Технология полимеров
Производство поливинилхлорида в суспензии
жүктеу/скачать 7 Mb. Pdf көрінісі
|
| Производство поливинилхлорида в суспензии.
Большая часть ПВХ производится суспензионным методом, обеспечивающим высо- кое качество полимера (со сравнительно узким молекулярно-массовым распределением) и хорошее регулирование температурного режима процесса (отклонение температуры не превышает 0,5 °С). Отвод теп- лоты реакции (91,6 кДж/моль) осуществляется через дисперсионную среду (водную фазу), в которой диспергируют жидкий винилхлорид в присутствии гидрофильных защитных коллоидов (стабилизаторов суспензии). Винилхлорид в водной фазе находится в виде отдельных капель, в которых и происходит его полимеризация. Сначала в каждой капле возникают первичные частицы, набухшие в мономере, которые по ме- ре увеличения их числа агрегируются (слипаются). Такая картина на- блюдается при конверсии винилхлорида до 20–30 %. По мере даль- нейшего расходования мономера и завершения полимеризации обра- зующиеся частицы начинают уплотняться с образованием пористых микроблоков, в конечном итоге превращающихся в монолитные твер- дые микроблоки. Суспензионный ПВХ получают по полунепрерывной схеме: ста- дия полимеризации – периодический процесс, а последующие опера- ции проводятся непрерывно. В качестве инициаторов применяют рас- творимые в мономере динитрил азобисизомасляной кислоты, пероксид лаурила, пероксидикарбонаты и др. Некоторые пероксидикарбонаты ускоряют процесс полимеризации винилхлорида в 2–3 раза. Наиболее эффективны смеси инициаторов. Стабилизаторами служат метилцел- люлоза, сополимеры винилового спирта с винилацетатом и др. Водо- растворимая метилцеллюлоза с содержанием 26–32 % метоксильных групп надежно защищает капли мономера от агрегирования при зна- чительно более низких концентрациях по сравнению с другими стаби- лизаторами. Для обеспечения постоянного значения рН при полимери- зации винилхлорида в систему вводят буферные добавки (водораство- римые карбонаты или фосфаты). 62 Температура реакции определяет молекулярную массу ПВХ, степень разветвленности макромолекул и термостабильность полиме- ра. В определенной степени на свойства продукта влияют также ре- цептуры загрузки (массовые соотношения воды и мономера), степень конверсии и другие факторы. Размеры частиц порошка полимера (до 600 мкм, обычно 75–150 мкм) зависят от типа применяемого стабилизатора, его количе- ства и интенсивности перемешивания. Поскольку рецептуры суспензионной и эмульсионной полимери- зации винилхлорида близки, проведем их сравнение. Типичные рецеп- туры суспензионной и эмульсионной полимеризации винилхлорида: Компонент Суспензионная полимеризация Эмульсионная полимеризация Винилхлорид 100 100 Вода 150-200 150-200 Инициатор 0,2-0,8 1-3 Стабилизатор 0,3-1,0 - Эмульгатор - 1,0-3,0 Регулятор рН 0,1-1 0,25-2,0 Технологический процесс производства ПВХ в суспензии состо- ит из следующих стадий: полимеризация винилхлорида, охлаждение и отжим суспензии, сушка порошка полимера (рис. 8). В работающий под давлением реактор 1 объемом 20–40 м 3 , ос- нащенный мешалкой и рубашкой для обогрева и охлаждения реакци- онной смеси, подают определенные количества деионизированной во- ды из емкости 2 , раствора стабилизатора из емкости 3 (через фильтр 4 ) и раствора инициатора в мономере из мерника 5. Затем реактор проду- вают азотом и при перемешивании загружают жидкий винилхлорид из сборника 6 . После загрузки компонентов в реактор в рубашку реактора подают горячую воду для нагрева реакционной смеси до 40 °С. Про- должительность полимеризации при 42–88 °С и давлении 0,5–1,4 МПа составляет 20–30 ч, конверсия мономера 80–90 %. Окончанием про- цесса считают понижение давления в реакторе до 0,33–0,35 МПа. Ва- куум необходим для удаления из аппарата непрореагировавшего ви- нилхлорида, который затем собирается в газгольдере и направляется на ректификацию. После очистки он вновь используется для полиме- ризации. 63 Рис. 8 . Схема производства поливинилхлорида в суспензии: 1 – реак- тор; 2 – емкость деионизированной воды; 3 – емкость раствора ста- билизатора; 4 – фильтр; 5 – весовой мерник раствора инициатора; 6 – сборник винилхлорида; 7 – сборник-усреднитель; 8 – центрифуга; 9 – сушилка; 10 – бункер; 11 – узел рассева порошка; 12 – тара для порошка поливинилхлорида Суспензию образовавшегося полимера передают в сборник- усреднитель 7, в котором ее смешивают с другими партиями, охлаж- дают и сливают в центрифугу непрерывного действия 8 для отделения полимера от водной фазы и промывки его водой. Промывные воды поступают в систему очистки сточных вод. Порошок с влажностью 25–35 % подается в сушилку 9 , где его сушат горячим воздухом при 80–120 °С до содержания влаги 0,3–0,5 %. Затем порошок сжатым воз- духом передают в бункер 10 , а из него – в узел рассева 11 . Получен- ный порошок упаковывается, а непросеянная крупная фракция посту- пает на дополнительный размол. Суспензионный ПВХ выпускают в виде однородного порошка белого цвета с насыпной плотностью 450–700 кг/м 3 . |