一種懸浮法製備聚氯乙烯的聚合反應器的製作方法

2023-04-25 22:10:56 3

專利名稱：一種懸浮法製備聚氯乙烯的聚合反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種製備聚氯乙烯的聚合反應器。
背景技術：
氯乙烯單體的懸浮法聚合反應為一種複雜反應，所謂懸浮法PVC生產是指溶有引發劑的氯乙烯單體(VCM)，攪拌作用下在水中分散成液滴狀，並懸浮於水中進行聚合。在水中溶有分散劑，使VCM能均勻而穩定地懸浮分散於水相中，並防止聚合過程中聚合物——單體粒子粘並。
不溶於水的單體和水在一起，在攪拌作用下，經液液分散，單體呈液滴狀分散相，懸浮在分散介質水中。攪拌作用下液滴可以繼續分散成小液滴，也可以凝並成大液滴。到一定時候，分散和凝並構成動態平衡，液滴平均直徑趨向一定數值，分散劑的存在將使體系的表面張力降低，有利於液滴的分散，同時由於分散劑有一定保膠功能，也可防止一定轉化率下聚合物——單體粒子的粘結。液滴和以後聚合物粒子的大小與攪拌強度、分散劑組合等有關。
氯乙烯懸浮聚合除了遵循懸浮聚合的一般規律外，還具有沉澱聚合的特徵，聚氯乙烯樹脂顆粒可以呈透明球形，也可以呈表皮多褶皺，內部多孔的疏鬆樹脂，這與顆粒表面分散劑皮膜強度和性質有關。在聚氯乙烯後加工過程中，常配有增塑劑、熱穩定劑以及其它多種助劑。為了便於增塑劑的吸收、樹脂的塑化和改進位品的性能，各國都競相開發適應需要的PVC新品種。除了分散劑的選擇和複合使用成為主要研究課題外，攪拌混合和液液分散對聚氯乙烯顆粒特性的影響是氯乙烯懸浮聚合反應工程中的另一條主線，也是各國有關專利的主要內容。
攪拌作用影響到PVC顆粒的粒徑和粒徑分布、空隙率及其相關性質。在聚合釜內，設置擋板，會改變物料的流動情況。實踐和理論研究均證明，反應器中的混合狀態將直接影響聚合反應的效率和產品的質量，對於不同容積的聚合反應器，應當具有特定結構的攪拌裝置和擋板，設計一種能夠對反應物料進行充分混合的氯乙烯懸浮聚合反應器已成為眾多科學家所追求的目標。
國內從上世紀70年代末引進過日本127米3反應釜，僅用一塊直立平板作擋板，擋板係數低，解決不了攪拌時的固體旋轉部。70年代起也有自主開發的30米3釜，採用8根內冷管作擋板，有利於傳熱，但結構複雜，釜內構件太多，對清釜與防粘釜技術應用帶來困難。80年代末曾引進美國70米3釜，採用4根內冷管，一則釜太小，其次，內冷管也多，仍難以實現清潔釜的要求，因此，開發研究一種能夠適用於容積120～140米3的氯乙烯懸浮聚合反應器，是產業部門十分期望的。

發明內容
本實用新型需要解決的技術問題是公開一種懸浮法聚氯乙烯的生產方法和聚合反應器，以克服現有技術存在的不能用於容積為120～140米3的氯乙烯懸浮聚合反應缺陷。
為了能夠使反應器能夠適用於容積為120～140米3的氯乙烯懸浮聚合，本實用新型反應器對傳統的反應器的結構，包括攪拌裝置和擋板進行了全面的優化調整，該反應器包括一個頂部設有物料入口、底部設有出料口的圓筒形立式壓力容器；一個軸向安裝在所述的壓力容器中的攪拌裝置，本實用新型反應器採用的攪拌裝置包括一個軸向安裝在反應器中的攪拌軸和設置在攪拌軸上的三層斜槳式攪拌槳，每層攪拌槳設有三個圓弧形且與攪拌軸具有夾角α的槳葉；設置在壓力容器外的外冷卻盤管；垂直設置在壓力容器內的且與反應器內壁留有間隙6的兩根內冷管，其上端與壓力容器上部的冷卻介質入口相連接，其下端與壓力容器下部的冷卻介質出口相連接，所述內冷管兼作擋板，該內冷管的直徑為反應器內徑的0.04～0.07，本實用新型反應器將內冷管兼作擋板，既減小系統阻力，節省能耗，同時又能夠強化傳熱效果。
本實用新型反應器採用兩根內冷管和所說的攪拌裝置的組合，能夠同時產生徑向流動和軸向流動。將得到最佳的剪切力和循環次數，生產的聚氯乙烯樹脂，其粒徑分布最適合後加工的生產。
由於本實用新型反應器全面調整了反應器的結構，包括攪拌槳和擋板，體系的混合一分散性能得到顯著改善。反應物料迅速有效地分散，顆粒分布均勻，由於局部不均勻區消失，整個反應空間得到更有效的利用，提高反應器的生產強度，降低了物耗和能耗。


圖1為本實用新型的反應器的總體結構示意圖。
圖2為圖1中的A---A向示意圖。
具體實施方式
見圖1和圖2，本實用新型的聚合反應器包括一個頂部設有物料入口2、底部設有出料口3的圓筒形立式壓力容器1；一個軸向安裝在所述的壓力容器1中的攪拌裝置，本實用新型反應器採用的攪拌裝置包括一個軸向安裝在反應器1中的攪拌軸4和設置在攪拌軸4上的三層斜槳式攪拌槳，每層攪拌槳設有三個圓弧形且與攪拌軸4具有夾角α的槳葉5；α＝13～18°，槳葉5的弧度γ為90～110，槳葉5的寬度H為400～600mm，槳葉5的長度L為反應器1的內徑的0.4～0.6；設置在壓力容器外的外冷卻盤管6；垂直設置在壓力容器內的且與反應器內壁留有間隙δ的兩根內冷管7，其上端與壓力容器1上部的冷卻介質入口8相連接，其下端與壓力容器1下部的冷卻介質出口9相連接，所述內冷管7兼作擋板，該內冷管7的直徑為反應器內徑的0.04～0.07，間隙6為反應器1的內徑的4.8～8.0％，本實用新型將內冷管兼作擋板，既減小系統阻力，節省能耗，同時又能夠強化傳熱效果；採用上述的方法懸浮法製備聚氯乙烯，由於攪拌裝置的合理設計，擋板與攪拌裝置之間的匹配、協調，不僅使混合時間縮短，顆粒懸浮，而且更為重要的是，反應器中組分分布、相分布更為符合反應的需要。在相近於工業生產條件的120～140米3的規模的生產中，本實用新型反應器獲得了良好效果，所製備的聚氯乙烯其粒經分布最適合後加工的生產。
權利要求1.一種懸浮法製備聚氯乙烯的聚合反應器，包括一個頂部設有物料入口(2)、底部設有出料口(3)的圓筒形立式壓力容器(1)；一個軸向安裝在所述的壓力容器(1)中的攪拌裝置，設置在壓力容器外的外冷卻盤管(6)；其特徵在於還包括垂直設置在壓力容器(1)內的且與反應器內壁留有間隙δ的兩根內冷管(7)，其上端與壓力容器上部的冷卻介質入口(8)相連接，其下端與壓力容器1下部的冷卻介質出口(9)相連接；所說的攪拌裝置包括一個軸向安裝在反應器(1)中的攪拌軸(4)和設置在攪拌軸(4)上的三層斜槳式攪拌槳，每層攪拌槳設有三個圓弧形且與攪拌軸(4)具有夾角α的槳葉(5)；
2.根據權利要求1所述的聚合反應器，其特徵在於，α＝13～18°，槳葉(5)的弧度為90～110，槳葉(5)的寬度為400～600mm，槳葉(5)的長度為反應器(1)的內徑的0.4～0.6。
3.根據權利要求1或2所述的聚合反應器，其特徵在於，內冷管(7)的直徑為反應器內徑的0.04～0.07。
4.根據權利要求3所述的聚合反應器，其特徵在於，間隙δ為反應器(1)的內徑的4.8～8.0％。
專利摘要一種製備懸浮法聚氯乙烯的聚合反應器。採用兩根內冷管和攪拌裝置的組合，能夠同時產生徑向流動和軸向流動。將得到最佳的剪切力和循環次數，生產的聚氯乙烯樹脂，其粒經分布最適合後加工的生產。由於本實用新型全面調整了反應器的結構，包括攪拌槳和擋板，體系的混合－分散性能得到顯著改善。反應物料迅速有效地分散，顆粒分布均勻，由於局部不均勻區消失，整個反應空間得到更有效的利用，提高反應器的生產強度，降低了物耗和能耗。使產品最適合後加工的生產。
文檔編號C08F2/01GK2797368SQ200520042550
公開日2006年7月19日 申請日期2005年6月16日 優先權日2005年6月16日
發明者嶽群, 王勤獲, 陳江, 吳文雄, 高衛平, 陳鳳飛, 施宏標, 宋忠輝, 張利明, 沈龍 申請人:上海氯鹼化工股份有限公司