用于聚氯乙烯種子法糊樹脂的生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚氯乙烯糊糊樹脂的領(lǐng)域，特別是一種用于聚氯乙烯種子法糊樹 脂的生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氯乙烯(PVC)糊樹脂顧名思義是此種樹脂主要以制成糊狀形式來應(yīng)用，人們常 用此種糊稱作增塑糊，是未加工狀態(tài)下的聚氯乙烯塑料的一種獨(dú)特液體形式。糊樹脂常由 乳液和微懸浮法制得，其反應(yīng)方程式為： nCH2=CHCL--->(CH2-CHCL)n. 聚氯乙烯糊樹脂因粒度微細(xì)，其質(zhì)地像滑石粉，具有不流動(dòng)性。聚氯乙烯糊樹脂同增塑 劑混合后經(jīng)攪拌形成穩(wěn)定的懸浮液，即制成PVC糊料，或稱作PVC增塑糊、PVC溶膠，而且人們 正是以這種形式用來加工成最終制品。在制糊過程中，根據(jù)不同的制品需要，添加各種填 料、稀釋劑、熱穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑及光穩(wěn)定劑等。
[0003] PVC糊樹脂工業(yè)的發(fā)展，提供了僅經(jīng)加熱就變?yōu)榫勐纫蚁┲破返囊环N新型的液態(tài) 材料。該種液態(tài)材料配置方便，性能穩(wěn)定、易控制、使用方便、制品性能優(yōu)良、化學(xué)穩(wěn)定性好， 具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、易著色等，因此被廣泛應(yīng)用于人造革、地板革、醫(yī)用、精密儀器生產(chǎn)和 餐飲業(yè)的彈性手套、搪膠玩具、軟質(zhì)商標(biāo)、墻紙、浸塑行業(yè)（電動(dòng)把手醫(yī)療器械、勞動(dòng)保護(hù)手 套等）、油漆涂料、發(fā)泡塑膠、輸送帶、汽車裝飾等的生產(chǎn)。
[0004] 與傳統(tǒng)的懸浮樹脂相比，PVC糊樹脂具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)加工設(shè)備價(jià)廉;（2)模具簡單便宜；（3)可制成特別形狀;（4)發(fā)泡容易；（5)制品受熱 次數(shù)少，并可以少量、多品種進(jìn)行生產(chǎn)。
[0005] 全球糊狀PVC樹脂工業(yè)一直以較快速度發(fā)展，特別是近十年來，產(chǎn)能與產(chǎn)量呈跳躍 式增長，在亞洲地區(qū)增長尤為顯著。2014年，全球糊PVC樹脂總產(chǎn)能約550萬噸/年，中國產(chǎn)能 約71萬噸，約占全球總產(chǎn)能13 %。
[0006] 制備方法主要有 1.乳液法乳液聚合配方主要有VCM、水、水溶性引發(fā)劑和乳化劑。乳液聚合對(duì)攪拌要求 很嚴(yán)格，引發(fā)作用是在水相中進(jìn)行的，通常使用的引發(fā)劑是水溶性過硫酸鹽和亞硫酸鹽的 氧化還原系統(tǒng)，反應(yīng)速度與還原劑的加入速度和量有關(guān)。一般情況下，乳液聚合得到的乳漿 粒徑小于〇.2μπι，為了達(dá)到增大乳漿粒徑的目的，開發(fā)了乳液種子聚合法，使乳漿粒徑增大 至iJl.Oym左右。在乳液聚合中，如果有已生成的高聚合物乳漿存在，控制物料配比和條件，原 則上VCM僅在已生成的乳漿粒子上聚合，而不再形成新的粒子;這種已生成的高聚物乳漿就 好像晶種，因此稱為乳液種子聚合。不但要有合理的粒徑，還必須具有適當(dāng)?shù)牧椒植?，?能得到性能優(yōu)良的PVC糊樹脂。乳液聚合中乳化劑很重要，所用數(shù)量決定了引發(fā)劑的粒子 數(shù)，且對(duì)最終的乳漿粒子的大小起了主要作用。特別在進(jìn)行種子生成時(shí)，采用高引發(fā)速率和 低濃度乳化劑進(jìn)行生產(chǎn)，能使乳漿微粒尺寸分布變窄。
[0007] 2.微懸浮法微懸浮聚合是制得PVC糊樹脂較新的一種方法，其流程是:先將VCM、油 溶性引發(fā)劑、乳化劑和水用機(jī)械均化的方法制成穩(wěn)定的乳狀(粒徑在?.Ομπι左右），然后進(jìn)行 聚合。用這種方法生產(chǎn)的PVC糊樹脂的流動(dòng)性優(yōu)良，乳化劑用量少，樹脂的熱穩(wěn)定性和抗水 性均得到了改善。該生產(chǎn)工藝需特別注意以下幾個(gè)影響因素:選用合適的復(fù)合乳化劑和顆 粒改良劑體系；聚合體系組分的均化;攪拌速度;水與單體之比恰當(dāng)。是目前世界范圍內(nèi)最 為廣泛使用的方法。還有一些改良方法如混合法等此處不予贅述。
[0008] 傳統(tǒng)的氯乙烯種子法聚合分為原料制備、種子制備和后聚合、回收放料、噴霧干 燥、粉碎、污水半自動(dòng)處理等幾個(gè)步驟，存在以下方面不足： 1)種子制備和后聚合:釜型較小，最大為24m3。
[0009] 2)回收放料:為釜內(nèi)回收，回收放料時(shí)間約4~5個(gè)小時(shí)，生產(chǎn)效率低；回收單體會(huì) 帶出含乳漿的泡沫需加化學(xué)消泡劑，因添加此消泡劑，會(huì)影響糊樹脂下游加工；回收放料結(jié) 束后，需每釜打開人孔蓋人工手動(dòng)高壓清洗聚合釜，清洗質(zhì)量受人為因素影響較大，危險(xiǎn)性 較高，勞動(dòng)強(qiáng)度大。
[0010] 3)噴霧干燥及粉碎：為負(fù)壓輸送，輸送距離受限制；干燥塔需人工手動(dòng)高壓清洗， 清洗質(zhì)量受人為因素影響較大，危險(xiǎn)性較高，勞動(dòng)強(qiáng)度大;排放尾氣中的VC含量都在200ppm 以上，未滿足環(huán)保要求。
[0011] 4)污水處理:采用半自動(dòng)處理工藝，需用人工清除濾布上泥餅。
[0012] 傳統(tǒng)的工藝和設(shè)備存在很多不足，使得裝置生產(chǎn)周期長(2釜/日），生產(chǎn)能力低下 (回收放料和人工清釜占用8-10小時(shí)），產(chǎn)品質(zhì)量不佳(攪拌槽較小，機(jī)械乳化不完全，需添 加化學(xué)消泡劑），勞動(dòng)強(qiáng)度大(人工操作清洗設(shè)備、人工清除濾布上泥餅），以及關(guān)鍵設(shè)備聚 合釜體積小，致使成本居高不下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于提供一種回收無需添加化學(xué)消泡劑的用于聚氯乙烯種子法糊 樹脂的生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)工藝。
[0014] 本發(fā)明的生產(chǎn)裝置采用如下技術(shù)方案： 一種用于聚氯乙烯種子法糊樹脂的生產(chǎn)裝置，包括制備罐、儲(chǔ)罐、聚合反應(yīng)釜、種子聚 合反應(yīng)釜、卸料槽、脫除塔、干燥塔，制備罐分別通過管路與聚合反應(yīng)釜和種子聚合反應(yīng)釜 的頂端連接，儲(chǔ)罐分別與種子反應(yīng)釜和聚合反應(yīng)釜頂端連接，種子反應(yīng)釜和聚合反應(yīng)釜的 底端分別與廢水收集槽連接;種子反應(yīng)釜通過種子儲(chǔ)罐與聚合反應(yīng)釜頂端連接;廢水收集 槽通過汽提塔與聚合反應(yīng)釜連接并構(gòu)成循環(huán)回路，聚合反應(yīng)釜底端與卸料槽和脫除塔連 接，卸料槽的出口管路與消泡機(jī)構(gòu)連接，消泡機(jī)構(gòu)與汽提塔的管路匯合后與氣柜連接;脫除 塔與干燥塔連接，干燥塔通過袋濾器與成品料倉連接。
[0015] 所采用的生產(chǎn)裝置的優(yōu)選方案是： 氣柜通過精餾裝置與氯乙稀單體回收罐連接，氯乙烯單體回收罐與聚合反應(yīng)釜連接。
[0016] 制備罐分為氯乙烯單體制備罐、熱脫鹽水制備罐和冷脫鹽水制備罐;前述三個(gè)制 備罐分別與聚合反應(yīng)釜連接。
[0017] 汽提塔與調(diào)勻池連接，調(diào)勻池與計(jì)量槽連接，計(jì)量槽與快混慢混槽連接，快混慢混 槽與中和槽連接，中和槽與浮除槽連接，浮除槽分別與砂濾器和離心機(jī)連接。
[0018] 儲(chǔ)罐分為四種，分別是乳化劑儲(chǔ)罐、催化劑儲(chǔ)罐、引發(fā)劑儲(chǔ)罐和緩沖劑儲(chǔ)罐。
[0019] 卸料槽依次通過動(dòng)態(tài)消泡機(jī)構(gòu)、靜態(tài)消泡機(jī)構(gòu)與氣柜連接。
[0020] 卸料槽通過濕式粉碎機(jī)、乳漿輸送栗與VC脫除塔連接。
[0021 ] VC脫除塔通過乳膠受槽與干燥塔連接。
[0022]干燥塔依次通過一級(jí)袋濾器、料斗、粉碎機(jī)、二級(jí)袋濾器與成品料倉連接，成品料 倉與自動(dòng)包裝系統(tǒng)連接。
[0023] 種子反應(yīng)爸和聚合反應(yīng)爸均為不銹鋼反應(yīng)爸，種子反應(yīng)爸的體積在30~55立方 米，聚合反應(yīng)爸的和體積在65~90立方米。
[0024] 本發(fā)明的生產(chǎn)工藝采用如下技術(shù)方案： 生產(chǎn)工藝，全程均由DCS進(jìn)行控制，按如下步驟進(jìn)行： a、原料制備： 氯乙烯單體、脫鹽水分別由界區(qū)外送到各自的制備罐中，添加劑通過各自的儲(chǔ)罐儲(chǔ)存； 氯乙烯單體作為第一次部分進(jìn)料被送至種子反應(yīng)釜和聚合反應(yīng)釜中； &、種子制備： 熱脫鹽水通過栗輸送到種子反應(yīng)釜和聚合反應(yīng)釜，乳化劑在反應(yīng)時(shí)開始加入，其他添 加劑通過栗從儲(chǔ)罐注入種子反應(yīng)釜和聚合反應(yīng)釜； 通過初始真空栗將聚合反應(yīng)釜抽真空，當(dāng)聚合反應(yīng)釜內(nèi)壓力下降充分時(shí)，氯乙烯單體 由制備罐加入至聚合反應(yīng)爸中；當(dāng)加入一部分新鮮氯乙稀單體時(shí)，聚合周期開始； 當(dāng)種子聚合反應(yīng)釜壓力下降時(shí)、冷卻閥關(guān)閉時(shí)，聚合結(jié)束；種子聚合反應(yīng)釜壓力降至 0.0 Mpa時(shí)，乳液種子進(jìn)入種子儲(chǔ)罐； 、后聚合： 熱脫鹽水送至聚合反應(yīng)釜，同時(shí)添加劑加入聚合反應(yīng)釜，隨后，將乳液種子加入聚合反 應(yīng)釜，然后，另一部分新鮮氯乙烯單體加入聚合反應(yīng)釜，開始聚合反應(yīng);反應(yīng)壓力在整體聚 合速率減慢后下降，聚合結(jié)束； t回收儲(chǔ)存： 當(dāng)聚合反應(yīng)爸壓力降至〇. 2~0.6Mpa時(shí)，物料排放至卸料槽回收儲(chǔ)存； e、 放料回收消泡； 當(dāng)卸料槽內(nèi)的壓力降至0.2~O.SMpa時(shí)，開始卸料回收，乳漿通過消泡機(jī)進(jìn)行消泡處 理； f、 vc回收脫除： 將上述乳漿送到脫除塔中，進(jìn)一步回收VC單體，未被回收的VC單體進(jìn)入氣柜后，再返回 至回收罐，待再次進(jìn)入種子反應(yīng)釜以及聚合反應(yīng)釜進(jìn)行下次的反應(yīng)過程； 回收后的VC單體，進(jìn)入干燥受槽； I噴霧干燥、粉碎： 從干燥受槽內(nèi)的乳漿送至噴霧干燥器，干燥之后的樹脂進(jìn)入袋濾器進(jìn)行收集，粉碎后 送至成品庫； S、廢水連續(xù)自動(dòng)處理： 從儲(chǔ)槽、種子反應(yīng)釜、聚合反應(yīng)釜、卸料槽、干燥塔排出的廢水收集在廢水收集槽中，經(jīng) 處理后，送至污水處理中心。
[0025] 所采用的生產(chǎn)工藝的優(yōu)選方案是： 步驟a中，氯乙烯單體除作為第一次部分進(jìn)料，之后，用于聚合反應(yīng)時(shí)連續(xù)加入用料； 脫鹽水放置在冷儲(chǔ)罐中，為常溫脫鹽水;熱儲(chǔ)罐儲(chǔ)存60°C脫鹽水，是通過通入蒸汽加熱到60 °C的，冷儲(chǔ)罐中的脫鹽水和熱儲(chǔ)罐中的熱脫鹽水均輸送至種子反應(yīng)釜和聚合反應(yīng)釜中。
[0026] 步驟a中，添加劑中的乳化劑用于乳液種子制備和聚合，乳化劑是是一種與水可溶 性物，在儲(chǔ)槽中預(yù)溶加入反應(yīng)釜內(nèi)； 催化劑隨脫鹽水一次加入種子反應(yīng)釜以及聚合反應(yīng)釜內(nèi)；緩沖劑設(shè)置為兩種:磷酸和 燒堿，磷酸補(bǔ)添加到種子反應(yīng)釜中，燒堿被添加到聚合反應(yīng)釜中； 引發(fā)劑是一種與水可溶性的過氧化物，通過引發(fā)劑槽連續(xù)加入聚合反應(yīng)釜內(nèi)。
[0027] 步驟a中，添加劑還包括防粘釜?jiǎng)┖徒K止劑，防粘釜?jiǎng)┲糜诜勒掣獎(jiǎng)┕拗?，防粘?劑噴入聚合反應(yīng)釜中；終止劑置于終止劑罐中，在聚合失控的情況下，注入終止劑終止反應(yīng) 過程。
[0028] 步驟fe中，熱脫鹽水從貯槽，用栗輸送到種子反應(yīng)釜;乳化劑(EM1)是在反應(yīng)開始時(shí) 加入，以形成聚氯乙烯顆粒;其他添加劑通過栗從各自的制備罐，注入種子反應(yīng)釜;加入氯 乙烯前，排凈種子反應(yīng)釜和聚合反應(yīng)釜中的空氣；用初始真空栗將種子反應(yīng)釜和聚合反應(yīng) 爸抽真空；當(dāng)反應(yīng)爸內(nèi)壓力620-680mmHg時(shí)，VCM從新鮮氯乙稀儲(chǔ)罐用栗計(jì)量加入； 當(dāng)加載VCM單體起，聚合周期開始啟動(dòng)；當(dāng)反應(yīng)釜壓力下降、冷卻閥關(guān)閉時(shí)，聚合結(jié)束 后，自然回收，當(dāng)種子反應(yīng)釜壓力降至〇. OMpa時(shí)，后經(jīng)過濾器進(jìn)入種子槽貯存，并分析粒徑 大小以備用； 之后對(duì)種子反應(yīng)釜內(nèi)部進(jìn)行快速、安全的密閉式高壓自動(dòng)清洗，高壓水壓力25~ 35Mpa，由DCS控制清洗步驟； 清洗完成后再用密閉式中壓自動(dòng)噴淋沖洗，之后進(jìn)行加料管道系統(tǒng)清洗，之后進(jìn)行聚 合釜防粘劑密閉自動(dòng)噴涂，等待下一個(gè)批次反應(yīng)作業(yè);其中廢水統(tǒng)一收集在廢水罐內(nèi)。
[0029] 步驟?中，當(dāng)聚合反應(yīng)爸壓力降至0.2~0.6Mpa時(shí)，物料排放至卸料槽回收儲(chǔ)存;之 后對(duì)聚合反應(yīng)釜內(nèi)部進(jìn)行密閉高壓自動(dòng)清清洗，由DCS控制清洗步驟;清洗完成后再用密閉 工中壓自動(dòng)噴淋沖洗，之后進(jìn)行加料管道系統(tǒng)清