PVC-聚合工艺

LOGOPVC聚合工艺湖北宜化长江公司氯碱事业部主讲人：尹烁TEL：15926941680CompanyLogo4课程内容123危化品及安全措施5聚合工段的设备情况我厂的聚合工艺PVC聚合工艺发展史高分子材料简介及应用史CompanyLogo一.高分子材料及应用史简介高分子材料简介1.1什么是链式聚合反应？1.2什么是自由基聚合反应？1.3CompanyLogo高分子材料简介1.1CompanyLogoCompanyLogo高分子材料的分类：按用途：塑料、橡胶、纤维、薄膜、粘胶剂和涂料等。按加热后的状态：热塑性塑料：有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗称有机玻璃）、聚氯乙烯（PVC）、尼龙（Nylon)、聚碳酸酯（PC）、聚氨酯（PU）、聚四氟乙烯（特富龙,PTFE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE)等。按加热后的状态：热固性塑料：酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯等CompanyLogo直接利用：纤维素造纸，利用蛋白质练丝和鞣革人工合成高分子化合物:从小分子合成酚醛树脂(1907年)对天然高分子进行改性：天然橡胶的硫化成功(1839年)和硝酸纤维素的发现(1846年)高分子材料应用的发展历史：CompanyLogo1920年德国人史道丁格发表了划时代的文献“论聚合”。他提出了“高分子”、“长链大分子”的概念。CompanyLogo到了五十年代，德国的齐格勒(Ziegler)和意大利的纳塔(Natta)发明了新的催化剂，使乙烯低压聚合制备高密度聚乙烯(1953)和丙烯定向聚合制备全同聚丙烯(1955)实现工业化。CompanyLogo一旦高分子学说被确立起来，便有力地促进了高分子合成工业的发展。上世纪的二十年代末和三四十年代，大量重要的新聚合物被合成出来。醇酸树脂(1926)聚氯乙稀(1928)脲醛树脂(1929)聚苯乙烯(1930)聚甲基丙烯酸甲酯(1930)高压聚乙烯(1935)聚醋酸乙烯(1936)丁基橡胶(1940)涤纶纤维(1941)聚氨酯(1943)环氧树脂(1947)ABS(1948)CompanyLogo什么是链式聚合反应？2.2链式聚合：又称链锁(聚合)反应。在聚合反应过程中，一旦活性中心(自由基或离子)形成，就可以在很短的时间内，使许多单体聚合在一起，形成分子量很大的大分子的反应。主要包括三个基元反应，即链引发、链增长和链终止，有时还伴随有链转移反应发生。按链活性中心的不同，可细分为自由基型聚合、阳离子型聚合、阴离子型聚合和配位聚合四种类型。CompanyLogo链引发：引发剂分子受热使弱键断裂而分解出初级游离基；链增长：活泼自由基与单体反应产生单体自由基，进一步与其他单体分子作用；链转移及链终止：a.向单体链转移——形成端基双键聚合物；b.向高聚物链转移——形成支链或交联聚合物；c.偶合链终止——形成“尾尾相连”聚合物。d.歧化终止——形成端基双键聚合物。CompanyLogo自由基：在适当条件下，化合物的价键有均裂和异裂两种形式。均裂时，共价键上一对电子分属于两个基团，这种带独电子的基团呈中性，称做自由基或游离基。什么是自由基聚合反应？2.3CompanyLogo异裂时，共价键上—对电子全部归属于某一基团，形成阴离子或负离子；另一个是缺电子的基团，称做阳离子或正离子。CompanyLogo链引发：自由基产生热均裂光照氧化还原反应高能粒子辐射R-OCO-O-O-COO-R2R-O+2CO2CompanyLogo链增长：自由基加成反应CompanyLogo链转移：自由基转移反应—向单体.RR'.+RRR'+R+=CH2CHX+X.CHCH2XCHCH2C=.CH2XCHCHX=+HC.CH3XCompanyLogo链终止：自由基偶合反应RCH2CH.X+X.CHCH2RXCHCH2RRCH2CHXCompanyLogoPVC聚合总反应：大多数聚氯乙烯为直链，但由于向高聚物发生链转移，形成支链或交联聚氯乙烯。反应方程式：nCH2=CHCl→[-CH2-CHCl-]nCompanyLogo二.PVC聚合工艺发展史PVC是如何发现的？2.1PVC生产有哪些聚合工艺？2.3PVC生产的发展史？2.2CompanyLogoHenriVictorRegnault和EugenBaumann分别在1835年和1872年发现了氯乙烯的自聚现象。PVC是如何发现的？2.1CompanyLogoPVC生产的发展史？2.21912年德国人FritzKlatte合成了PVC，但没有开发出产品。1926年，美国B.F.Goodrich公司的WaldoSemon合成了PVC并在美国申请了专利。1931年，德国法本公司开始用乳液法生产PVC。1941年，美国开始采用悬浮法生产PVC。艰难的启蒙阶段CompanyLogo高速发展成熟迈进启蒙阶段20世纪上页，乙炔电石法制氯乙烯单体。（利用煤炭）聚合路线：处于摸索阶段。用途：电线电缆20世纪中期，乙烯氧氯化法制氯乙烯单体。（利用石油）聚合路线：确定了悬浮法为主。用途：建筑市场需求。20世纪80年代以来，多种方法制单体。聚合路线：采用多种方法，但依然以悬浮法为主。用途：硬制品（板材、管材、型材），软制品（电线、软管、薄膜）CompanyLogoPVC生产有哪些聚合工艺？2.3四大方法：悬浮法、本体法、乳液法（含微悬浮聚合）、溶液聚合项目悬浮聚合本体聚合溶液聚合乳液聚合配方组成单体、引发剂、分散剂、水单体、引发剂单体、引发剂、溶剂单体、引发剂、乳化剂、水聚合场所单体液滴内本体内溶剂内束胶和乳胶粒内温度控制容易困难容易容易聚合速率较大中等小大分子量控制较困难困难容易容易生产特征间歇生产间歇操作可连续生产可连续生产产物特性及主要用途适合于注塑或挤塑树脂聚合物纯净、硬质注塑品涂料、黏合剂糊树脂CompanyLogo三.我厂的聚合工艺我厂聚合工艺简介及特点3.1聚合工段各岗位介绍3.2各类助剂与工艺指标3.4工艺流程介绍3.3CompanyLogo我厂采用的是悬浮聚合工艺。悬浮聚合：在强烈搅拌下，溶解有引发剂的单体以液滴状悬浮于水中的聚合，体系主要由单体、引发剂、水和分散剂四组分组成。我厂聚合工艺简介及特点3.1特点：不可逆、放热、体积缩小、各种助剂。CompanyLogo聚合工段各岗位介绍3.2聚合干燥包装三大岗位：CompanyLogo将氯乙烯工段送来的精氯乙烯在一定的温度和压力下，加入适量的助剂，经过聚合反应生成聚氯乙烯。未反应完的氯乙烯经回收处理后循环使用。聚氯乙烯浆料在一定的温度和压力下，经过汽提塔汽提除去聚氯乙烯浆料中残留的氯乙烯后送往离心干燥岗位，同时将氯乙烯回收。1、聚合岗位任务CompanyLogo将聚合中控岗位送来的PVC浆料经离心干燥后送入包装岗位。2、干燥岗位任务将离心干燥岗位送过来的PVC颗粒按包装要求包装，并分批次将PVC堆放到PVC成品库。3、包装岗位任务CompanyLogo如何学习聚合工艺及设备传质（物料的传送）核心传热（能量的传递）物料平衡能量守恒工艺流程介绍3.3CompanyLogo配方设定→涂壁→涂后冲洗→加缓冲剂→加水和单体→混合调整→加分散剂A→加分散剂B→混合调整→加引发剂→反应监测→终止反应→出料→回收→汽提→回收→离心干燥1.聚合岗位方框流程图CompanyLogo单体和水单元流程图CompanyLogo助剂及聚合单元流程图CompanyLogoCompanyLogo气提单元流程图CompanyLogo回收单元流程图CompanyLogo废水单元流程图CompanyLogo聚合反应监控点釜温，釜压，搅拌功率，冷冻水进口、出口温度，夹套、挡板水流量，顶部、底部注入水。CompanyLogo2.干燥岗位方框流程图（老系统）汽提→TK-2G/4G→1#-3#号离心机→1#-3#螺旋输送器→气流干燥塔（1#风机）→一级旋风分离器→4#螺旋输送器→旋流干燥塔→3#旋风分离器→钢性叶轮→5#-8#振动筛→旋转给料器→1#、2#罗茨机→AB料仓→电子称→放料斗→放料夹→皮带输送机→缝包、码包→一级旋风→二级旋风分离器→2#旋风分离器料斗→定时下放CompanyLogo2.干燥岗位方框流程图（新系统）方框图:汽提→TK-2G/4G→4#5#离心机→6#-8#螺旋输送器→气流干燥塔（经3#风机）→旋流干燥塔V06（经引风机）→钢性叶轮→1#-4#振动筛→旋转给料器→3#4#罗茨→AB料仓→电子称→放料斗→放料夹→皮带输送机→缝包、码包CompanyLogo旋流干燥工艺流程图（老系统）CompanyLogo旋风干燥工艺流程图（新系统）CompanyLogo各类助剂与工艺指标3.41.涂壁剂（意大利黄）作用：防止粘釜，保证聚合釜的传热效果，减少清釜次数2.缓冲剂（碳酸氢铵）作用：保证聚合反应体系呈中性3.分散剂（72.5%,88%的PVA）作用：稳定由搅拌形成的单体油滴，并阻止油滴相互聚集或合并4.引发剂（EHP,CNP）作用：能在较低温度下提供自由基来引发氯乙烯加成反应5.终止剂（ATSC，NO）作用：终止反应和调整聚合反应速率6.阻聚剂（壬基苯酚）作用：防止回收单体自聚各类助剂CompanyLogo分散剂的作用机理CompanyLogo1.按种类：温度、压力、液位、浓度2.按级别：班组级、片区级、事业部级工艺指标序号概念名称内容1抓好四个环节聚合釜环节、汽提环节、回收环节和助剂环节2监控三个温度、二个流量、一个压力、冷库温度、聚合釜温度、冷冻水温度、冷冻水流量、注入水流量、聚合釜压力3控制一个温度、一个压力反应温度、反应压力4实现两个目标PVC粘数合格率100%，聚合釜超压次数0次CompanyLogo四.聚合工段设备介绍1.按状态分为静止设备和运转设备静止设备：储槽、配制槽、进料槽、气提塔、冷凝器、过滤器、分离器、料仓、料斗等运转设备：泵类、压缩机类、搅拌桨、螺旋输送器、星型加料器、振动筛、鼓风机、卧式卸料离心机CompanyLogo典型设备介绍：聚合釜CompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogo2.汽提塔加料槽CompanyLogo五.危化品及安全措施聚合工段危化品介绍5.1聚合工段安全措施5.2CompanyLogo聚合工段危化品：VCM、乙二醇、NO、ATSC、EHP、对壬基苯酚聚合工段危险因素：高温、高压、易燃、易爆，有毒物质、运转设备多聚合工段危化品介绍5.1CompanyLogo聚合工段安全措施5.21.不断进行安全文化宣贯，提高员工安全意识。3.采用科学手段对各个重大危险源的压力、温度等关键指标进行监控，确保其始终处于受控状态。4.定期进行安全应急演练，保证对突发事故具有应变能力。2.对危化品进行严格管理，建立应急预案，从部长到操作工层层负责。LOGO