專利名稱：一種低溫等離子體循環(huán)床連續(xù)生產(chǎn)氯化聚氯乙烯的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣固相合成氯化聚氯乙烯(CPVC)的裝置，特別涉及一種采用低溫等離子體循環(huán)流化床反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)CPVC的設(shè)備。
背景技術(shù)：
氯化聚氯乙烯(CPVC)是一種新型高性能塑料。它是以聚氯乙烯(PVC)為原料， 通過反應(yīng)氯化的手段制得，氯含量由PVC的56. 8%上升為60% 70%，理論上最高可達(dá) 73. 2%，一般CPVC氯含量為61^-68 ^由于極性元素含量的提高，CPVC表現(xiàn)出一系列大大優(yōu)于PVC的特性維卡軟化溫度達(dá)到90 125°C，經(jīng)處理后，最高使用溫度110°C，長(zhǎng)期使用溫度95°C，具有更好的耐候性，耐腐蝕性和耐老化性。CPVC具有較高的性價(jià)比，有廣泛的市場(chǎng)前景和很大的應(yīng)用價(jià)值；可以廣泛應(yīng)用于冷熱水管道，建筑材料等領(lǐng)域。同時(shí)，發(fā)展CPVC項(xiàng)目能夠消耗氯堿工業(yè)中的過剩氯氣，有重要意義?，F(xiàn)有的CPVC生產(chǎn)工藝主要包括溶液法、水相懸浮法、氣固相氯化法、液氯氯化法。 水相懸浮法是現(xiàn)在各大公司普遍采取的生產(chǎn)方法，由于水相法CPVC合成工藝仍存在產(chǎn)品分離復(fù)雜，反應(yīng)廢液排放嚴(yán)重，污染環(huán)境，生產(chǎn)環(huán)境較惡劣等缺點(diǎn)，氣固相氯化法由于其清潔高效，易于控制的特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。低溫等離子體CPVC合成技術(shù)是一條新的、有前景的CPVC合成途徑，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所的孟月東和熊新陽(yáng)發(fā)明的一種低溫等離子體氯化高分子聚合物的方法 (CN174i^85A)，其特點(diǎn)在于在同一個(gè)等離子體反應(yīng)器中完成高分子聚合物的氯化過程，但得到的CPVC最高氯含量為64. 5%。熊新陽(yáng)等于2006年發(fā)表的篇名為《低溫等離子體氣相法制備氯化聚氯乙烯》的文章中，在一個(gè)傳統(tǒng)流化床中實(shí)現(xiàn)了 PVC氯化，然而其氯化結(jié)果僅能達(dá)到59. 4%。清華大學(xué)化工系反應(yīng)工程實(shí)驗(yàn)室的程易等發(fā)明的《低溫等離子體合成氯化聚氯乙烯的噴動(dòng)床反應(yīng)器及其方法》CN200880015695. 3和《低溫等離子體循環(huán)流化床制備氯化聚氯乙烯的方法及裝置》〔擬009100擬擬8.6，首次成功的采用不同的反應(yīng)器形式，以低溫等離子體作為引發(fā)劑實(shí)現(xiàn)了 CPVC氣固相合成，得到了氯含量高于65%，最高可達(dá)69%的 CPVC產(chǎn)品，但是不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。河北科技大學(xué)的王建英等發(fā)明的《一種氣固相法制備氯化聚氯乙烯的裝置及其方法》，采用循環(huán)流化床反應(yīng)器，以紫外光為引發(fā)劑實(shí)現(xiàn)了 CPVC生產(chǎn)，但沒有實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，也沒有涉及低溫等離子體。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種低溫等離子體循環(huán)床連續(xù)生產(chǎn)氯化聚氯乙烯的裝置，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，避免由于反應(yīng)器停車而造成的生產(chǎn)效率下降，原料浪費(fèi)等問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下—種低溫等離子體循環(huán)流化床連續(xù)生產(chǎn)氯化聚氯乙烯的裝置，其特征在于該裝置包括a、一個(gè)用于貯存并初步預(yù)熱原料PVC顆粒的聚氯乙烯顆粒料倉(cāng)；[0009]b、兩個(gè)并列布置的第一流化床反應(yīng)器和第二流化床反應(yīng)器，兩個(gè)反應(yīng)器分別通過輸料管與聚氯乙烯顆粒料倉(cāng)相連接；C、一個(gè)下行床反應(yīng)器，該下行床反應(yīng)器分別通過帶有控制閥的管路與兩個(gè)流化床反應(yīng)器的下部相連通，在該下行床反應(yīng)器內(nèi)部裝有低溫等離子體發(fā)生裝置；d、兩個(gè)并列布置的第一提升管反應(yīng)器和第二提升管反應(yīng)器，兩個(gè)提升管反應(yīng)器的底部分別通過帶有控制閥的管路與下行床反應(yīng)器的底部相連通，兩個(gè)提升管反應(yīng)器的上部分別通過氣固分離器與兩個(gè)流化床反應(yīng)器的頂部相連通，在每個(gè)提升管反應(yīng)器內(nèi)部均裝有低溫等離子體發(fā)生裝置；e、兩條用于去除反應(yīng)尾氣中的氯化氫，使系統(tǒng)中的氯氣循環(huán)利用的管路，該管路包括一個(gè)尾氣凈化裝置和兩個(gè)分別用于輸送提升管輸送氣的循環(huán)風(fēng)機(jī)和輸送原料氣的循環(huán)風(fēng)機(jī)；f、一個(gè)用于貯存產(chǎn)品，且具備脫氣功能的氯化聚氯乙烯料倉(cāng)。上述技術(shù)方案中，在所述兩個(gè)并列布置的流化床反應(yīng)器中均設(shè)有攪拌槳，以保證 PVC顆粒在攪拌和原料氣的作用下，在反應(yīng)器內(nèi)良好流化，實(shí)現(xiàn)氣固相均勻接觸。所采用的低溫等離子體為介質(zhì)阻擋放電等離子體、射頻等離子體或微波等離子體。放電方式包括間歇放電和連續(xù)放電兩種。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果①該實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)氯化聚氯乙烯的連續(xù)生產(chǎn)，避免了由于反應(yīng)器停車，卸料所帶來(lái)的生產(chǎn)效率降低，反應(yīng)器易腐蝕等問題。②采用該實(shí)用新型所提出的操作方式，與間歇操作相比，可以僅僅通過改變控制閥的方式改變氣體和熱量流向，而不改變氣體和熱量的總輸入量，這樣可以避免使風(fēng)機(jī)，尾氣處理裝置等停車重啟，大大節(jié)省了能源消耗，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。

圖1是本實(shí)用新型提供的低溫等離子體循環(huán)床連續(xù)生產(chǎn)氯化聚氯乙烯的裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中1-尾氣凈化裝置；2A-第一循環(huán)風(fēng)機(jī)；2B-第二循環(huán)風(fēng)機(jī)；3_低溫等離子體發(fā)生裝置；4A-第一提升管反應(yīng)器；4B-第二提升管反應(yīng)器；5-電機(jī)；6-氣固分離器；7A-第一流化床反應(yīng)器；7B-第二流化床反應(yīng)器；8-加熱夾套；9-攪拌槳；10-氣體分布板；11-聚氯乙烯顆粒料倉(cāng)；12-氯化聚氯乙烯料倉(cāng)；13-下行床反應(yīng)器；14A-第一提升管控制閥； 14B-第二提升管控制閥；15A-第一下行床控制閥；15B-第二下行床控制閥；16A-第一原料氣控制閥；16B-第二原料氣控制閥；17A-第一提升管輸送氣控制閥；17B-第二提升管輸送氣控制閥；A-原料氣；B-補(bǔ)氣；C-提升管輸送氣。
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型提供的低溫等離子體循環(huán)床連續(xù)生產(chǎn)氯化聚氯乙烯的裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，該裝置包括一個(gè)用于貯存并初步預(yù)熱原料PVC顆粒的聚氯乙烯顆粒料倉(cāng)11，兩個(gè)并列布置的第一流化床反應(yīng)器7A和
4第二流化床反應(yīng)器7B，兩個(gè)反應(yīng)器分別通過輸料管與聚氯乙烯顆粒料倉(cāng)11相連接；一個(gè)下行床反應(yīng)器13，該下行床反應(yīng)器13分別通過帶有第一下行床控制閥15A和第二下行床控制閥15B的管路與兩個(gè)流化床反應(yīng)器的下部相連通，在該下行床反應(yīng)器13內(nèi)部裝有低溫等離子體發(fā)生裝置3 ；兩個(gè)并列布置的第一提升管反應(yīng)器4A和第二提升管反應(yīng)器4B的底部分別通過第一下行床控制閥14A和第二下行床控制閥14B與下行床反應(yīng)器的底部相連通；兩個(gè)提升管反應(yīng)器的上部分別通過氣固分離器6與兩個(gè)流化床反應(yīng)器的頂部相連通；在每個(gè)提升管反應(yīng)器內(nèi)部均裝有低溫等離子體發(fā)生裝置3 ；兩條用于去除反應(yīng)尾氣中的氯化氫， 使系統(tǒng)中的氯氣循環(huán)利用的管路，該管路包括一個(gè)尾氣凈化裝置1和兩個(gè)用于分別輸送提升管輸送氣和原料氣的第一循環(huán)風(fēng)機(jī)2A和第二循環(huán)風(fēng)機(jī)2B ；以及一個(gè)用于貯存產(chǎn)品，且具備脫氣功能的氯化聚氯乙烯料倉(cāng)12。在所述兩個(gè)并列布置的流化床反應(yīng)器中設(shè)有攪拌槳9，以保證PVC顆粒在攪拌和原料氣的作用下，在反應(yīng)器內(nèi)良好流化，實(shí)現(xiàn)氣固相均勻接觸。在流化床反應(yīng)器內(nèi)的下底部設(shè)有氣體分布板10，其外部設(shè)有加熱夾套8。所采用的低溫等離子體為介質(zhì)阻擋放電等離子體、射頻等離子體或微波等離子體。放電方式包括間歇放電和連續(xù)放電兩種。以第一流化床反應(yīng)器先運(yùn)行為例，對(duì)本實(shí)用新型的工作過程說(shuō)明如下PVC顆粒在聚氯乙烯顆粒料倉(cāng)中通入氯氣和氯氣與惰性氣體的混合氣來(lái)預(yù)熱，預(yù)熱溫度為60 80°C，料倉(cāng)中加入攪拌以保證顆粒良好分散，料倉(cāng)在常壓下操作，當(dāng)達(dá)到預(yù)熱溫度后，PVC顆粒通過輸料管，首先快速加入到第一流化床反應(yīng)器7A中，加入量按照工業(yè)生產(chǎn)量而定，一般為IOOKg It之間。與此同時(shí)，向加入PVC顆粒后的第一流化床反應(yīng)器中通入原料氣A，同時(shí)開啟攪拌槳9，轉(zhuǎn)速約為30 MOrpm。在攪拌槳的擾動(dòng)和原料氣的推動(dòng)下，PVC顆粒在流化床反應(yīng)器中懸浮，實(shí)現(xiàn)氣固相良好接觸。此時(shí)由于沒有加入引發(fā)劑，氯化反應(yīng)緩慢進(jìn)行。通過加熱油加入口加入加熱油，通過加熱夾套8對(duì)床層進(jìn)行保溫，以使PVC顆粒維持在軟化溫度附近進(jìn)行氯化反應(yīng)。原料氣為氯氣、或氯氣與惰性氣體的混合氣，原料氣中氯氣體積分?jǐn)?shù)為30% 到100%。第一流化床反應(yīng)器7A中操作絕對(duì)壓力為0. Iatm 1. fetm。根據(jù)PVC氯含量的逐漸增加，操作溫度也逐漸升高，整體操作溫度區(qū)間為60 140°C。打開第一下行床控制閥15A和第一提升管控制閥14A，PVC顆粒由重力作用下落， 從第一流化床反應(yīng)器的下部流出，經(jīng)過下行床反應(yīng)器13進(jìn)入第一提升管反應(yīng)器4A的下部， 在提升管輸送氣B的作用下進(jìn)入第一流化床反應(yīng)器上部的氣固分離器6，回到第一流化床反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)顆粒循環(huán)，提升管輸送氣為氯氣、惰性氣體或氯氣與惰性氣體的混合氣，氯氣體積分?jǐn)?shù)為O 50%，同時(shí)開啟低溫等離子體電源，在第一提升管反應(yīng)器和下行床反應(yīng)器中產(chǎn)生低溫等離子體區(qū)域，低溫等離子體的功率密度為0. 1 lOW/cm3。采用調(diào)控下行床控制閥15A，提升管控制閥14A開度，以及提升管輸送氣流量的方法，控制第一提升管反應(yīng)器中顆粒流量，使顆粒在第一提升管反應(yīng)器中的停留時(shí)間為0. Is 2min，第一流化床反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間為5 30min，操作絕對(duì)壓力為0. Iatm latm，提升管不需加熱，操作溫度為 20 140°C。原料氣與PVC顆粒發(fā)生反應(yīng)后的尾氣和提升管輸送氣與PVC顆粒經(jīng)氣固分離后的尾氣從流化床反應(yīng)器頂部流出，進(jìn)入尾氣凈化裝置1除去氯化氫后，經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)加壓，與補(bǔ)氣B相混合，補(bǔ)氣B為純氯氣。進(jìn)入第一流化床反應(yīng)器和第一提升管反應(yīng)器循環(huán)利用。 當(dāng)顆粒在第一流化床反應(yīng)器和第一提升管反應(yīng)器中循環(huán)，根據(jù)所給定的工藝條件，總反應(yīng)時(shí)間達(dá)到30min 4h后，同時(shí)關(guān)閉第一下行床控制閥15A、第一提升管控制閥 14A、第一提升管輸送氣控制閥17A和第一原料氣控制閥16A，開啟第二下行床控制閥15B、 第二提升管控制閥14B、第二提升管輸送氣控制閥17B和第二原料氣控制閥16B ；在第二流化床反應(yīng)器7B和第二提升管反應(yīng)器4B中重復(fù)上文所述的PVC進(jìn)料，攪拌及循環(huán)流化，反應(yīng)等步驟，重復(fù)這種操作，實(shí)現(xiàn)CPVC的連續(xù)生產(chǎn)。第一流化床反應(yīng)器中的氯化聚氯乙烯產(chǎn)品輸入氯化聚氯乙烯料倉(cāng)，料倉(cāng)中通入空氣或惰性氣體，在60 80°C下脫氣1 池后得到產(chǎn)品
權(quán)利要求1.一種低溫等離子體循環(huán)流化床連續(xù)生產(chǎn)氯化聚氯乙烯的裝置，其特征在于該裝置包括a、一個(gè)用于貯存并初步預(yù)熱原料PVC顆粒的聚氯乙烯顆粒料倉(cāng)(11)；b、兩個(gè)并列布置的第一流化床反應(yīng)器(7A)和第二流化床反應(yīng)器(7B)，兩個(gè)反應(yīng)器分別通過輸料管與聚氯乙烯顆粒料倉(cāng)(11)相連接；c、一個(gè)下行床反應(yīng)器(13)，該下行床反應(yīng)器分別通過帶有控制閥的管路與兩個(gè)流化床反應(yīng)器的下部相連通，在該下行床反應(yīng)器內(nèi)部裝有低溫等離子體發(fā)生裝置(3)；d、兩個(gè)并列布置的第一提升管反應(yīng)器(4A)和第二提升管反應(yīng)器(4B)，兩個(gè)提升管反應(yīng)器的底部分別通過帶有控制閥的管路與下行床反應(yīng)器的底部相連通，兩個(gè)提升管反應(yīng)器的上部分別通過氣固分離器(6)與兩個(gè)流化床反應(yīng)器的頂部相連通，在每個(gè)提升管反應(yīng)器內(nèi)部均裝有低溫等離子體發(fā)生裝置(3)；e、兩條用于去除反應(yīng)尾氣中的氯化氫，使系統(tǒng)中的氯氣循環(huán)利用的管路，該管路包括一個(gè)尾氣凈化裝置(1)和兩個(gè)分別用于輸送提升管輸送氣的循環(huán)風(fēng)機(jī)以K)和輸送原料氣的循環(huán)風(fēng)機(jī)OB)；f、一個(gè)用于貯存產(chǎn)品，且具備脫氣功能的氯化聚氯乙烯料倉(cāng)(12)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種低溫等離子體循環(huán)流化床連續(xù)生產(chǎn)氯化聚氯乙烯的裝置，其特征在于所述兩個(gè)并列布置的流化床反應(yīng)器中設(shè)有攪拌槳(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫等離子體循環(huán)流化床連續(xù)生產(chǎn)氯化聚氯乙烯的裝置，其特征在于，所述低溫等離子體為介質(zhì)阻擋放電等離子體、射頻等離子體或微波等離子體；低溫等離子體的放電方式包括間歇放電和連續(xù)放電兩種。
專利摘要一種低溫等離子體循環(huán)床連續(xù)生產(chǎn)氯化聚氯乙烯的裝置，該裝置包括一個(gè)聚氯乙烯顆粒料倉(cāng)、一個(gè)氯化聚氯乙烯料倉(cāng)、兩個(gè)并列布置的流化床反應(yīng)器、兩個(gè)并列布置的提升管反應(yīng)器、一個(gè)下行床反應(yīng)器、一個(gè)尾氣凈化裝置以及兩個(gè)分別用于輸送提升管輸送氣和輸送原料氣的循環(huán)風(fēng)機(jī)。該裝置利用低溫等離子體同時(shí)活化氯氣和PVC原料顆粒的特點(diǎn)，在循環(huán)流化床中實(shí)現(xiàn)PVC的快速氯化；同時(shí)采用兩組流化床反應(yīng)器輪流操作的方式，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。這樣，一是避免了由于反應(yīng)器停車，卸料所帶來(lái)的生產(chǎn)效率降低等問題；另一方面可以避免風(fēng)機(jī)和尾氣處理裝置等停車重啟，節(jié)省了能源消耗，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。
文檔編號(hào)C08F8/22GK202016967SQ20112006681
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者盧巍, 曹騰飛, 程易 申請(qǐng)人:清華大學(xué)