PVC-聚合工艺

1、LOGOPVC 聚合工艺聚合工艺湖北宜化长江公司氯碱事业部湖北宜化长江公司氯碱事业部主讲人：尹主讲人：尹 烁烁TELompany Logo4课程内容课程内容1 2 3 危化品及安全措施危化品及安全措施5聚合工段的设备情况聚合工段的设备情况我厂的聚合工艺我厂的聚合工艺PVC聚合工艺发展史聚合工艺发展史高分子材料简介及应用史高分子材料简介及应用史Company Logo一一.高分子材料及应用史简介高分子材料及应用史简介高分子材料简介高分子材料简介1.1什么是链式聚合反应？什么是链式聚合反应？1.2什么是自由基聚合反应？什么是自由基聚合反应？1.3Company Logo高

2、分子材料简介1.1Company LogoCompany Logo高分子材料的分类：高分子材料的分类：按用途：按用途：塑料、橡胶、纤维、薄膜、粘胶剂和涂料塑料、橡胶、纤维、薄膜、粘胶剂和涂料等。等。按加热后的状态：按加热后的状态： 热塑性塑料热塑性塑料：有聚乙烯（：有聚乙烯（PE ）、聚丙烯（）、聚丙烯（PP ）、聚苯乙烯）、聚苯乙烯（PS ）、聚甲基丙烯酸甲酯（）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗称，俗称有机玻璃有机玻璃 ）、）、聚氯乙烯聚氯乙烯（PVC ）、）、尼龙（尼龙（Nylon )、聚碳酸酯（、聚碳酸酯（PC ）、聚氨酯（）、聚氨酯（PU）、聚四氟）、聚四氟乙烯（特富龙乙烯（特富龙,

3、PTFE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯）、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE)等。等。 按加热后的状态：按加热后的状态： 热固性塑料热固性塑料：酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树：酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯等脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯等 Company Logo直接利用：纤维素造纸，利用蛋白质练丝和鞣革直接利用：纤维素造纸，利用蛋白质练丝和鞣革 人工合成高分子化合物人工合成高分子化合物: 从小分子合成酚醛树脂从小分子合成酚醛树脂 (1907年年) 对天然高分子进行改性：天然橡胶的硫化成功对天然高分子进行改性：天然橡胶的硫化成功

4、(1839年年)和硝酸纤维素和硝酸纤维素的发现的发现(1846年年) 高分子材料应用的发展历史：高分子材料应用的发展历史：Company Logo1920年德国人史道丁格发表了年德国人史道丁格发表了划时代的文献划时代的文献“论聚合论聚合”。他提。他提出了出了“高分子高分子”、“长链大分子长链大分子”的概念。的概念。Company Logo到了五十年代，德国的齐格勒到了五十年代，德国的齐格勒(Ziegler)和意大利的纳塔和意大利的纳塔(Natta)发明了新的催化剂，使乙烯低压发明了新的催化剂，使乙烯低压聚合制备高密度聚乙烯聚合制备高密度聚乙烯(1953)和和丙烯定向聚合制备全同聚丙烯丙烯定向聚

5、合制备全同聚丙烯(1955)实现工业化。实现工业化。 Company Logo一旦高分子学说被确立起来，便有力地促进了高分子合成工业的发展。上一旦高分子学说被确立起来，便有力地促进了高分子合成工业的发展。上世纪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来。世纪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来。醇酸树脂醇酸树脂(1926)聚氯乙稀聚氯乙稀(1928)脲醛树脂脲醛树脂(1929)聚苯乙烯聚苯乙烯(1930)聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(1930)高压聚乙烯高压聚乙烯(1935)聚醋酸乙烯聚醋酸乙烯(1936)丁基橡胶丁基橡胶(1940)涤纶纤维涤纶纤维(1941

6、)聚氨酯聚氨酯(1943)环氧树脂环氧树脂(1947)ABS(1948)Company Logo什么是链式聚合反应？2.2链式聚合链式聚合： 又称链锁又称链锁( (聚合聚合) )反应。在聚合反应过程中，一旦活性反应。在聚合反应过程中，一旦活性中心中心( (自由基或离子自由基或离子) )形成，就可以在很短的时间内，使许多形成，就可以在很短的时间内，使许多单体聚合在一起，形成分子量很大的大分子的反应。单体聚合在一起，形成分子量很大的大分子的反应。 主要包括三个基元反应，即主要包括三个基元反应，即链引发、链增长和链终止链引发、链增长和链终止，有时还伴随有有时还伴随有链转移链转移反应发生。反应发生。

7、按链活性中心的不同，可细分为按链活性中心的不同，可细分为自由基型聚合、阳离自由基型聚合、阳离子型聚合、阴离子型聚合子型聚合、阴离子型聚合和和配位聚合配位聚合四种类型。四种类型。Company Logo 链引发链引发：引发剂分子受热使弱键断裂而分解出初：引发剂分子受热使弱键断裂而分解出初级游离基；级游离基； 链增长链增长：活泼自由基与单体反应产生单体自由基，：活泼自由基与单体反应产生单体自由基，进一步与其他单体分子作用；进一步与其他单体分子作用； 链转移链转移及及链终止链终止：a.向单体链转移向单体链转移形成端基双形成端基双键聚合物；键聚合物；b.向高聚物链转移向高聚物链转移形成支链或交联聚合形

8、成支链或交联聚合物；物；c.偶合链终止偶合链终止形成形成“尾尾相连尾尾相连”聚合物。聚合物。d.歧歧化终止化终止形成端基双键聚合物。形成端基双键聚合物。Company Logo自由基自由基：在适当条件下，化合物的价键有：在适当条件下，化合物的价键有均裂均裂和和异裂异裂两种两种形式。均裂时，共价键上一对电子分属于两个基团，这种形式。均裂时，共价键上一对电子分属于两个基团，这种带独电子的基团呈中性，称做自由基或游离基。带独电子的基团呈中性，称做自由基或游离基。什么是自由基聚合反应？2.3Company Logo异裂时，共价键上异裂时，共价键上对电子全部归属于某一基团，形成阴离对电子全部归属于某一基

9、团，形成阴离子或负离子；另一个是缺电子的基团，称做阳离子或正离子。子或负离子；另一个是缺电子的基团，称做阳离子或正离子。Company Logo链引发：链引发：自由基自由基产生产生 热均裂热均裂 光光 照照 氧化还原反应氧化还原反应 高能粒子辐射高能粒子辐射 R-OCO-O-O-COO-R 2R-O +2CO2Company Logo链增长：链增长：自由基加成反应自由基加成反应 Company Logo链转移：链转移：自由基转移反应自由基转移反应向单体向单体.RR.+ RRR+R+=CH2CHX+X. CHCH2XCHCH2C=. CH2XCHCHX=+HC. CH3XCompany Logo

10、链终止：链终止：自由基偶合反应自由基偶合反应 RCH2CH. X+X. CH CH2RXCHCH2RRCH2CHXCompany LogoPVC聚合总反应：聚合总反应：大多数聚氯乙烯为直链，但由于向高聚物发生大多数聚氯乙烯为直链，但由于向高聚物发生链转移，形成支链或交联聚氯乙烯。链转移，形成支链或交联聚氯乙烯。反应方程式：反应方程式：nCH2=CHCl-CH2-CHCl-nCompany Logo二二.PVC聚合工艺发展史聚合工艺发展史PVC是如何发现的？2.1PVC生产有哪些聚合工艺？2.3PVC生产的发展史？2.2Company LogoHenri Victor Regnault 和和Eu

11、gen Baumann分别在分别在1835年年和和1872年年发现了氯乙烯的自聚现象。发现了氯乙烯的自聚现象。 PVC是如何发现的？2.1Company LogoPVC生产的发展史？2.2 1912年年德国人德国人 Fritz Klatte合成了合成了PVC，但没有开发出产品。，但没有开发出产品。 1926年年，美国，美国 B.F. Goodrich 公司的公司的 Waldo Semon 合成了合成了PVC并在美国申请了专利。并在美国申请了专利。 1931年年，德国法本公司开始用乳液法生产，德国法本公司开始用乳液法生产PVC。 1941年年，美国开始采用悬浮法生产，美国开始采用悬浮法生产PVC

12、。艰难的启蒙阶段艰难的启蒙阶段Company Logo高速发展成熟迈进启蒙阶段20世纪上页，乙炔世纪上页，乙炔电石法制氯乙烯单电石法制氯乙烯单体。（体。（利用煤炭利用煤炭）聚合路线：聚合路线：处于摸处于摸索阶段索阶段。用途：电线电缆用途：电线电缆20世纪中期，乙烯世纪中期，乙烯氧氯化法制氯乙烯氧氯化法制氯乙烯单体。（单体。（利用石油利用石油）聚合路线：聚合路线：确定了确定了悬浮法为主。悬浮法为主。用途：建筑市场需用途：建筑市场需求。求。20世纪世纪80年代以来年代以来，多种方法制单体。多种方法制单体。聚合路线：聚合路线：采用多种采用多种方法，但依然以悬浮方法，但依然以悬浮法为主法为主。用途：硬

13、制品（板材用途：硬制品（板材、管材、型材），软、管材、型材），软制品（电线、软管、制品（电线、软管、薄膜）薄膜）Company LogoPVC生产有哪些聚合工艺？2.3四大方法：四大方法：悬浮法、本体法、乳液法（含微悬浮聚合）、溶液聚合悬浮法、本体法、乳液法（含微悬浮聚合）、溶液聚合项目项目悬浮聚合悬浮聚合本体聚合本体聚合溶液聚合溶液聚合乳液聚合乳液聚合配方组成配方组成单体、引发剂、单体、引发剂、分散剂、水分散剂、水单体、引发剂单体、引发剂单体、引发单体、引发剂、剂、溶剂溶剂单体、引发剂、单体、引发剂、乳化剂、水乳化剂、水聚合场所聚合场所单体液滴内单体液滴内本体内本体内溶剂内溶剂内束胶和乳胶粒

14、内束胶和乳胶粒内温度控制温度控制容易容易困难困难容易容易容易容易聚合速率聚合速率较大较大中等中等小小大大分子量控制分子量控制较困难较困难困难困难容易容易容易容易生产特征生产特征间歇生产间歇生产间歇操作间歇操作可连续生产可连续生产可连续生产可连续生产产物特性及产物特性及主要用途主要用途适合于注塑或适合于注塑或挤塑树脂挤塑树脂聚合物纯净、聚合物纯净、硬质注塑品硬质注塑品涂料、黏合涂料、黏合剂剂糊树脂糊树脂Company Logo三三.我厂的聚合工艺我厂的聚合工艺我厂聚合工艺简介及特点我厂聚合工艺简介及特点3.1聚合工段各岗位介绍聚合工段各岗位介绍3.2各类助剂与工艺指标各类助剂与工艺指标3.4工艺

15、流程介绍工艺流程介绍3.3Company Logo我厂采用的是我厂采用的是悬浮聚合悬浮聚合工艺。工艺。悬浮聚合：悬浮聚合：在强烈搅拌下，溶解有引发剂的在强烈搅拌下，溶解有引发剂的单体单体以液滴状悬浮于水中的聚合，体系主要由单体、以液滴状悬浮于水中的聚合，体系主要由单体、引发剂、水和分散剂四组分组成引发剂、水和分散剂四组分组成 。我厂聚合工艺简介及特点3.1特点：特点：不可逆、放热、体积缩小、各种助剂。不可逆、放热、体积缩小、各种助剂。Company Logo聚合工段各岗位介绍3.2聚合聚合干燥干燥包装包装三大岗位：三大岗位：Company Logov将氯乙烯工段送来的精氯乙烯在一定的温度和将氯

16、乙烯工段送来的精氯乙烯在一定的温度和压力下，加入适量的助剂，经过聚合反应生成压力下，加入适量的助剂，经过聚合反应生成聚氯乙烯。未反应完的氯乙烯经回收处理后循聚氯乙烯。未反应完的氯乙烯经回收处理后循环使用。聚氯乙烯浆料在一定的温度和压力下，环使用。聚氯乙烯浆料在一定的温度和压力下，经过汽提塔汽提除去聚氯乙烯浆料中残留的氯经过汽提塔汽提除去聚氯乙烯浆料中残留的氯乙烯后送往离心干燥岗位，同时将氯乙烯回收。乙烯后送往离心干燥岗位，同时将氯乙烯回收。1、聚合岗位任务、聚合岗位任务Company Logov 将聚合中控岗位送来的将聚合中控岗位送来的PVCPVC浆料经离心干燥后浆料经离心干燥后送入包装岗位。

17、送入包装岗位。2、干燥岗位任务、干燥岗位任务v将离心干燥岗位送过来的将离心干燥岗位送过来的PVCPVC颗粒按包装要求颗粒按包装要求包装，并分批次将包装，并分批次将PVCPVC堆放到堆放到PVCPVC成品库。成品库。3、包装岗位任务、包装岗位任务Company Logo如何学习聚合工艺及设备如何学习聚合工艺及设备传质（物料的传送）传质（物料的传送）核心核心传热（传热（能量的传递能量的传递） 物料平衡物料平衡 能量守恒能量守恒工艺流程介绍3.3Company Logo 配方设定配方设定涂壁涂壁涂后冲洗涂后冲洗加缓冲剂加缓冲剂加水和加水和单体单体混合调整混合调整加分散剂加分散剂A A加分散剂加分散剂

18、B B混合混合调整调整加引发剂加引发剂反应监测反应监测终止反应终止反应 出料出料 回收回收 汽提汽提 回收回收 离心干燥离心干燥1.1.聚合岗位方框流程图聚合岗位方框流程图Company Logo单体和水单元流程图单体和水单元流程图Company Logo助剂及聚合单元流程图助剂及聚合单元流程图Company LogoCompany Logo气提单元流程图气提单元流程图Company Logo回收单元流程图回收单元流程图Company Logo废水单元流程图废水单元流程图Company Logo聚合反应监控点聚合反应监控点v釜温，釜压，搅拌功率，冷冻水进口、出口温度，釜温，釜压，搅拌功率，冷冻

19、水进口、出口温度，夹套、挡板水流量，顶部、底部注入水。夹套、挡板水流量，顶部、底部注入水。Company Logo2.2.干燥岗位方框流程图（老系统）干燥岗位方框流程图（老系统） 汽提汽提TK-2G/4G1#-3#号离心机号离心机1#-3#螺旋输送器螺旋输送器气流干燥塔（气流干燥塔（1#风机）风机）一级一级旋风分离器旋风分离器4#螺旋输送器螺旋输送器旋流干燥塔旋流干燥塔3#旋风分离器旋风分离器 钢性叶轮钢性叶轮5#-8#振动筛振动筛 旋转旋转给料器给料器1#、2#罗茨机罗茨机AB料仓料仓电子称电子称放料斗放料斗放料夹放料夹皮带输送机皮带输送机缝包、码包缝包、码包一一级旋风级旋风二级旋风分离器二

20、级旋风分离器2#旋风分离器料斗旋风分离器料斗定时下放定时下放Company Logo2.2.干燥岗位方框流程图（新系统）干燥岗位方框流程图（新系统）方框图方框图:汽提汽提TK-2G/4G4#5#离心机离心机6#-8#螺旋输送器螺旋输送器气流干燥塔（经气流干燥塔（经3#风风机）机）旋流干燥塔旋流干燥塔V06（经引风机）（经引风机） 钢性钢性叶轮叶轮1#-4#振动筛振动筛旋转给料器旋转给料器3#4#罗罗茨茨AB料仓料仓电子称电子称放料斗放料斗放料夹放料夹皮带输送机皮带输送机缝包、码包缝包、码包 Company Logo旋流干燥工艺流程图（老系统）旋流干燥工艺流程图（老系统）Company Logo

21、旋风干燥工艺流程图（新系统）旋风干燥工艺流程图（新系统）Company Logo各类助剂与工艺指标3.41. 1. 涂壁剂（涂壁剂（意大利黄意大利黄） 作用：作用：防止粘釜，保证聚合釜的传热效果，减少清釜次数防止粘釜，保证聚合釜的传热效果，减少清釜次数2. 2. 缓冲剂（缓冲剂（碳酸氢铵碳酸氢铵） 作用：作用：保证聚合反应体系呈中性保证聚合反应体系呈中性3. 3. 分散剂（分散剂（72.5%,88%72.5%,88%的的PVAPVA） 作用：作用：稳定由搅拌形成的单体油滴，并阻止油滴相互聚集或合并稳定由搅拌形成的单体油滴，并阻止油滴相互聚集或合并4. 4. 引发剂（引发剂（EHPEHP,CNP

22、,CNP） 作用：作用：能在较低温度下提供自由基来引发氯乙烯加成反应能在较低温度下提供自由基来引发氯乙烯加成反应 5. 5. 终止剂（终止剂（ATSCATSC，NONO） 作用：作用：终止反应和调整聚合反应速率终止反应和调整聚合反应速率6. 6. 阻聚剂（阻聚剂（壬基苯酚壬基苯酚） 作用：作用：防止回收单体自聚防止回收单体自聚各各类类助助剂剂Company Logo分散剂的作用机理分散剂的作用机理Company Logo1. 1. 按种类：按种类：温度、压力、液位、浓度温度、压力、液位、浓度2. 2. 按级别：按级别：班组级、片区级、事业部级班组级、片区级、事业部级工工艺艺指指标标序号序号概念名称概念名称内容内容1抓好四个环节抓好四个环节聚合釜环节聚合釜环节、汽提环节汽提环节、回收环节回收环节和和助剂环节助剂环节2监控三个温度、二监控三个温度、二个流量、一个个流量、一个压力、压力、冷库温度、聚合釜温度、冷冻水温度、冷冻水冷库温度、聚合釜温度、冷冻水温度、冷冻水流量、注入水流量、聚合釜压力流量、注入水流量、聚合釜压力3控制一个温度、一控制一个温度、一个压力个压力反应温度、反应压力反应温度、反应压力4实现两个目标实现两个目标PVC粘数合格率粘数合格率100%，聚合釜超压次数，聚合釜超压次数0次次Company Lo