【正文】 反 應 條 件 溫度 /℃ 57 67 70 52 50 時間 /h 10 批量時間 /h 轉化率 /% 總收率 /% 5. 原 料 (以 氯 乙 烯 計） (1) 氯乙烯 (2) 水 — (3) 引發(fā)劑 Ⅰ — (4) 懸浮劑 Ⅰ — (5) 懸浮劑 Ⅱ — (6) 乳化劑 Ⅰ — — (7) 乳化劑 Ⅱ — — (8) 乳化劑 Ⅲ — — 氯乙烯懸浮聚合反應機理 氯乙烯懸浮聚合是以 EHP、 CNP 等為引發(fā)劑的自由基鏈鎖反應。 其總反應式為： RCH2CHCL 當 PVC 大分子自由基在鏈增長中，達到某一個 “臨界值 ”，即其鏈節(jié)上超過 3 個以上的氯乙烯分子時，成為了不溶于單體，而可被單體溶脹的粘膠體從單體中沉析出來。分散劑兼有降低表面張力和保護膜強度的性質，表面張力的降低有利于液滴的繼續(xù)分散，一定的膜強度可以防止某一轉化率下 PVCVCM 粒子的粘結。 （ 2） 攪 拌： 在氯乙烯懸浮聚合中，攪拌是個主要的條件。以求制得粒度分布較窄的樹脂。樹脂顆粒形態(tài)上，也有異型粒子，粒度分布過寬。 由攪拌漿葉旋轉所產生的剪切力可以使單體均勻地分散并懸浮成微小的液滴。 影響聚氯乙烯顆粒形態(tài)的主要因素 （ 1） 溫度： 聚合反應的溫度對聚合反應的速度有很大影響。只有在提高引發(fā)劑的濃度和聚合反應后期單體濃度下降以后，大分子自由基發(fā)生雙分子偶合鏈終止反應的可能性才增加。 + 1520kcal/gmol() 鏈的增長，是聚合反應的主要過程，該過程是放熱反應，需要外界冷卻將反應熱移出。使液體氯乙烯 (在壓力下 )以微珠形狀懸浮于水介質中。聚合反應結束后，對未反應的氯乙烯進行回收。2 ℃ ，乙炔氯化氫混合氣在此溫度下，部分水分以 40%鹽酸排 出，部分則夾帶于氣流中，進入串聯(lián)的酸霧過濾器中，由硅油玻璃棉捕集器分離，然后混合氣經(jīng)石墨冷卻器，由流量計控制進入串聯(lián)的第一組轉化器，在列管中填裝吸附于活性炭上的升汞催化劑，在催化劑的作用下使乙炔和氯化氫合成轉化為氯乙烯，第一組出口氣中尚有 20～ 30%未轉化的乙炔，再進入第二級轉化器繼續(xù)轉化，使出口處未轉化的乙炔控制在 3%以下，第二組轉化器填裝活性較高的新催化劑，第一組則填裝活性較低的，即由第二組轉化器更換下來的舊催化劑即可。 因此，原則上應盡量將原料氣中含氧量降低到最低值甚至零。如前所述，純的升汞對合成反應并無催化作用，純的活性炭也只有較低的催化活性，而當升汞吸附于活性炭表面后 (比表面積下降到 600～ 800m3/g，即具有很強的催化活性。 表 質量標準 GB576193 型號 平均聚合溫度/℃ 粘數(shù) /（ ml/g） K 值 聚合度 /P 參考用途 SG1 482 154～144 77～75 1800～1650 高級電絕緣材料 SG2 505 143～136 74～73 1650～1500 電絕緣材料，一般軟制品 SG2 530 135～127 72～71 1500～1350 電絕緣材料，農膜，塑料鞋 SG4 565 126～119 70～69 1250～1150 一般薄膜，軟管，人造革，高強度硬管 SG5 580 118～107 68～66 1100～1000 透明硬制品，硬管，型材 SG6 618 106～ 96 64～63 950～ 850 唱片，透明片，硬板，焊條，纖維 SG7 655 95～ 87 62～60 850～ 750 吹塑瓶，透明片，管件 SG8 685 86～ 73 59～55 750～ 650 過氯乙烯樹脂 氯乙烯（ VC） 氯乙烯是生產聚氯乙烯樹脂的原料，本設計就是電石法合成聚乙烯的合成氯乙烯單體的工段。乳液 PVC 明顯加快了物料的成形過程，提高了熔融均勻度，減少了流水作業(yè)的故障，也提高了抗靜電能力。屆時 中國的聚氯乙烯無論是產量還是市場消費都會躍居世界第一位，中國的聚氯乙烯有著璀璨的前景。 德國法本公司于 1932 年采取乳液聚合法生產聚氯乙烯，定名為 “伊奇利特 ”(Igelit)，以后于 1933 年美國碳化物和碳化學公司系統(tǒng)的 “貝克菜特 ”(BAKBLITE)公司等用溶液聚合法建立了小型工廠，商品定名為 “維尼 ”利特 (ViNYILITE)。 （ 4） 用于農業(yè)生產，如地膜、大棚等，為農業(yè)生產提供保障。 采用了 設計采用了乙炔氣體和氯化氫合成氯乙烯，再聚合而成的聚氯乙烯的生產工藝。在此期間有許多合成塑料如聚氯 乙烯、聚苯乙烯等形成工業(yè)化。到上世紀末，聚氯乙烯樹脂大約以 3%的速度增長。 （ 1） PVC 型材技術應用 在西歐，每年大約有 150 萬 t 的 PVC 用于制作管材 (主要用作輸水管 ) ，是最大的PVC 市場，約占 PVC 材料的 60%。 在軟膜方面優(yōu)先發(fā)展透氣的 K 值為 70 的 PVC 制品。 ⅰ 外擴散 乙快、氯化 氫向碳的外表面擴散； ⅱ 內擴散 乙炔、氯化氫經(jīng)碳的微孔通道向外表面擴散； ⅲ 表面反應 乙炔、氯化氫在升汞催化劑活化中心反應發(fā)生加成反應生成氯乙烯； ⅳ 內擴散 氯乙烯經(jīng)碳的微孔通道向外表面擴散； ⅴ 外擴散 氯乙烯自碳外表面向氣流中擴散。 一般要求乙炔純度 ≥%，氯化氫純度 ≥93%。但當乙炔過量時，易使催化 劑中升汞還原為甘汞或水銀．造成催化劑很快失去活性，而當氯化氫過量太高，則不但增加原料消耗定額，還會增加已合成的氯乙烯與氯化氫加成生成 1,1二氯乙烷副產物的機會。泡沫塔頂是以高位槽低溫水噴淋，一次（不循環(huán)）接觸得 20%鹽酸，裝大貯槽供罐裝外銷，氣體再經(jīng)堿洗泡沫塔，除去殘余的微量氯化氫后，送至氯乙烯氣柜，最后去精餾工段。把氯乙烯單體、水溶性引發(fā)劑、水、乳化劑及非離子型表面活性劑加入聚合釜中，在懸浮聚合 料漿氣提 離心分離 干燥 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 10 40～ 55℃ 下聚合達到預定轉化率 (85%～ 90%) 時停止聚合反應，聚合物膠乳經(jīng)噴霧干燥，即得產品。 此反應機理可按以下三個步驟進行： （ 1） 鏈的引發(fā)： 包括兩個步驟，即引發(fā)劑分解為初期自由基 (簡稱 R ⅰ 大分子自由基與單體之間的鏈轉移反應式： R [ CHCHCL ] n CH2CHCL在 60℃ 以下聚合，調整聚合溫度是改變 PVC 牌號的主要參數(shù)，控制溫度恒定是保證 PVC 不轉型的重要手段。由于反應速度的加快，放出的熱量較多，如不及時將反應熱移出，將造成操作控制的困難，甚至會產生爆炸性聚合的危險。如果單位體積功率過低，攪拌強度不夠；單位體積功率過高，樹脂質量也并不好，同時，還浪費了能量。 低轉化率時，液滴表面就有一層分散劑皮膜。在相同功率下，循環(huán)次數(shù)過大，相應的湍流強度減弱，剪切力也受到影響而減弱。 表 聚合溫度對反應時間和聚合度的影響 反應溫度 ℃ 反應時間 h 轉化率 % 聚合度 30 38 5970 40 12 2390 50 6 990 所以，必須嚴格控制聚合反應的溫度，以求得不同聚合度和分子量分布均勻的產品。 （ 2） 氯乙烯懸浮聚合成粒機理主線 攪拌 分散劑 液液分散 成粒過程 PVC 顆粒特性 在攪拌作用下，液態(tài) VCM 分散 成液滴狀，懸浮在水介質中。 → R（ CH2CHCL） n CH2CHCL R 上述這些關于鏈終止是復雜的反應過程，在一般聚合反應的條件下，引發(fā)劑的用量與單體量相比，濃度很低，這樣，生成的大分于自由基彼此相遇形成雙分子偶終止反應的可能性很少，而通過單體的擴散作用，大分子自由基與單體之間的鏈增長與鏈轉移的可能性卻很大。 + CH2=CHCL → RCH2CHCLCH2CHCLCH2CHCL乳液法是生產糊樹脂的方法，工藝復雜、成本較高且樹脂質量較差。聚合完畢抽出未反應單體，料漿進行汽提，回收氯乙烯單體。反之，當空間流速減少時，乙炔轉化率提高，但高沸點副產物量也隨之增多，這時生產能力隨之減小。 ⅳ 氯化氫中游離氯 氯化氫中游離氯的存在是由于合成中的氫和氯配比不當，或氯化氫氣壓力波動造成的，游離氯一旦進入混合器與乙炔混合接觸，即發(fā)生激烈反應生成氯乙炔等化合物，并放出大量熱量引起混合氣體的瞬間膨脹，釀成混合脫水系統(tǒng)的混合器、列管式石墨冷凝器等薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生爆炸而影響正常生產，因此必須嚴格控制。 ⅲ 催化劑及其催化作用 眾所周知，催化劑是一種能改變化學反應速度而本身并不發(fā)生化學變化也不能改變化學反應平衡的物 質，即當進行可進反應時，催化劑對兩個相反方向的反應速度具有相同的效力。開發(fā)的單釜生產時間最短的技術，一方面需提高低冷脆性溫度，另一方面還需提高快速熔融特性，使專用單分散體橡膠稀釋劑在微量的增塑劑作用下用于生產低粘度糊狀樹脂。破裂的舊管子寬度最大達 450 mm ，該改造工藝簡單，管子安裝方便、密封性好。 從上 述期間可看出聚氯乙烯樹脂在主要生產國的產量與消費量均有近 2%的增長率，而在其余國家和地區(qū)均略高于 3%。該材料易加工，且不再發(fā)生分解因它具有內增塑性，可用作涂料和硬模塑制品，開辟了以內增塑的辦法解決了聚氯乙烯的加工。這主要由于以下原因： （ 1） 聚氯乙烯材料制品性能優(yōu)良。 selection of work by theoretical . Discusses PVC and VC synthesis process waste treatment technology. Keywords: polyvinyl chloride, synthesis, production engineering湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） i 目 錄 第一章 緒 論 .........................................................................................1 聚氯乙烯 (PVC) ......................................................................................................... 1 聚氯乙烯工業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用 ............................................................. 1 聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展概況 ............................................................................. 1 聚氯乙烯制品的開發(fā)與應用技術 ............................................................... 2 聚氯乙烯系列聚合物的性質 ......................................................................... 4 氯乙烯（ VC） .......................................................................................................... 4 氯乙烯的合成 ................................................................................................. 4 生產工藝流程簡述 ......................................................................................... 8 聚氯乙烯合成方法 .................................................................................................... 8 典型聚合工藝概述 ......................................................................................... 9 典型聚合工藝技術特性比較 ....................................................................... 10 氯乙烯懸浮聚合反應機理 ..........................................................................11 兩條主線 .......................................................................