞。不飽和多氯化物存在，不但降低聚合速率、降低產(chǎn)物

9、聚合度，不飽和多氯化物存在，不但降低聚合速率、降低產(chǎn)物聚合度，還容易產(chǎn)生支鏈，使產(chǎn)品性能變壞，還容易產(chǎn)生支鏈，使產(chǎn)品性能變壞，“魚眼魚眼”增多。增多。 引發(fā)劑引發(fā)劑多用有機(jī)過氧化物和偶氮類引發(fā)劑，其中有機(jī)過多用有機(jī)過氧化物和偶氮類引發(fā)劑，其中有機(jī)過氧化物為過氧化二碳酸酯、過氧化酯類。它們可以單獨(dú)使用，氧化物為過氧化二碳酸酯、過氧化酯類。它們可以單獨(dú)使用，也可以兩種或兩種以上引發(fā)活性不同的引發(fā)劑復(fù)合使用，復(fù)也可以兩種或兩種以上引發(fā)活性不同的引發(fā)劑復(fù)合使用，復(fù)合使用的效果比單獨(dú)使用好，其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度均勻，操作合使用的效果比單獨(dú)使用好，其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度均勻，操作更加穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量好，同時(shí)使生產(chǎn)安全

10、。更加穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量好，同時(shí)使生產(chǎn)安全。 0 5 1015 20204060801 00聚合時(shí)間聚合時(shí)間/h聚聚合合轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率%ABCDE0510 152020406080100聚合時(shí)間（h）聚合轉(zhuǎn)化率%ABCD曲曲線線引發(fā)劑引發(fā)劑用量，用量，%聚合溫聚合溫度，度， ABCDE過氧化乙酰基環(huán)已烷磺過氧化乙?；h(huán)已烷磺酸酸過氧化二碳酸二異丙酯過氧化二碳酸二異丙酯過氧化二碳酸二環(huán)已酯過氧化二碳酸二環(huán)已酯偶氮二異庚腈偶氮二異庚腈過氧化十二酰過氧化十二酰0.050.050.050.020線曲線引發(fā)劑引發(fā)劑用量，用量，%聚合溫聚合溫度，度， A過氧化二碳酸二異丙酯過氧化二碳酸

11、二異丙酯偶氮二異庚腈偶氮二異庚腈0.020.0255B過氧化乙?；h(huán)已烷磺酸過氧化乙酰基環(huán)已烷磺酸過氧化十二酰過氧化十二酰0.020.250C偶氮二異庚腈偶氮二異庚腈過氧化十二酰過氧化十二酰0.020.0355D過氧化十二酰過氧化十二酰過氧化二碳酸二環(huán)已酯過氧化二碳酸二環(huán)已酯0.020.250引發(fā)劑的用量可以采用下式進(jìn)行估算，引發(fā)劑的用量可以采用下式進(jìn)行估算，式中式中I（%）工業(yè)上引發(fā)劑用量（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）；工業(yè)上引發(fā)劑用量（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）；Nr引發(fā)劑理論消耗量，等于引發(fā)劑理論消耗量，等于10.1mol/tPVC；用用AIBN時(shí)，取時(shí)，取0.9；用；用DCPD、EHP等過氧化二碳酯時(shí)，取等過氧化二

12、碳酯時(shí)，取1.1；M引發(fā)劑的相對(duì)分子質(zhì)量；引發(fā)劑的相對(duì)分子質(zhì)量；t聚合時(shí)間聚合時(shí)間(h)； t1/2引發(fā)劑分解半衰期（引發(fā)劑分解半衰期（h）。）。 聚合時(shí)間一般控制在聚合時(shí)間一般控制在510h，應(yīng)用，應(yīng)用選擇選擇t1/2為為23h的引發(fā)劑的引發(fā)劑。如果采用復(fù)合型引發(fā)劑，最好是一種引發(fā)劑的為如果采用復(fù)合型引發(fā)劑，最好是一種引發(fā)劑的為t1/2為為12h， 另一種引發(fā)劑的另一種引發(fā)劑的t1/2為為46h。)t / t693. 0exp(1 10MN(%)I214r分散劑分散劑工業(yè)常用主要有工業(yè)常用主要有明膠、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素、明膠、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素、 甲基纖維素、苯乙烯甲基纖維素

13、、苯乙烯-順丁烯二酸酐順丁烯二酸酐等。等。 用用明膠作明膠作分散劑，用量為單體量的分散劑，用量為單體量的0.05%0.2%，所得樹脂，所得樹脂的顆粒為的顆粒為乒乓球狀乒乓球狀，不疏松、粒度大小不均，不疏松、粒度大小不均，“魚眼魚眼”多。多。 用用聚乙烯醇聚乙烯醇作分散劑，所得聚氯乙烯為作分散劑，所得聚氯乙烯為疏松型棉花球狀疏松型棉花球狀的多孔的多孔樹脂，吸收增塑劑速度快，加工塑化性能好，樹脂，吸收增塑劑速度快，加工塑化性能好，“魚眼魚眼”少，熱穩(wěn)少，熱穩(wěn)定性好。定性好。 工業(yè)上常以纖維素類（如羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素等）工業(yè)上常以纖維素類（如羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素等）和醇解度和醇解度

14、7590%的聚乙烯醇為主分散劑，以非離子山梨糖醇的聚乙烯醇為主分散劑，以非離子山梨糖醇如一月桂酸酯、一硬脂酸酯、三硬脂酸酯等為助分散劑，兩者進(jìn)如一月桂酸酯、一硬脂酸酯、三硬脂酸酯等為助分散劑，兩者進(jìn)行復(fù)合使用效果也很好。行復(fù)合使用效果也很好。水質(zhì)與水量水質(zhì)與水量 氯乙烯懸浮聚合用水應(yīng)是去離子水，其規(guī)格要求如前表所氯乙烯懸浮聚合用水應(yīng)是去離子水，其規(guī)格要求如前表所示，尤其水中的氯離子、鐵和氧等的含量要嚴(yán)格控制，其中示，尤其水中的氯離子、鐵和氧等的含量要嚴(yán)格控制，其中氯離子超過一定含量會(huì)造成樹脂顆粒不均，氯離子超過一定含量會(huì)造成樹脂顆粒不均，“魚眼魚眼”增多；增多；水中的鐵會(huì)降低樹脂的熱穩(wěn)定性，并

15、能終止反應(yīng)。水中的鐵會(huì)降低樹脂的熱穩(wěn)定性，并能終止反應(yīng)。水的用量與樹脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，緊密型樹脂（作明膠為分水的用量與樹脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，緊密型樹脂（作明膠為分散劑）的生產(chǎn)，單體與水的質(zhì)量比為散劑）的生產(chǎn)，單體與水的質(zhì)量比為1 11.11.111.311.3；疏松疏松型樹脂（以聚乙烯醇為分散劑）的生產(chǎn)，單體與水的質(zhì)量比型樹脂（以聚乙烯醇為分散劑）的生產(chǎn)，單體與水的質(zhì)量比為為11.411.412.012.0。 系統(tǒng)中的氧系統(tǒng)中的氧因?yàn)檠鯇?duì)聚合有緩聚和阻聚作用，在單體自由基存在下，因?yàn)檠鯇?duì)聚合有緩聚和阻聚作用，在單體自由基存在下，氧能與單體作用生成過氧化高聚物氧能與單體作用生成過氧化高聚物 CH CH

16、2 2CHClCHClO OO O n n ，該物質(zhì)易水解成酸類，破壞懸浮液和產(chǎn)品的穩(wěn)定性。所以，該物質(zhì)易水解成酸類，破壞懸浮液和產(chǎn)品的穩(wěn)定性。所以，應(yīng)將各種原料中的氧和系統(tǒng)中的氧徹底清除干凈。應(yīng)將各種原料中的氧和系統(tǒng)中的氧徹底清除干凈。其他助劑其他助劑pHpH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)劑氯乙烯懸浮聚合的氯乙烯懸浮聚合的pHpH值控制在值控制在7 78 8，即在偏堿，即在偏堿性的條件下進(jìn)行聚合。目的確保引發(fā)劑良好的分解速率，分性的條件下進(jìn)行聚合。目的確保引發(fā)劑良好的分解速率，分散劑的穩(wěn)定性，防止因產(chǎn)物裂解時(shí)產(chǎn)生的散劑的穩(wěn)定性，防止因產(chǎn)物裂解時(shí)產(chǎn)生的HClHCl，造成懸浮液的，造成懸浮液的不穩(wěn)定，進(jìn)而造成粘釜、

17、清釜、傳熱的困難，并影響產(chǎn)品質(zhì)不穩(wěn)定，進(jìn)而造成粘釜、清釜、傳熱的困難，并影響產(chǎn)品質(zhì)量。為此需要加入水溶性碳酸鹽、磷酸鹽、醋酸鈉等起緩沖量。為此需要加入水溶性碳酸鹽、磷酸鹽、醋酸鈉等起緩沖作用的作用的pHpH調(diào)節(jié)劑。調(diào)節(jié)劑。防止粘釜?jiǎng)┓乐拐掣獎(jiǎng)┰诼纫蚁┑膽腋【酆现?，存在著粘釜現(xiàn)象，在氯乙烯的懸浮聚合中，存在著粘釜現(xiàn)象，它不但影響聚合的傳熱，也影響產(chǎn)品的質(zhì)量。常用的防止粘釜它不但影響聚合的傳熱，也影響產(chǎn)品的質(zhì)量。常用的防止粘釜的方法有選擇合適的引發(fā)劑；在水相中加入水相阻聚劑如次的方法有選擇合適的引發(fā)劑；在水相中加入水相阻聚劑如次甲基藍(lán)、硫化鈉等；在釜壁、攪拌器等設(shè)備上噴涂一定量的甲基藍(lán)、硫化鈉等；

18、在釜壁、攪拌器等設(shè)備上噴涂一定量的防粘釜?jiǎng)?，常見的防粘釜?jiǎng)┤缢『?、亞硝基鹽，還有多防粘釜?jiǎng)?，常見的防粘釜?jiǎng)┤缢『?、亞硝基鹽，還有多元酚的縮合物等。一旦發(fā)現(xiàn)有粘釜現(xiàn)象，采用高壓（元酚的縮合物等。一旦發(fā)現(xiàn)有粘釜現(xiàn)象，采用高壓（14.739.2MPa）水沖洗法清除。）水沖洗法清除。泡沫抑制劑（消泡劑泡沫抑制劑（消泡劑）鄰苯二甲酸二丁酯、（未）飽和的鄰苯二甲酸二丁酯、（未）飽和的C6C20羧酸甘油酯等。羧酸甘油酯等。還有還有熱穩(wěn)定劑、潤滑劑熱穩(wěn)定劑、潤滑劑等。等。聚合溫度與壓力聚合溫度與壓力氯乙烯懸浮聚合溫度在高低決定著聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子氯乙烯懸浮聚合溫度在高低決定著聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量大小，因

19、此，當(dāng)配方確定以后，必須嚴(yán)格控制聚合的溫度。質(zhì)量大小，因此，當(dāng)配方確定以后，必須嚴(yán)格控制聚合的溫度。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般控制在指定溫度的在實(shí)際生產(chǎn)中，一般控制在指定溫度的0.5范圍內(nèi)，最好是范圍內(nèi)，最好是控制在控制在0.2范圍內(nèi)。并且，要確保溫度控制平穩(wěn)，要有降溫范圍內(nèi)。并且，要確保溫度控制平穩(wěn)，要有降溫處理手段，防止出現(xiàn)異常現(xiàn)象，一般采用大流量低溫差循環(huán)方式。處理手段，防止出現(xiàn)異常現(xiàn)象，一般采用大流量低溫差循環(huán)方式。最好采用計(jì)算機(jī)數(shù)控聯(lián)機(jī)質(zhì)量控制系統(tǒng)。最好采用計(jì)算機(jī)數(shù)控聯(lián)機(jī)質(zhì)量控制系統(tǒng)。 在聚合溫度下，氯乙烯有相應(yīng)的在聚合溫度下，氯乙烯有相應(yīng)的 蒸汽壓力，只蒸汽壓力，只 有在聚合末期，有在聚合

20、末期， 大量單體聚合后，壓力才明顯下大量單體聚合后，壓力才明顯下 降，降， 如圖所示。如圖所示。 024681012 1400.140.280.420.560.7020406080100壓力壓力轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率每小時(shí)轉(zhuǎn)化速率每小時(shí)轉(zhuǎn)化速率轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率%壓力壓力MPa時(shí)間（時(shí)間（h）工藝配方工藝配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）去離子水去離子水100氯乙烯氯乙烯 5070懸浮劑（聚乙烯醇）懸浮劑（聚乙烯醇）0.050.5引發(fā)劑（過氧化二碳酸二異丙酯）引發(fā)劑（過氧化二碳酸二異丙酯）0.020.3緩沖劑（磷酸氫二鈉）緩沖劑（磷酸氫二鈉）00.1 消泡劑（鄰苯二甲酸二丁酯）消泡劑（鄰苯二甲酸二丁酯）00.002

21、主要工藝參數(shù)主要工藝參數(shù)聚合聚合聚合溫度聚合溫度 5058（依（依PVC型號(hào)而定）型號(hào)而定）聚合壓力聚合壓力 初始初始0.6870.981MPa 結(jié)束結(jié)束0.2940.196MPa聚合時(shí)間聚合時(shí)間 812h轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率 90% 堿處理堿處理 NaOH濃度濃度 36%42% 加入量加入量 聚合漿液的聚合漿液的0.05%0.2% 溫度溫度 7080 時(shí)間時(shí)間 1.52.0h 脫水脫水緊密型樹脂含水率緊密型樹脂含水率8%15%疏松型樹脂含水率疏松型樹脂含水率15%20%干燥干燥第一段氣流干燥管干燥第一段氣流干燥管干燥干燥溫度干燥溫度40150風(fēng)速風(fēng)速15m/s物料停留時(shí)間物料停留時(shí)間1.2s含水率含

22、水率4%第二段沸騰床干燥第二段沸騰床干燥干燥溫度干燥溫度120物料停留時(shí)間物料停留時(shí)間12min含水率含水率0.3%123456789101112131415161718192021氯乙烯氯乙烯去離子水去離子水排空排空排排空空去離子水去離子水分散劑、引發(fā)劑分散劑、引發(fā)劑等等堿液堿液水水汽汽去氯去氯乙烯乙烯氣柜氣柜PVC粒去成品粒去成品熱風(fēng)熱風(fēng)熱風(fēng)熱風(fēng)懸浮聚合的過程是先將去懸浮聚合的過程是先將去離子水離子水用泵打入聚合釜中，用泵打入聚合釜中，啟動(dòng)啟動(dòng)攪拌攪拌器，依次將器，依次將分散劑溶液分散劑溶液、引發(fā)劑及其他助劑引發(fā)劑及其他助劑加入加入聚合釜內(nèi)。然后，對(duì)聚合釜進(jìn)行聚合釜內(nèi)。然后，對(duì)聚合釜進(jìn)行試

23、壓試壓，試壓合格后用氮?dú)?，試壓合格后用氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣置換釜內(nèi)空氣。單體單體由計(jì)量灌經(jīng)過濾器加入聚合釜內(nèi)，向由計(jì)量灌經(jīng)過濾器加入聚合釜內(nèi)，向聚合釜聚合釜夾套內(nèi)通入蒸汽和熱水夾套內(nèi)通入蒸汽和熱水，當(dāng)聚合釜內(nèi)，當(dāng)聚合釜內(nèi)溫度溫度升高至聚合升高至聚合溫度（溫度（5058）后，改通）后，改通冷卻冷卻水，控制聚合溫度不超過規(guī)定水，控制聚合溫度不超過規(guī)定溫度的溫度的0.5。當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)。當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)60%70%，有自加速現(xiàn)象發(fā)生，有自加速現(xiàn)象發(fā)生，反應(yīng)加快，放熱現(xiàn)象激烈，應(yīng)加大冷卻水量。待釜內(nèi)反應(yīng)加快，放熱現(xiàn)象激烈，應(yīng)加大冷卻水量。待釜內(nèi)壓力壓力從最從最高高0.687-0.981MPa降到降到0.2940.1

24、96MPa時(shí)，可時(shí)，可泄壓出料泄壓出料，使聚合物膨脹。因?yàn)榫勐纫蚁┝５氖杷沙潭扰c泄壓膨脹的壓力使聚合物膨脹。因?yàn)榫勐纫蚁┝５氖杷沙潭扰c泄壓膨脹的壓力有關(guān)，所以要根據(jù)不同要求控制泄壓壓力。有關(guān)，所以要根據(jù)不同要求控制泄壓壓力。未聚合的氯乙烯未聚合的氯乙烯單體經(jīng)泡沫捕器排入氯乙烯氣柜，單體經(jīng)泡沫捕器排入氯乙烯氣柜，循環(huán)使用。被氯乙烯氣體帶出的少量樹脂在泡沫捕集器捕循環(huán)使用。被氯乙烯氣體帶出的少量樹脂在泡沫捕集器捕下來，流至沉降池中，作為次品處理。下來，流至沉降池中，作為次品處理。 聚合物聚合物懸浮液送懸浮液送堿處理堿處理釜，用濃度為釜，用濃度為36%42%的的NaOH溶液處理，加入量為懸浮液的溶液

25、處理，加入量為懸浮液的0.05%0.2%，用蒸汽直接加熱，用蒸汽直接加熱至至7080，維持，維持1.52.0h，然后用氮?dú)膺M(jìn)行吹氣降溫至，然后用氮?dú)膺M(jìn)行吹氣降溫至65以下時(shí)，再送入過濾和洗滌。以下時(shí)，再送入過濾和洗滌。 在臥式刮刀自動(dòng)離心機(jī)或螺旋沉降式離心機(jī)中，先進(jìn)行在臥式刮刀自動(dòng)離心機(jī)或螺旋沉降式離心機(jī)中，先進(jìn)行過濾過濾，再用再用7080熱水洗滌熱水洗滌二次。經(jīng)脫水后的樹脂具有一定含水量，二次。經(jīng)脫水后的樹脂具有一定含水量，經(jīng)螺旋輸送器送入經(jīng)螺旋輸送器送入氣流干燥管氣流干燥管，以，以140150熱風(fēng)為載體進(jìn)行熱風(fēng)為載體進(jìn)行第一段干燥，出口樹脂含水量小于第一段干燥，出口樹脂含水量小于4%4%；

26、再送入以；再送入以120120熱風(fēng)為熱風(fēng)為載體的沸騰床干燥器中進(jìn)行第二段干燥，得到含水量小于載體的沸騰床干燥器中進(jìn)行第二段干燥，得到含水量小于0.3%0.3%的聚合物氯乙烯樹脂。再經(jīng)篩分、包裝后入庫。的聚合物氯乙烯樹脂。再經(jīng)篩分、包裝后入庫。PVCPVC樹脂的干燥方法樹脂的干燥方法 特點(diǎn)：氣流干燥管脫除樹脂表面水，特點(diǎn)：氣流干燥管脫除樹脂表面水， 沸騰床干燥器脫除樹脂內(nèi)部結(jié)合水，沸騰床干燥器脫除樹脂內(nèi)部結(jié)合水， 因此，二段式干燥過程物料停留時(shí)因此，二段式干燥過程物料停留時(shí) 間長，投資大，熱效率較低，費(fèi)用較間長，投資大，熱效率較低，費(fèi)用較 高。且具有留時(shí)間適中熱效率好。高。且具有留時(shí)間適中熱效率

27、好。 旋風(fēng)干燥器結(jié)構(gòu)如圖所示，旋風(fēng)干燥器結(jié)構(gòu)如圖所示， MSTMST旋風(fēng)干燥器在旋轉(zhuǎn)流動(dòng)中使熱氣旋風(fēng)干燥器在旋轉(zhuǎn)流動(dòng)中使熱氣 接觸干燥樹脂。干燥器為一個(gè)接觸干燥樹脂。干燥器為一個(gè) 垂直的圓柱形塔，其中用環(huán)形擋板垂直的圓柱形塔，其中用環(huán)形擋板 分成若干個(gè)干燥室，將熱氣和濕樹脂切向高速進(jìn)入最下分成若干個(gè)干燥室，將熱氣和濕樹脂切向高速進(jìn)入最下 的室的室A A。 切線出口切線入口BA排放粗粒子氣體和干燥的固體氣體和濕固體二段式干燥法二段式干燥法干燥管與干燥床結(jié)合干燥管與干燥床結(jié)合旋風(fēng)干燥器旋風(fēng)干燥器干燥方法干燥方法在在A室利用離心力將固體樹脂顆粒與氣體分離開來。室利用離心力將固體樹脂顆粒與氣體分離開來

28、。粉粒在室粉粒在室A中旋轉(zhuǎn)流動(dòng)中通過擋板的中心開口流入上一層中旋轉(zhuǎn)流動(dòng)中通過擋板的中心開口流入上一層B室。室。同時(shí)，新的樹脂進(jìn)入室同時(shí)，新的樹脂進(jìn)入室A，過一段時(shí)間后，這個(gè)室開始充滿樹脂，過一段時(shí)間后，這個(gè)室開始充滿樹脂，這時(shí)，樹脂粒子開始經(jīng)擋板的中心開口逸入室這時(shí)，樹脂粒子開始經(jīng)擋板的中心開口逸入室B，先是最細(xì)顆粒，先是最細(xì)顆粒，最后是最粗的顆粒進(jìn)入室最后是最粗的顆粒進(jìn)入室B。返回錐形擋板的中心開口時(shí)，旋轉(zhuǎn)的。返回錐形擋板的中心開口時(shí)，旋轉(zhuǎn)的粉粒受離心力作用和固體粒子受室壁壓力散開，在這里它們停止粉粒受離心力作用和固體粒子受室壁壓力散開，在這里它們停止運(yùn)動(dòng)，返回錐形擋板的中心開口，這樣進(jìn)入下

29、一個(gè)室。這時(shí)再次運(yùn)動(dòng)，返回錐形擋板的中心開口，這樣進(jìn)入下一個(gè)室。這時(shí)再次用旋轉(zhuǎn)氣流輸送這些樹脂顆粒。用這樣的方法使樹脂充滿每一個(gè)用旋轉(zhuǎn)氣流輸送這些樹脂顆粒。用這樣的方法使樹脂充滿每一個(gè)干燥室。攜帶著樹脂粉粒的氣體離開干燥室的項(xiàng)部輸送到氣干燥室。攜帶著樹脂粉粒的氣體離開干燥室的項(xiàng)部輸送到氣-固固分離器。利用這種旋風(fēng)分離干燥器干燥的高度疏松聚氯乙烯樹分離器。利用這種旋風(fēng)分離干燥器干燥的高度疏松聚氯乙烯樹脂，干燥前含水量為脂，干燥前含水量為30%，干燥后的含水量下降到，干燥后的含水量下降到0.2%以下。以下。攪拌器轉(zhuǎn)速對(duì)液滴直徑大小有很大的影響攪拌器轉(zhuǎn)速對(duì)液滴直徑大小有很大的影響: : d dpma

30、xpmax為分散液滴不致破裂，能穩(wěn)定存在的最大直徑；為分散液滴不致破裂，能穩(wěn)定存在的最大直徑； d dpmaxpmax為分散滴滴能穩(wěn)定懸浮的最大直徑；為分散滴滴能穩(wěn)定懸浮的最大直徑； d dpmixpmix為分散液滴不致合并，能穩(wěn)定存在的最小直徑為分散液滴不致合并，能穩(wěn)定存在的最小直徑。 三條直線所形成三角形為穩(wěn)定液滴區(qū)三條直線所形成三角形為穩(wěn)定液滴區(qū)。 在懸浮聚合開始階段，在一定攪拌轉(zhuǎn)速下在懸浮聚合開始階段，在一定攪拌轉(zhuǎn)速下: : 當(dāng)液滴直徑超過當(dāng)液滴直徑超過d dpmaxpmax時(shí)不穩(wěn)定，時(shí)不穩(wěn)定， 容易疲打碎，形成小液滴；容易疲打碎，形成小液滴； 當(dāng)液滴直徑小于當(dāng)液滴直徑小于d dpmi

31、xpmix也不穩(wěn)定也不穩(wěn)定 容易相互合并，形成較大液滴。容易相互合并，形成較大液滴。 在一定攪拌轉(zhuǎn)速下，在一定攪拌轉(zhuǎn)速下，d dpmaxpmax和和 d dpmixpmix有一定的穩(wěn)定范圍。有一定的穩(wěn)定范圍。 總趨勢(shì)總趨勢(shì): : 攪拌轉(zhuǎn)速越大，液滴直徑越小，攪拌轉(zhuǎn)速越大，液滴直徑越小， 穩(wěn)定范圍越窄穩(wěn)定范圍越窄. . dPmaxdPmixdPmax穩(wěn)定粒徑區(qū)lgnlgdp聚合釜的主要參數(shù)聚合釜的主要參數(shù)氯乙烯懸浮聚合采用的是釜式聚合反應(yīng)器。氯乙烯懸浮聚合采用的是釜式聚合反應(yīng)器。聚合釜的材質(zhì)有復(fù)合鋼板、全不銹鋼和搪瓷三種。聚合釜的材質(zhì)有復(fù)合鋼板、全不銹鋼和搪瓷三種。具體的參數(shù)如下表所示。具體的參

32、數(shù)如下表所示。 國內(nèi)普遍采用的是國內(nèi)普遍采用的是33m3復(fù)合鋼板釜。復(fù)合鋼板釜。 日本采用日本采用127m3聚合釜，德國采用聚合釜，德國采用200m3聚合釜。聚合釜。 材材 質(zhì)質(zhì)復(fù)合鋼釜復(fù)合鋼釜搪瓷釜搪瓷釜體積，體積，m313.5仿朝仿朝33LF-3080國產(chǎn)國產(chǎn)33日立日立127714直筒高度，直筒高度，mm61505400500050005400790030503700內(nèi)徑，內(nèi)徑，mm16002600260040002600420016002000高高 徑徑 比比3.852.081.921.252.081.881.91.85傳熱傳熱面積面積夾套，夾套，m234.5525090529017.

33、528內(nèi)冷，內(nèi)冷，m22820161516夾套比傳熱面夾套比傳熱面m2/m32.551.581.121.851.122.52攪拌漿葉形攪拌漿葉形狀和數(shù)量狀和數(shù)量3層優(yōu)層優(yōu)斜漿，斜漿，3層螺層螺旋旋2層三層三時(shí)漿加時(shí)漿加一小漿一小漿3層斜層斜漿，漿，3層螺旋層螺旋6層層45O斜斜漿漿底伸式底伸式三葉后三葉后掠漿掠漿3層二層二葉葉漿漿3-4層層一枚指一枚指形形5-6層層一枚指一枚指形形擋板擋板無無8組組U形管形管8根圓根圓管管3組組12根圓管根圓管4組圓組圓管管一塊一塊矩形矩形擋板擋板擋板擋板三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途三、聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)、性能及用途 聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)聚氯乙烯分子鏈中

34、含有強(qiáng)極性的氯原子，分子間力大，聚氯乙烯分子鏈中含有強(qiáng)極性的氯原子，分子間力大，使聚氯乙烯制品的剛性、硬度、力學(xué)提高，并賦予優(yōu)異的使聚氯乙烯制品的剛性、硬度、力學(xué)提高，并賦予優(yōu)異的難燃性能，但其介電常數(shù)和介電損耗角正切值比難燃性能，但其介電常數(shù)和介電損耗角正切值比PE大。大。聚氯乙烯樹脂含有聚合反應(yīng)中殘留的少量雙鍵、支鏈聚氯乙烯樹脂含有聚合反應(yīng)中殘留的少量雙鍵、支鏈及引發(fā)劑殘基，加上兩相鄰碳原子之間含有氯原子和氫原子，及引發(fā)劑殘基，加上兩相鄰碳原子之間含有氯原子和氫原子，容易脫氯化氫，使聚氯乙烯在光、熱作用下發(fā)生降解反應(yīng)。容易脫氯化氫，使聚氯乙烯在光、熱作用下發(fā)生降解反應(yīng)。聚氯乙烯分子鏈上的氯

35、、氫原子空間排列基本無序，所以聚氯乙烯分子鏈上的氯、氫原子空間排列基本無序，所以制品的結(jié)晶度低，一般只有制品的結(jié)晶度低，一般只有5%15%。聚氯乙烯的性能聚氯乙烯的性能一般性能一般性能聚氯乙烯樹脂為白色或淡黃色的粉末，相對(duì)密度聚氯乙烯樹脂為白色或淡黃色的粉末，相對(duì)密度為為1.351.45；其制品的軟硬程度可以通過加入增；其制品的軟硬程度可以通過加入增塑劑量的多少進(jìn)行調(diào)整，制成軟硬相差懸殊的制塑劑量的多少進(jìn)行調(diào)整，制成軟硬相差懸殊的制品。純聚氯乙烯的吸水率和透氣性都很小。品。純聚氯乙烯的吸水率和透氣性都很小。力學(xué)性能力學(xué)性能聚氯乙烯具有較高的硬度和力學(xué)性能，并相對(duì)分子質(zhì)量聚氯乙烯具有較高的硬度和

36、力學(xué)性能，并相對(duì)分子質(zhì)量的增大而提高，但隨溫度的升高而下降。聚氯乙烯中加入的的增大而提高，但隨溫度的升高而下降。聚氯乙烯中加入的增塑劑數(shù)量多少對(duì)力學(xué)性能影響很大，一般隨增塑劑含量的增大，增塑劑數(shù)量多少對(duì)力學(xué)性能影響很大，一般隨增塑劑含量的增大，力學(xué)性能下降。硬質(zhì)聚氯乙烯的力學(xué)性能好，其彈性模量可達(dá)力學(xué)性能下降。硬質(zhì)聚氯乙烯的力學(xué)性能好，其彈性模量可達(dá)150015003000MPa3000MPa；而軟質(zhì)聚氯乙烯的彈性模量僅為；而軟質(zhì)聚氯乙烯的彈性模量僅為1.51.515MPa15MPa，但斷裂伸長率高達(dá)但斷裂伸長率高達(dá)200%200%450%450%。聚氯乙烯的耐磨性一般，硬質(zhì)聚氯。聚氯乙烯的耐

37、磨性一般，硬質(zhì)聚氯乙烯的靜磨擦因數(shù)為乙烯的靜磨擦因數(shù)為0.40.40.50.5，動(dòng)磨擦因數(shù)為，動(dòng)磨擦因數(shù)為0.230.23。熱學(xué)性能熱學(xué)性能聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性十分差，純聚氯乙烯樹脂在聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性十分差，純聚氯乙烯樹脂在140140即開始分解，到即開始分解，到180180迅速分解，而粘流溫度迅速分解，而粘流溫度160160，因此，因此純聚氯乙烯樹脂難以用熱塑性方法加工。聚氯乙烯的線膨脹純聚氯乙烯樹脂難以用熱塑性方法加工。聚氯乙烯的線膨脹系數(shù)較小，具有難燃性，其氧化指數(shù)高達(dá)系數(shù)較小，具有難燃性，其氧化指數(shù)高達(dá)4545以上。以上。電學(xué)性能電學(xué)性能 聚氯乙烯的電性能較好，但由于本身極性較大，其電

38、絕緣聚氯乙烯的電性能較好，但由于本身極性較大，其電絕緣性性不如不如PE和和PP，介電常數(shù)、介電損耗角正切值和體積電阻率較，介電常數(shù)、介電損耗角正切值和體積電阻率較大；聚氯乙烯的電性能受溫度和頻率的影響較大，同時(shí)耐電暈大；聚氯乙烯的電性能受溫度和頻率的影響較大，同時(shí)耐電暈性不好，因此，一般只能用于中低壓和低頻絕緣材料。聚氯性不好，因此，一般只能用于中低壓和低頻絕緣材料。聚氯乙烯的電性能與聚合方法有關(guān)，懸浮法較乳液法好，并且受添乙烯的電性能與聚合方法有關(guān)，懸浮法較乳液法好，并且受添加劑種類影響較大。加劑種類影響較大。 環(huán)境性能環(huán)境性能聚氯乙烯可耐除發(fā)煙硫酸和濃硝酸以外的大多數(shù)無機(jī)酸、聚氯乙烯可耐除

39、發(fā)煙硫酸和濃硝酸以外的大多數(shù)無機(jī)酸、堿、多數(shù)有機(jī)溶劑（如乙醇、汽油和礦物油）和無機(jī)鹽，適合堿、多數(shù)有機(jī)溶劑（如乙醇、汽油和礦物油）和無機(jī)鹽，適合作化工防腐材料。聚氯乙烯在酯、酮、芳烴及鹵代烴中溶脹作化工防腐材料。聚氯乙烯在酯、酮、芳烴及鹵代烴中溶脹或溶解，其中最好的溶劑是四氫呋喃和環(huán)已酮。聚氯乙烯在光、或溶解，其中最好的溶劑是四氫呋喃和環(huán)已酮。聚氯乙烯在光、氧、熱的長期作用下，容易發(fā)生降解，引起聚氯乙烯制品顏色氧、熱的長期作用下，容易發(fā)生降解，引起聚氯乙烯制品顏色的變化，的變化，變化的順序?yàn)椋喊咨兓捻樞驗(yàn)椋喊咨奂t色粉紅色淡黃色淡黃色褐色褐色紅綜色紅綜色約黑色約黑色黑色。黑色。加工性能加工性能聚氯乙烯粉末樹脂以顆粒狀態(tài)存在聚氯乙烯粉末樹脂以顆粒狀態(tài)存在 其中懸浮法樹脂的顆粒大小為其中懸浮法樹脂的顆粒大小為50250m。乳液法樹脂。乳液法樹脂的顆粒大小的顆粒大小3070m；這種顆粒又由若干初級(jí)粒子組成，；這種顆粒又由若干初級(jí)粒子組成，懸浮法樹脂的初級(jí)粒子大小為懸浮法樹脂的初級(jí)粒子大小為12m，乳液法樹脂的初級(jí)，乳液法樹脂的初級(jí)粒子大小為粒子大小為0.111m。聚氯乙烯在。聚氯乙烯在160以前以顆粒狀態(tài)存以前以顆粒狀態(tài)存在，在在，在160以