金路树脂实习报告 - 图文(9)

金路采用悬浮聚合生产PVC，我们实习的是30m3聚合釜聚合，此外金路还有70m3聚合釜。

2.3.1聚氯乙烯的性质和用途

聚氯乙烯具有耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90%的硫酸、浓度为60%的硝酸和浓度20%的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出HCI。此外，PVC的光、热稳定性较差，在100℃以上或经长时间阳光暴晒，就会分解产生氯化氢，并进一步自动催化分解、变色，物理机械性能迅速下降，因此在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。

聚氯乙烯没有明显的熔点，约在80℃左右开始软化，热扭变温度（ 1.82MPa负荷下）为70-71℃，在加压下150℃开始流动，并开始缓慢放出氯化氢，致使聚氯乙烯变色（由黄变红、棕、甚至于黑色）。工业聚氯乙烯重均相对分子质量在4.8-4.8万范围内，相应的数均相对分子质量为2-1.95万。而绝大多数工业树脂的重均相对分子质量在10-20万，数均相对分子质量在4.55-6.4万.硬质聚氯乙烯（未加增塑剂）具有良好的机械强度、耐候性和耐燃性，可以单独用做结构材料，应用于化工上制造管道、板材及注塑制品。硬质聚氯乙烯可以用增强材料。

对于聚氯乙烯，颗粒特性特别重要，因为加工性能甚至使用性能都与之密切相关。PVC的颗粒结构或形态与聚合方法，配方工艺条件有关。

a）粒度分布和平均直径

各种PVC树脂有着不同的粒度范围，应采用合适的测定或分级方法。 各种PVC粒度范围

PVC 未经种子聚合的胶乳 微悬浮胶乳 糊用胶乳 悬浮法和本体法树脂 典型平均粒径，μm 0.1 1 3 125 粒度范围，μm 0.01~0.2 0.2~2 0.2~100 70~250 悬浮法树脂希望有较窄的粒度分布。粒度太细，易引起粉尘，并使增塑剂吸收不匀；力度太大，则增塑剂吸收困难，易生产鱼眼或凝胶粒子。

一般要求100~140或100~160目，有较高的集中率。 b）颗粒形态与孔隙率

由光学显微镜观察悬浮树脂，无孔粒子呈玻璃珠状，多空粒子则呈白色絮团状，通常希望悬浮树脂呈比较规整的多孔絮团状。

2.3.2 聚合原理 聚合原理

氯乙烯是一种含有不饱和双键，不对称结构的乙烯类单体分子，它在引发剂作用下发生反应生成聚氯乙烯。聚合反应的方程式为：

nCH2=CHCl → -[CH2-CHCl]-n

氯乙烯聚合反应为自由基反应，主要由链引发，链增长，向单体链转移，歧化终止四步基元反应组成，其基元反应式如下：

引发剂分解：I → 2R2 链引发：R2 + M → RM2

引发剂分子受热分解产生初级自由基，极活泼的初级自由基作用于氯乙烯分子激发其双键上的π电子，使其分离为两个独立的电子，并与一个电子结合生成单体自由基。

链增长：RM2 + M → RM22 即RMn2 + M → RMn+12

单体自由基很活泼，立即与其他氯乙烯分子进行反应，在瞬时即可生成分子量极高的高分子化合物。在反应过程中，其活性不会因为链增长而减弱，直至链终止。但是，当链增长至4～25个聚合度之上时，聚合物自由基或聚合物已经不溶解于氯乙烯单体中，沉淀析出，使氯乙烯聚合具有非均相聚合和自加速性质。

向单体链转移：RMx2 + M → RMx + M2

链转移反应使聚合物自由基转移，形成聚合物，同时产生新的自由基。当转化率达到70～80%以下时，聚合物自由基以向单体转移为主，致使聚氯乙烯分子链不存在双键。此时，被激发的单体自由基与来源于引发剂的单体自由基具有相同的活性，也可以完成链增长等过程。

聚合物自由基除向单体转移外，还可以向聚合物链转移，形成支链或交联

结构的聚氯乙烯。此种链转移在转化率较高时，因为滴内单体的浓度和流动性降低，比较容易进行。

歧化终止：RMx2 + RMy → RMx + RMy2

链终止反应使聚合物自由基终止，形成聚合物，不产生新的自由基。歧化终止形成端基双键聚合物。

本厂采用悬浮聚合工艺，悬浮聚合的一般过程分为5个阶段：

①在第Ⅰ阶段，大约有0～0.1%左右氯乙烯单体转化为聚氯乙烯，此时为均相体系。

②第Ⅱ阶段为粒子形成阶段，转化率为0.1～1%，此时开始沉淀出高度不稳定的黏胶态悬浮体，但很快聚集成初级粒子，粒径为0.1～0.6μm。

③第Ⅲ阶段为粒子生长阶段，转化率为1～70%。在此阶段中存在两个恒定组成的有机相，即液。态单体相和单体溶胀的聚合物相。聚合反应在两相中同时进行，聚合物相内的单体转化为聚氯乙烯颗粒的同时，不断的从单体相中补充。本阶段中聚合物含量不断增加，氯乙烯不断被消耗，此时伴随着压力的突然下降。

④第Ⅳ阶段的转化率为70～85%，氯乙烯溶胀聚氯乙烯相转变为聚氯乙烯相。聚合反应在聚合釜内进行，自动加速停止，反应速率恒定。氯乙烯由气相和悬浮介质中扩散进聚氯乙烯相，压力随之下降，最后氯乙烯被吸收聚合，仅剩下少量残留在气相和介质中。

⑤由于第Ⅴ阶段反应速率很慢，一般当转化率达到80～85%时即终止反应，将产物排出

2.3.3工艺流程

聚氯乙烯聚合工艺流程图见聚合工段附图：

自精馏工段合成送来氯乙烯单体经计量后送入清洁的聚合釜，悬浮于经计量后的纯水中，单体在分散剂和搅拌作用下形成一定粒径的液滴。加入引发剂后，通过向聚合釜夹套加入蒸气升温，引发剂受热分解成自由基，引发单体聚合形成一定分子量的树脂。

金路树脂采用悬浮聚合工艺。悬浮聚合法是把氯乙烯单体放在分散剂（水）中，用机械搅拌的方法将氯乙烯分散成小滴悬浮在水中，以油溶性引发剂引发聚合，聚氯乙烯以粒状沉淀析出。悬浮聚合法具有散热快、生产成本低、产品性能

好、树脂用途广等特点。但由于聚氯乙烯树脂易粘附在反应器壁、管道等处而影响树脂质量的均一性。

自水处理来的纯水进入纯水储槽，经纯水计量泵进入纯水计量槽，经过纯水计量泵与PVA计量槽和HPMC计量槽来的助剂混合进入聚合釜；经精馏来的氯乙烯单体进入氯乙烯单体计量槽，再进入聚氯乙烯聚合釜，使得水与氯乙烯单体的比为14m3:12m3，该反应过程为间歇过程，冷却水通入夹套进行间接换热。

反应将要结束时（转化率80～85%，通过压力降0.1MPa确定）在聚合釜顶部加入终止剂终止反应。反应生成的聚氯乙烯从塔底排除进入出料槽，出料槽连接一气水平衡器（用以平衡压力）。出料槽底部出来的料浆去干燥工段；从出料槽顶部和氯乙烯单体计量槽出来的物料进入泡沫捕集器捕集泡沫，泡沫引去气柜，液相进入洗涤塔，从塔底流入，塔顶流出。工业水从塔上部分两段进入（逆流操作），从塔底流出进入洗涤塔受水槽，经过喷淋水循环泵去出料槽。洗涤塔顶部出来的物料一部分去气柜，一部分去回收单体过滤器（上部流入，下部流出），从过滤器流出的物料一部分经过压缩机进入气水分离器，一部分和从气水分离器

流出的物料依次进入一段、二段冷凝器，污物从气水分离器底部排出。两个冷凝器分别用+5℃的水间接冷凝。两冷凝器底部接一中间槽（用来排除污物），除污后的氯乙烯单体进入氯乙烯单体回收槽回收使用。

聚合结束时加入终止剂，将树脂浆料送入沉析槽回收未反应的单体，浆料送至干燥。聚合反应结束后的浆料，按常规操作出料到沉析槽，经倒浆泵，到缓冲罐。

2.3.4主要设备 设备名称 纯水贮槽 纯水计量泵 纯水计量槽 纯水入料泵 氯乙烯单体计量槽 加料小 …… 此处隐藏：1607字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……