專利名稱：一種生產(chǎn)懸浮法聚氯乙烯的聚合反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚氯乙烯的反應(yīng)器，具體地說，涉及以氯乙烯(VC)為單體，以水為介質(zhì)，在催化劑作用下，通過懸浮法，將氯乙烯單體聚合成聚氯乙烯的反應(yīng)器，特別涉及聚合反應(yīng)器中的攪拌裝置和設(shè)置在反應(yīng)器中的擋板。
背景技術(shù)：
氯乙烯單體的懸浮法聚合反應(yīng)為一種復(fù)雜反應(yīng)，所謂懸浮法PVC生產(chǎn)是指溶有引發(fā)劑的氯乙烯單體(VCM)，攪拌作用下在水中分散成液滴狀，并懸浮于水中進(jìn)行聚合。在水中溶有分散劑，使VCM能均勻而穩(wěn)定地懸浮分散于水相中，并防止聚合過程中聚合物——單體粒子粘并。
不溶于水的單體和水在一起，在攪拌作用下，經(jīng)液液分散，單體呈液滴狀分散相，懸浮在分散介質(zhì)水中。在攪拌作用下液滴可以繼續(xù)分散成小液滴，也可以凝并成大液滴。到一定時候，分散和凝并構(gòu)成動態(tài)平衡，液滴平均直徑趨向一定數(shù)值，分散劑的存在將使體系的表面張力降低，有利于液滴的分散，同時由于分散劑有一定保膠功能，也可防止一定轉(zhuǎn)化率下聚合物——單體粒子的粘結(jié)。液滴和以后聚合物粒子的大小與攪拌強度、分散劑組合等有關(guān)。
氯乙烯懸浮聚合除了遵循懸浮聚合的一般規(guī)律外，還具有沉淀聚合的特征，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(nèi)部多孔的疏松樹脂，這與顆粒表面分散劑皮膜強度和性質(zhì)有關(guān)。在聚氯乙烯后加工過程中，常配有增塑劑、熱穩(wěn)定劑以及其它多種助劑。為了便于增塑劑的吸收、樹脂的塑化和改進(jìn)制品的性能，各國都競相開發(fā)適應(yīng)需要的PVC新品種。除了分散劑的選擇和復(fù)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(yīng)工程中的另一條主線，也是各國有關(guān)專利的主要內(nèi)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(guān)性質(zhì)。在聚合釜內(nèi)，設(shè)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(yīng)器中的混合狀態(tài)將直接影響聚合反應(yīng)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，對于不同容積的聚合反應(yīng)器，應(yīng)當(dāng)具有特定結(jié)構(gòu)的攪拌裝置和擋板，設(shè)計一種能夠?qū)Ψ磻?yīng)物料進(jìn)行充分混合的氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)器已成為眾多科學(xué)家所追求的目標(biāo)。
國內(nèi)從上世紀(jì)70年代末引進(jìn)過日本127米3反應(yīng)釜，僅用一塊直立平板作擋板，擋板系數(shù)低，解決不了攪拌時的固體旋轉(zhuǎn)部。70年代起也有自主開發(fā)的30米3釜，采用8根內(nèi)冷管作擋板，有利于傳熱，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，釜內(nèi)構(gòu)件太多，對清釜與防粘釜技術(shù)應(yīng)用帶來困難。80年代末曾引進(jìn)美國70米3釜，采用4根內(nèi)冷管，一則釜太小，其次，內(nèi)冷管也多，仍難以實現(xiàn)清潔釜的要求，因此，開發(fā)研究一種能夠適用于容積120～140米3的氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)器，是產(chǎn)業(yè)部門十分期望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題之一是公開一種生產(chǎn)懸浮法聚氯乙烯的聚合反應(yīng)器，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不能用于容積為120～140米3的氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)缺陷；本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題之二是提供一種懸浮法聚氯乙烯的生產(chǎn)方法。
為了能夠使反應(yīng)器能夠適用于容積為120～140米3的氯乙烯懸浮聚合，本發(fā)明對傳統(tǒng)的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，包括攪拌裝置和擋板進(jìn)行了全面的優(yōu)化調(diào)整，該反應(yīng)器包括一個頂部設(shè)有物料入口、底部設(shè)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，本發(fā)明采用的攪拌裝置包括一個軸向安裝在反應(yīng)器中的攪拌軸和設(shè)置在攪拌軸上的三層斜槳式攪拌槳，每層攪拌槳設(shè)有三個圓弧形且與攪拌軸具有夾角α的槳葉；設(shè)置在壓力容器外的外冷卻盤管；垂直設(shè)置在壓力容器內(nèi)的且與反應(yīng)器內(nèi)壁留有間隙δ的兩根內(nèi)冷管，其上端與壓力容器上部的冷卻介質(zhì)入口相連接，其下端與壓力容器下部的冷卻介質(zhì)出口相連接，所述內(nèi)冷管兼作擋板，該內(nèi)冷管的直徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的0.04～0.07倍，本發(fā)明將內(nèi)冷管兼作擋板，既減小系統(tǒng)阻力，節(jié)省能耗，同時又能夠強化傳熱效果。
本發(fā)明采用兩根內(nèi)冷管和所說的攪拌裝置的組合，能夠同時產(chǎn)生徑向流動和軸向流動。將得到最佳的剪切力和循環(huán)次數(shù)，生產(chǎn)的聚氯乙烯樹脂，其粒徑分布最適合后加工的生產(chǎn)。
由于本發(fā)明全面調(diào)整了反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，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(yīng)物料迅速有效地分散，顆粒分布均勻，由于局部不均勻區(qū)消失，整個反應(yīng)空間得到更有效的利用，提高反應(yīng)器的生產(chǎn)強度，降低了物耗和能耗。


圖1為本發(fā)明的反應(yīng)器的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中的A---A向示意圖。
具體實施例方式
見圖1和圖2，本發(fā)明的聚合反應(yīng)器包括一個頂部設(shè)有物料入口2、底部設(shè)有出料口3的圓筒形立式壓力容器1，圓筒形立式壓力容器1的容積為120～140米3，高度與內(nèi)徑的比例為高度∶內(nèi)徑＝10.4～0.6；一個軸向安裝在所述的壓力容器1中的攪拌裝置，本發(fā)明采用的攪拌裝置包括一個軸向安裝在反應(yīng)器1中的攪拌軸4和設(shè)置在攪拌軸4上的三層斜槳式攪拌槳，每層攪拌槳設(shè)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(yīng)器1的內(nèi)徑的0.4～0.6；設(shè)置在壓力容器外的外冷卻盤管6；垂直設(shè)置在壓力容器內(nèi)的且與反應(yīng)器內(nèi)壁留有間隙δ的兩根內(nèi)冷管7，其上端與壓力容器1上部的冷卻介質(zhì)入口8相連接，其下端與壓力容器1下部的冷卻介質(zhì)出口9相連接，所述內(nèi)冷管7兼作擋板，該內(nèi)冷管7的直徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的0.04～0.07，間隙δ為反應(yīng)器1的內(nèi)徑的4.8～8.0％，本發(fā)明將內(nèi)冷管兼作擋板，既減小系統(tǒng)阻力，節(jié)省能耗，同時又能夠強化傳熱效果；懸浮法聚氯乙烯即可在上述的反應(yīng)器中，在反應(yīng)溫度為50～65℃，反應(yīng)壓力為0.7～1.3MPa的條件下進(jìn)行，將氯乙烯單體，分散劑、助劑、水及催化劑等從反應(yīng)器1上部的物料入口2加入反應(yīng)器1，反應(yīng)產(chǎn)物通過出口3引出。其具體的工藝步驟和工藝條件在許多專利以及有關(guān)的文獻(xiàn)中已經(jīng)有公開的報道。分散劑、助劑和催化劑等也在許多文獻(xiàn)中有報道。
采用上述的方法懸浮法制備聚氯乙烯，由于攪拌裝置的合理設(shè)計，擋板與攪拌裝置之間的匹配、協(xié)調(diào)，不僅使混合時間縮短，顆粒懸浮，而且更為重要的是，反應(yīng)器中組分分布、相分布更為符合反應(yīng)的需要。在相近于工業(yè)生產(chǎn)條件的0.25～0.35米3的規(guī)模的生產(chǎn)中，本發(fā)明獲得了良好效果，所制備的聚氯乙烯其粒經(jīng)分布最適合后加工的生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種懸浮法制備聚氯乙烯的聚合反應(yīng)器，包括一個頂部設(shè)有物料入口(2)、底部設(shè)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(shè)置在壓力容器外的外冷卻盤管(6)；其特征在于還包括垂直設(shè)置在壓力容器(1)內(nèi)的且與反應(yīng)器內(nèi)壁留有間隙δ的兩根內(nèi)冷管(7)，其上端與壓力容器上部的冷卻介質(zhì)入口(8)相連接，其下端與壓力容器1下部的冷卻介質(zhì)出口(9)相連接；所說的攪拌裝置包括一個軸向安裝在反應(yīng)器(1)中的攪拌軸(4)和設(shè)置在攪拌軸(4)上的三層斜槳式攪拌槳，每層攪拌槳設(shè)有三個圓弧形且與攪拌軸(4)具有夾角α的槳葉(5)；圓筒形立式壓力容器(1)的容積為120～140米3，高度與內(nèi)徑的比例為高度∶內(nèi)徑＝1∶0.4～0.6。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合反應(yīng)器，其特征在于，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(yīng)器(1)的內(nèi)徑的0.4～0.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合反應(yīng)器，其特征在于，內(nèi)冷管(7)的直徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的0.04～0.07。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合反應(yīng)器，其特征在于，間隙δ為反應(yīng)器(1)的內(nèi)徑的4.8～8.0％。
5.一種懸浮法聚氯乙烯的生產(chǎn)方法，其特征在于該方法包括在權(quán)利要求1～4任一所述的反應(yīng)器中，氯乙烯單體，分散劑、助劑、水在催化劑的存在下的聚合反應(yīng)步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種懸浮法聚氯乙烯的生產(chǎn)方法和聚合反應(yīng)器。本發(fā)明采用兩根內(nèi)冷管和攪拌裝置的組合，能夠同時產(chǎn)生徑向流動和軸向流動，能夠得到最佳的剪切力和循環(huán)次數(shù)，生產(chǎn)的聚氯乙烯樹脂，其粒經(jīng)分布最適合后加工的生產(chǎn)。由于本發(fā)明全面調(diào)整了反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，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(yīng)物料迅速有效地分散，顆粒分布均勻，由于局部不均勻區(qū)消失，整個反應(yīng)空間得到更有效的利用，提高反應(yīng)器的生產(chǎn)強度，降低了物耗和能耗。使產(chǎn)品最適合后加工的生產(chǎn)。
文檔編號C08F2/12GK1757657SQ20051003108
公開日2006年4月12日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者岳群, 王勤獲, 陳江, 吳文雄, 高衛(wèi)平, 陳鳳飛, 施宏標(biāo), 宋忠輝, 張利明, 沈龍 申請人:上海氯堿化工股份有限公司