【文章內(nèi)容簡介】 反應過程中要加入經(jīng)過乳液聚合后的種子和其他乳化劑、引發(fā)劑、各種助劑及 VCM 一起參與反應?；旌戏ㄓ?C16 和 C18 混合直鏈醇與 十二烷基硫酸鈉 或月桂酸胺組成乳化劑形成微小乳液，聚合反應主要在微滴中進行。乳液聚合后加入種子使整個粒徑成為 雙峰 分布。 本設計采用乳液種子聚合法制備 PVC 糊樹脂。 配方 ① 溶劑： 水 ② 單體：氯乙烯純度 %以上 ③ 乳化劑 ： 乳化劑是可使互不相容的油與水轉(zhuǎn)變成難以分層的乳液的一類物質(zhì)。乳化劑通常是一些親水的極性基團和疏水（親油）的非極性基團兩者性質(zhì)兼有的表面活性劑。 3 ④ 引發(fā)體系 ： 引發(fā)體系主要是油溶性或水溶性引發(fā)劑。油溶性引 發(fā)劑主要有 偶氮引發(fā)劑 和過氧 類引發(fā)劑，偶氮類引發(fā)劑有 偶氮二異丁腈 、 偶氮二異庚腈 、 偶氮二異戊腈 、 偶氮二環(huán)己基甲腈 、 偶氮二異丁酸二甲酯引發(fā)劑 等，水溶性引發(fā)劑主要有過硫酸鹽、氧化還原引發(fā)體系、偶氮二異丁脒鹽酸鹽（ V50 引發(fā)劑 ）、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽（ VA044 引發(fā)劑 ）、偶氮二異丁咪唑啉（ VA061 引發(fā)劑 ）、 偶氮二氰基戊酸引發(fā)劑 等。 設備選擇 ① 聚合釜容積：工業(yè)化大生產(chǎn)使用問歇懸浮法聚合釜容量一般為 60~107 立方米。我國已開發(fā)出 70 立方米聚合釜，樣機已在錦西化工機械廠研制成功。本設計采用 76 立聚合釜。采用微機控制，提高了批次之間樹脂質(zhì)量的穩(wěn)定性，且消耗定額低。 ② 傳熱方式：傳熱能力直接影響著聚合反應的速度和生成物的質(zhì)量，也影響著產(chǎn)量。在大型聚合釜上，國外采用了體外回流冷凝器，體內(nèi)增設內(nèi)冷管等除熱手段。近幾年，美國古德里奇公司又研制出一種薄不銹鋼襯里聚合釜，以便提高釜壁的傳熱能力 ，為使薄壁能承受反應壓力，在不銹鋼襯里與聚合釜套之間安裝了支撐內(nèi)襯套的加強筋，這種釜的結(jié)構(gòu)大大提高了聚合釜傳熱效率，且有較好的承壓能力 [9]。 ③ 攪拌方式：攪拌能力是聚合釜的關鍵技術指標之一，攪拌能力直接影響著傳質(zhì)、傳熱及樹脂的粒態(tài)分布，最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量，而不同的工藝方法對攪拌的要求又不盡相同。過去， PVC 聚合釜大都采用平槳和折葉槳，攪拌效果不甚理想。隨著攪拌技術的不斷進步及攪拌試驗手段的不斷提高，使我們有條件為 PVC 釜配備更理想的攪拌器。大量的攪拌實驗研究證明，三葉后掠式攪拌器的傳質(zhì)效果好，循環(huán)和剪切性 能均適合于 PVC 生產(chǎn)的需要，因此，本設計在 PVC 生產(chǎn)中采用三葉后掠式攪拌器。 ④ 干燥機：干燥器發(fā)展迅速，主要有 2 種方式 ,即氣流干燥和流態(tài)化干燥。我國 PVC 工業(yè)化生產(chǎn)最初主要用的是氣流干燥器 ,但是隨著聚合工藝技術的發(fā)展 , 聚合生產(chǎn)能力提高 , 樹脂產(chǎn)品也朝著疏松型發(fā)展 , 氣流干燥器從生產(chǎn)能力和干燥效果等方面已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要 ,后來 發(fā)展到氣流干燥器 , 沸騰床干燥器和冷風冷卻 3 段干燥技術。但這樣動力消耗大 , 產(chǎn)品質(zhì)量不是很好。目前主要用的是旋風干燥器和臥式內(nèi)加熱流化床。旋風干燥器結(jié)構(gòu)簡單 , 投資較少 , 目前很多 裝置都在用。臥式內(nèi)加熱流化床綜合能耗比旋風干燥器要低 , 主要有多室沸騰床和兩段沸騰床 2 種。但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)多室沸騰床的花板容易漏料 , 不同牌號切換時比較麻煩 , 且生產(chǎn)能力有限。兩段流化床改進了 , 操作穩(wěn)定性好 , 易于產(chǎn)品牌號的切換 , 生床的花板產(chǎn)能力較大。 本設計中采用臥式內(nèi)加熱流化床。 ⑤ 離心機：對漿料進行離心脫水，得到含水量 25%的聚氯乙烯。 PVC 生產(chǎn)過程中需要大量的邏輯判斷和離散控制，因此本設計采用二位式控制組件，如通 /斷式二位開關閥控制各種物料的傳輸，和二位控制的電機和泵機。 4 ⑥ 氣體塔：汽提技術 及設備也有改進汽提塔朝著節(jié)能、高效的方向發(fā)展?，F(xiàn)在常用的汽提塔主要有溢流堰篩板塔和無堰篩板塔 , 有堰篩板塔傳質(zhì)傳熱僅在篩板上進行 , 在板間移動時只有傳熱沒有傳質(zhì) , 而無堰篩板塔在塔內(nèi)一直都在傳質(zhì) , 目前傳熱。因此無堰篩板塔效率高于有溢流堰的塔，無堰篩板塔的塔盤設計也逐漸合理科學化 , 塔盤的厚度 , 開孔率在實踐中逐漸優(yōu)化 , 并被納入設計體系中。很多無堰篩板塔塔盤是整體裝卸的 , 隨著生產(chǎn)能力的提高 , 設備 整體裝卸很不方便 , 目前 , 生產(chǎn)能力較大的的增大汽提塔的塔盤 , 可以采用可拆卸式的塔盤。汽提塔的塔頂操作壓 力也逐漸從微正壓操作向微負壓操作發(fā)展 , 使得塔頂物料沸騰溫度低 , 節(jié)約了蒸汽卻提高了單體脫出效率。為了強化汽提效果 , 漿料經(jīng)過汽提后利用重力作用進入閃蒸罐 , 進一步汽提 , 降溫。因此，本設計采用無堰篩板塔。 原料及產(chǎn)品性能 ① 氯乙烯 ： CH2=CHCl 分子量 ， 無色易液化的氣體。液體的密度 。沸點 ℃ 。凝固點 160℃ 。自燃點 472℃ 。臨界溫度 142℃ 。臨界壓力 。難溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。易聚合，能與丁二烯、乙烯、丙烯、內(nèi)烯腈、醋酸乙烯、兩烯酸酯和馬來酸酯等共聚。能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 ％。遇明火、高溫有燃燒爆炸的危險。 無空氣和水分的純氯乙烯很穩(wěn)定，對碳鋼無腐蝕作用。有氧存在時，氯乙烯過氧化物，它可與水生成鹽酸從而腐蝕設備，過氧化物還可以使氯乙烯產(chǎn)生自聚作用。長距離 運輸時應加入阻聚劑氫醌。 2 物料平衡關系示意圖 圖 1 為氯乙烯糊樹脂生產(chǎn)物料平衡關系示意圖 5 3 種子乳液聚合生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹脂 的原理 氯乙烯聚合反應機理 氯乙烯乳液聚合屬于游離基引發(fā)加聚反應，其反應是為： 聚合反應活性中心是游離基，其基元反應如下。 a．鏈引發(fā)。引發(fā)分解產(chǎn)生游離基： 游離基生成后，如與膠束中的氯乙烯分子碰撞激發(fā)氯乙烯雙鍵上π電子，使之分離成兩個獨立的 p 電子，并與其中的一個 p 電子結(jié)合生成單體游離基： b．連增長。單體游離基也很活潑，當與其他氯乙烯分子碰撞時，則生成低聚物基團： c．連轉(zhuǎn)移劑終止。活性鏈與引發(fā)劑又立即相碰，彼此活性消失而終止： 向單體轉(zhuǎn)移： 向高聚物轉(zhuǎn)移： 6 偶和終止： 歧化終止： 氯乙烯種子乳液聚合成粒機理 種子的制備經(jīng)過五個過程：（ ⅰ ） 引發(fā)反應開始前。乳化劑和氯乙烯單體平衡分算于水相中，氯乙烯進入乳化劑膠束中，氯乙烯液滴被乳化劑包圍。（ ⅱ ）引發(fā)劑加入后。引發(fā)劑游離基在水相中產(chǎn)生，乳化劑膠束中的 VCM 與游離基反應生成低聚合物。同時， VCM 液滴不斷的向水相平衡擴散，生成的低聚物基團在于 VCM 反應，逐漸增長成較大的分子。（ ⅲ ）低聚物連續(xù)不斷的增長成為不溶于水的聚合物基團。聚合物基團在水中沉淀，被吸進由乳化劑保護的 PVC 粒子，聚合物基團在 PVC 粒子表面增長，使 PVC 粒子越來越大，聚合物基團成為了聚合物。（ ⅳ ）隨著氯乙烯粒子液滴不斷分散于水相，最終 氯乙烯液滴消失。水相中未反應的氯乙烯繼續(xù)在乳化劑膠粒中與引發(fā)劑游離基反應。（ ⅴ ）氯乙烯被聚合后全部消失，形成聚氯乙烯粒子被乳化劑覆蓋著，聚合反應結(jié)束。 經(jīng)過上述種子形成后，在第二代和第三代種子聚合中嚴格控制乳化劑、單體加料速度，使單體存在已生成的乳膠微粒上像 “滾雪球 ”般的聚合，而不產(chǎn)生新的粒子，即僅增加原來乳膠的體積。 4 相關數(shù)據(jù)資料 生產(chǎn)規(guī)模： PVC