攪拌式固相氯化法製備氯化高聚物的工藝的製作方法
2023-06-15 13:50:06 2
專利名稱:攪拌式固相氯化法製備氯化高聚物的工藝的製作方法
本發明為提供一個簡易而有效的製備氯化高聚物的方法，即攪拌式、固相氯化法製備氯化高聚物的工藝。
現有製備氯化高聚物的方法主要有溶液法、懸浮法和固相法。溶液法要消耗大量溶劑以及存在回收溶劑、分離產物中殘留溶劑等麻煩手續，要消耗較多的能量和勞力，因而增加生產成本，並有害生產者健康。水相懸浮法較為經濟，為國內外普遍採用的生產方法，但存在著鹽酸對設備的腐蝕及三廢處理等問題。固相法是以氣體氯與固體(粉狀)高聚物(如高密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、懸浮法聚氯乙烯、乳液法聚氯乙烯、聚丙烯等)直接接觸發生氯化反應，因為反應是在幹態下進行，所以本法腐蝕性小、環境汙染少，是一較合理的方法。固相氯化法一般採用流化床工藝，但流化床工藝技術要求高，設備複雜，投資較大。因此，針對上述問題，提出本發明，本發明為一個設備簡單、投資省、操作容易的攪拌式固相氯化法製備氯化高聚物的工藝。
本發明所用的高聚物原料為粉狀體，其粒徑宜小於20目，以100～120目為佳。如粒徑大小相差懸殊，則會使產物氯化程度不均勻，影響質量，粒徑過大，同樣會導致粒子表裡氯化程度更趨不均而影響質量。
所用的氣體氯由液氯氣化而得，把純氯直接通入反應器進行反應，無需以其它惰性氣體稀釋，反應器內壓力維持在±30cm水柱範圍內均可。
本發明的工藝流程圖如附圖所示，反應器〔1〕為一般化工用搪玻璃反應釜，攪拌器〔2〕為另行製造，表面有搪玻璃保護層。攪拌器形式為三層結構攪拌葉構成，底層為螺旋漿形攪拌葉，其作用是使粉狀反應物料翻騰起來，在其上方有兩層框式攪拌葉，其作用是加強攪拌，使物料分散更好，並防止物料粘附釜壁。這三層攪拌葉在軸的垂直方向上互以60°角錯開。攪拌器轉速為90～160轉/分。
氯氣導入管〔3〕從釜蓋伸入釜內，尾氣(HCl、Cl2)由噴射泵〔11〕的作用，從釜蓋上的出口抽出，經含水的HCl吸收槽〔6〕，尾氣中的HCl被吸收(溶解於水中)，餘下氯氣隨噴射泵工作介質進入循環槽〔9〕，唧入釜內再參加反應。吸收槽以軟管與其前後設備連接，吸收槽本身置於一臺適當大小的磅稱〔8〕上，槽身也可設一液位計〔7〕，根據吸收槽的增重情況或液位升漲的速度，可以準確地判斷釜內氯化反應的速度和反應程度。HCl吸收槽和循環槽均有內冷卻蛇管。另設一鹼槽〔12〕以吸收反應開始前被氯氣置換出的含氯空氣。
本發明採用一噴射泵(或其他形式泵)為氯氣循環的動力。噴射泵的工作介質及其壓頭，由另一離心泵〔10〕提供，噴射泵的工作介質可以是水或其他難溶解氯的液體。通過噴射泵的氯氣，其量不大，因此使循環所消耗的能量也不大。流化床工藝用的不是純氯，而是用大量惰性氣體稀釋了的氯氣(Ger Offen 2，262，535;Ger Offen 2，319，044;Ger Offen 2，349，565)，顯然，要使大量的混合氣體循環(回收使用)要消耗較多的能量。
反應器連有簡易的U型壓力計〔5〕，以顯示反應器內的壓力，另由釜蓋插入一玻璃套管，內裝熱電偶〔4〕，套管與反應物料接觸，以量出反應溫度。
如所周知，水相懸浮法氯化時，付產的HCl為水所溶解，形成稀鹽酸，因而具有較嚴重的腐蝕性，因為酸的濃度較低，沒有回收應用的價值，一般要用鹼中和後排放，因此帶來廢液、廢渣的處理問題。本發明工藝系在幹態下進行反應，所以不存在鹽酸對設備的腐蝕問題，連續通入氯氣，不斷導出尾氣。尾氣通過吸收槽，使HCl溶於水中，可以形成濃鹽酸，達到回收利用的目的。
本發明工藝可以把高聚物氯化至任何其他方法所能達到的氯化程度，對於製備高含氯量的氯化高聚物來說，由於付產的HCl被導出反應器外處理，所以不存在如水相懸浮法那樣由於深度氯化而使反應介質鹽酸濃度增高，引起腐蝕性更加嚴重的問題。
實施例1將帶有機械攪拌、溫度計套管，氯氣通入管的500升釜式反應器，HCl吸收槽(附稱重機構)、循環槽(附噴射泵、離心泵)按附圖所示連結起來。將50公斤高密度聚乙烯(GF 7750，遼陽石油化學纖維總公司)投入反應器中，隨後加入1.5公斤氧化鎂、0.5公斤洗衣粉，在升溫的過程中通入氯氣以置換釜內的空氣，當物料溫度達到80℃時，停止置換，將系統改為循環，開始氯化反應。控制反應溫度在80～120℃之間，根據需要，控制HCl吸收槽累積增重在3～18公斤之間，氯含量約為5～25%，停止通氯並降溫出料，氯化產品為白色鬆散顆粒，稱為低氯含量氯化高密度聚乙烯。
實施例2按例1所述反應裝置、投料配比和反應程序，第一段氯化反應維持在80℃進行，控制HCl吸收槽增重14公斤時，氯含量約為20%，隨後將溫度升到130℃進行第二階段反應。當HCl吸收槽累積增重為29公斤時，氯含量約為36%，標誌反應結束。停止通氯並降溫出料，氯化產品為白色、鬆軟的顆粒，稱為氯化高密度聚乙烯彈性體。
實施例3按例1所述反應裝置、投料配比和反應程序，第一段氯化反應維持在80℃進行，控制HCl吸收槽增重30公斤時，氯含量約為37%，隨後將溫度升到110℃進行第二階段反應，當HCl吸收槽累積增重達45公斤時，氯含量約為48%，將溫度升到125℃，進行第三階段氯化反應，當HCl吸收槽累積增重達65～80公斤時，氯含量約為57%～62%，停止通氯並降溫出料，氯化產品為白色鬆散顆粒，稱為高氯含量氯化高密度聚乙烯。
實施例4按例1所述的反應裝置，將50公斤線型低密度聚乙烯(LL1001，02，美國埃克森公司)，1.5公斤氧化鎂，0.5公斤洗衣粉投入反應器裡，按例1、例2、例3的反應條件，可得到低氯含量氯化線型低密度聚乙烯，氯化線型低密度聚乙烯彈性體，高氯含量氯化線型低密度聚乙烯三種氯化產品。
實施例5按例1所述的反應裝置，將65公斤懸浮法聚氯乙烯(XS-6上海天原化工廠)，1.5公斤氧化鎂，0.5公斤洗衣粉投入反應器裡，按例1的置換程序，控制溫度在90～150℃，開始氯化反應，控制HCl吸收槽累積增重達26公斤時，氯含量約為61～65%，停止通氯並降溫出料，產品為白色鬆散顆粒，稱為氯化聚氯乙烯。
實施例6
在裝有機械攪拌、氯氣通入管、溫度計的500毫升玻璃燒瓶裡加入100克聚丙烯(遼陽石油化學纖維總公司)、2克氧化鎂、1克洗衣粉。在升溫的過程中通入氯氣，尾氣導入附有稱重機構的HCl吸收瓶。控制溫度在60～100℃，控制HCl吸收瓶累積增重在12～45克，含氯量約在11～31%之間，停止通氯並降溫出料，產品為白色鬆散顆粒，稱為氯化聚丙烯。
權利要求
1.一種攪拌式固相氯化法製備氯化高聚物的工藝，其特徵是將粉狀高聚物在幹態下與氣體氯在80～130℃之間直接進行反應，氯化反應是在一個帶有特製攪拌器的釜式反應器中進行，尾氣(HCl、Cl2)經HCl吸收槽，氯氣循環裝置後重新進入反應器。
2.權利要求
1中所指粉狀高聚物為高密度聚乙烯，線型低密度聚乙烯，懸浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯，聚丙烯等。
3.權利要求
1中所指攪拌器，特徵為三層結構，底層為螺旋漿形攪拌葉，在其上部有兩層框式攪拌葉，三層攪拌葉互以60°角錯開。攪拌器轉速在90～160轉/分之間。
4.權利要求
1中所指氯氣循環裝置由噴射泵、離心泵、循環槽組成，尾氯經噴射泵抽入循環槽內又唧回反應器重新參加氯化反應。噴射泵的工作介質為水或其他難溶解氯的液體。
5.本氯化工藝中用0.5～5份的洗衣粉為防靜電劑，以0.5～10份的氧化鎂為防粘劑。
專利摘要
本發明為提供一個簡易而有效的攪拌式固相氯化法製備氯化高聚物的工藝，本工藝的特點在於採用粉狀高聚物與氣體氯在幹態下直接反應。無需溶劑或懸浮介質以及稀釋氯氣用的惰性氣體等。設備包括帶有機械攪拌，氯氣通入管的反應器，帶有稱重機構的HCl吸收槽，以及帶有作為氯氣循環動力的噴射泵，提供噴射泵工作壓頭和介質的離心泵的循環裝置。通過測量導出尾氣中所含HCl的量，可隨時控制反應速度和反應程度，副產HCl可形成濃鹽酸回收利用。本工藝設備簡單，操作容易。腐蝕性小，環境汙染小。
文檔編號C08F114/00GK85105998SQ85105998
公開日1987年2月25日 申請日期1985年8月7日
發明者趙斌, 楊亞江, 劉良炎, 魏振華, 屈秀寧, 曾建橋, 朱建一, 王賢超 申請人:湖北省化學研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan