1、.,1,PVC 聚合工藝,湖北宜化長江公司氯堿事業(yè)部,主講人：尹 爍,TEL.,2,課程內(nèi)容,聚合工段的設(shè)備情況,我廠的聚合工藝,PVC聚合工藝發(fā)展史,高分子材料簡介及應(yīng)用史,.,3,一.高分子材料及應(yīng)用史簡介,高分子材料簡介,1.1,什么是鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)？,1.2,什么是自由基聚合反應(yīng)？,1.3,.,4,高分子材料簡介,1.1,.,5,.,6,高分子材料的分類：,按用途：塑料、橡膠、纖維、薄膜、粘膠劑和涂料等。,按加熱后的狀態(tài)： 熱塑性塑料：有聚乙烯（PE ）、聚丙烯（PP ）、聚苯乙烯（PS ）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗稱有機(jī)玻璃 ）、聚氯乙烯（PVC ）、尼

2、龍（Nylon )、聚碳酸酯（PC ）、聚氨酯（PU）、聚四氟乙烯（特富龍, PTFE）、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE)等。,按加熱后的狀態(tài)： 熱固性塑料：酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚氨酯等,.,7,直接利用：纖維素造紙，利用蛋白質(zhì)練絲和鞣革,人工合成高分子化合物: 從小分子合成酚醛樹脂 (1907年),對天然高分子進(jìn)行改性：天然橡膠的硫化成功(1839年)和硝酸纖維素的發(fā)現(xiàn)(1846年),高分子材料應(yīng)用的發(fā)展歷史：,.,8,1920年德國人史道丁格發(fā)表了劃時(shí)代的文獻(xiàn)“論聚合”。他提出了“高分子”、“長鏈大分子”的概念。,.,9,到了五十

3、年代，德國的齊格勒(Ziegler)和意大利的納塔(Natta)發(fā)明了新的催化劑，使乙烯低壓聚合制備高密度聚乙烯(1953)和丙烯定向聚合制備全同聚丙烯(1955)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。,.,10,一旦高分子學(xué)說被確立起來，便有力地促進(jìn)了高分子合成工業(yè)的發(fā)展。上世紀(jì)的二十年代末和三四十年代，大量重要的新聚合物被合成出來。,醇酸樹脂(1926),聚氯乙稀(1928),脲醛樹脂(1929),聚苯乙烯(1930),聚甲基丙烯酸甲酯(1930),高壓聚乙烯(1935),聚醋酸乙烯(1936),丁基橡膠(1940),滌綸纖維(1941),聚氨酯(1943),環(huán)氧樹脂(1947),ABS(1948),.,11,什么

4、是鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)？,2.2,鏈?zhǔn)骄酆希?又稱鏈鎖(聚合)反應(yīng)。在聚合反應(yīng)過程中，一旦活性中心(自由基或離子)形成，就可以在很短的時(shí)間內(nèi)，使許多單體聚合在一起，形成分子量很大的大分子的反應(yīng)。 主要包括三個(gè)基元反應(yīng)，即鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止，有時(shí)還伴隨有鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)發(fā)生。 按鏈活性中心的不同，可細(xì)分為自由基型聚合、陽離子型聚合、陰離子型聚合和配位聚合四種類型。,.,12,鏈引發(fā)：引發(fā)劑分子受熱使弱鍵斷裂而分解出初級游離基； 鏈增長：活潑自由基與單體反應(yīng)產(chǎn)生單體自由基，進(jìn)一步與其他單體分子作用； 鏈轉(zhuǎn)移及鏈終止：a.向單體鏈轉(zhuǎn)移形成端基雙鍵聚合物；b.向高聚物鏈轉(zhuǎn)移形成支鏈或交聯(lián)聚合物；c.偶合鏈終止形

5、成“尾尾相連”聚合物。d.歧化終止形成端基雙鍵聚合物。,.,13,自由基：在適當(dāng)條件下，化合物的價(jià)鍵有均裂和異裂兩種形式。均裂時(shí)，共價(jià)鍵上一對電子分屬于兩個(gè)基團(tuán)，這種帶獨(dú)電子的基團(tuán)呈中性，稱做自由基或游離基。,什么是自由基聚合反應(yīng)？,2.3,.,14,異裂時(shí)，共價(jià)鍵上對電子全部歸屬于某一基團(tuán)，形成陰離子或負(fù)離子；另一個(gè)是缺電子的基團(tuán)，稱做陽離子或正離子。,.,15,鏈引發(fā)：自由基產(chǎn)生,熱均裂,光 照 氧化還原反應(yīng) 高能粒子輻射,.,16,鏈增長：自由基加成反應(yīng),.,17,鏈轉(zhuǎn)移：自由基轉(zhuǎn)移反應(yīng)向單體,.,18,鏈終止：自由基偶合反應(yīng),.,19,PVC聚合總反應(yīng)：,大多數(shù)聚氯乙烯為直鏈，但由于向

6、高聚物發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移，形成支鏈或交聯(lián)聚氯乙烯。,反應(yīng)方程式：nCH2=CHCl-CH2-CHCl-n,.,20,二.PVC聚合工藝發(fā)展史,PVC是如何發(fā)現(xiàn)的？,2.1,PVC生產(chǎn)有哪些聚合工藝？,2.3,PVC生產(chǎn)的發(fā)展史？,2.2,.,21,Henri Victor Regnault 和Eugen Baumann分別在1835年 和1872年發(fā)現(xiàn)了氯乙烯的自聚現(xiàn)象。,PVC是如何發(fā)現(xiàn)的？,2.1,.,22,PVC生產(chǎn)的發(fā)展史？,2.2,1912年德國人 Fritz Klatte合成了PVC，但沒有開發(fā)出產(chǎn)品。,1926年，美國 B.F. Goodrich 公司的 Waldo Semon 合成了P

7、VC并在美國申請了專利。,1931年，德國法本公司開始用乳液法生產(chǎn)PVC。,1941年，美國開始采用懸浮法生產(chǎn)PVC。,艱難的啟蒙階段,.,23,高速發(fā)展,成熟邁進(jìn),20世紀(jì)中期，乙烯氧氯化法制氯乙烯單體。（利用石油） 聚合路線：確定了懸浮法為主。 用途：建筑市場需求。,20世紀(jì)80年代以來，多種方法制單體。 聚合路線：采用多種方法，但依然以懸浮法為主。 用途：硬制品（板材、管材、型材），軟制品（電線、軟管、薄膜）,.,24,PVC生產(chǎn)有哪些聚合工藝？,2.3,四大方法：懸浮法、本體法、乳液法（含微懸浮聚合）、溶液聚合,.,25,三.我廠的聚合工藝,我廠聚合工藝簡介及特點(diǎn),3.1,聚合工段各崗

8、位介紹,3.2,各類助劑與工藝指標(biāo),3.4,工藝流程介紹,3.3,.,26,我廠采用的是懸浮聚合工藝。,懸浮聚合：在強(qiáng)烈攪拌下，溶解有引發(fā)劑的單體以液滴狀懸浮于水中的聚合，體系主要由單體、引發(fā)劑、水和分散劑四組分組成 。,我廠聚合工藝簡介及特點(diǎn),3.1,特點(diǎn)：不可逆、放熱、體積縮小、各種助劑。,.,27,聚合工段各崗位介紹,3.2,聚合,干燥,包裝,三大崗位：,.,28,將氯乙烯工段送來的精氯乙烯在一定的溫度和壓力下，加入適量的助劑，經(jīng)過聚合反應(yīng)生成聚氯乙烯。未反應(yīng)完的氯乙烯經(jīng)回收處理后循環(huán)使用。聚氯乙烯漿料在一定的溫度和壓力下，經(jīng)過汽提塔汽提除去聚氯乙烯漿料中殘留的氯乙烯后送往離心干燥崗位，

9、同時(shí)將氯乙烯回收。,1、聚合崗位任務(wù),.,29,將聚合中控崗位送來的PVC漿料經(jīng)離心干燥后送入包裝崗位。,2、干燥崗位任務(wù),將離心干燥崗位送過來的PVC顆粒按包裝要求包裝，并分批次將PVC堆放到PVC成品庫。,3、包裝崗位任務(wù),.,30,如何學(xué)習(xí)聚合工藝及設(shè)備,傳質(zhì)（物料的傳送）,核心,傳熱（能量的傳遞）,物料平衡,能量守恒,工藝流程介紹,3.3,.,31,配方設(shè)定涂壁涂后沖洗加緩沖劑加水和單體混合調(diào)整加分散劑A加分散劑B混合調(diào)整加引發(fā)劑反應(yīng)監(jiān)測終止反應(yīng) 出料 回收 汽提 回收 離心干燥,1.聚合崗位方框流程圖,.,32,單體和水單元流程圖,.,33,助劑及聚合單元流程圖,.,34,.,35,

10、氣提單元流程圖,.,36,回收單元流程圖,.,37,廢水單元流程圖,.,38,聚合反應(yīng)監(jiān)控點(diǎn),釜溫，釜壓，攪拌功率，冷凍水進(jìn)口、出口溫度，夾套、擋板水流量，頂部、底部注入水。,.,39,2.干燥崗位方框流程圖（老系統(tǒng)）,汽提TK-2G/4G1#-3#號離心機(jī)1#-3#螺旋輸送器氣流干燥塔（1#風(fēng)機(jī)）一級旋風(fēng)分離器4#螺旋輸送器旋流干燥塔3#旋風(fēng)分離器 鋼性葉輪5#-8#振動篩 旋轉(zhuǎn)給料器1#、2#羅茨機(jī)AB料倉電子稱放料斗放料夾皮帶輸送機(jī)縫包、碼包一級旋風(fēng)二級旋風(fēng)分離器2#旋風(fēng)分離器料斗定時(shí)下放,.,40,2.干燥崗位方框流程圖（新系統(tǒng)）,方框圖:汽提TK-2G/4G4#5#離心機(jī)6#-8#螺

11、旋輸送器氣流干燥塔（經(jīng)3#風(fēng)機(jī)）旋流干燥塔V06（經(jīng)引風(fēng)機(jī)） 鋼性葉輪1#-4#振動篩旋轉(zhuǎn)給料器3#4#羅茨AB料倉電子稱放料斗放料夾皮帶輸送機(jī)縫包、碼包,.,41,旋流干燥工藝流程圖（老系統(tǒng)）,.,42,旋風(fēng)干燥工藝流程圖（新系統(tǒng)）,.,43,各類助劑與工藝指標(biāo),3.4,1. 涂壁劑（意大利黃） 作用：防止粘釜，保證聚合釜的傳熱效果，減少清釜次數(shù) 2. 緩沖劑（碳酸氫銨） 作用：保證聚合反應(yīng)體系呈中性 3. 分散劑（72.5%,88%的PVA） 作用：穩(wěn)定由攪拌形成的單體油滴，并阻止油滴相互聚集或合并 4. 引發(fā)劑（EHP,CNP） 作用：能在較低溫度下提供自由基來引發(fā)氯乙烯加成反應(yīng) 5.

12、終止劑（ATSC，NO） 作用：終止反應(yīng)和調(diào)整聚合反應(yīng)速率 6. 阻聚劑（壬基苯酚） 作用：防止回收單體自聚,各類助劑,.,44,分散劑的作用機(jī)理,.,45,1. 按種類：溫度、壓力、液位、濃度 2. 按級別：班組級、片區(qū)級、事業(yè)部級,工藝指標(biāo),.,46,四. 聚合工段設(shè)備介紹,1.按狀態(tài)分為靜止設(shè)備和運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備,靜止設(shè)備：儲槽、配制槽、進(jìn)料槽、氣提塔、冷凝器、過濾器、分離器、料倉、料斗等,運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備：泵類、壓縮機(jī)類、攪拌槳、螺旋輸送器、星型加料器 、 振動篩、鼓風(fēng)機(jī)、臥式卸料離心機(jī),.,47,典型設(shè)備介紹：聚合釜,.,48,.,49,.,50,.,51,2.汽提塔加料槽,.,52,五. ?；芳鞍踩胧?聚合工段危化品介紹,5.1,聚合工段安全措施,5.2,.,53,聚合工段?；罚篤CM、乙二醇、NO、 ATSC、 EHP、對壬基苯酚,聚合工段危