制备氯化聚乙烯的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种制备氯化聚乙烯的装置及方法，包括等离子体发生装置和氯化反应装置，在等离子体发生器内部设有搅拌器，外部设有放电电源，氯化反应器中也设有搅拌器。本发明专利技术将等离子体引发氯化反应分成两步过程，即等离子体处理PE粉体引发氯气反应的快反应过程和氯气在PE粉体内部慢扩散过程，避免了氯气在等离子体条件下剧烈的反应，提高了氯化安全性，在等离子体发生器和氯化反应器都中采用了搅拌装置，提高了PE粉体与等离子体、氯气的接触效率，有利于实现PE的深度氯化。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括等离子体发生装置和氯化反应装置，在等离子体发生器内部设有搅拌器，外部设有放电电源，氯化反应器中也设有搅拌器。本专利技术将等离子体引发氯化反应分成两步过程，即等离子体处理PE粉体引发氯气反应的快反应过程和氯气在PE粉体内部慢扩散过程，避免了氯气在等离子体条件下剧烈的反应，提高了氯化安全性，在等离子体发生器和氯化反应器都中采用了搅拌装置，提高了PE粉体与等离子体、氯气的接触效率，有利于实现PE的深度氯化。【专利说明】
本专利技术涉及等离子体科学与高分子材料合成科学的交叉学科
，尤其涉及一种。
技术介绍
氯化聚乙烯(Chlorinated Polyethylene,简称为CPE)是一种性能优良的高分子材料。它是由聚乙烯(Polyethylene,简称为PE)经氯化改性而制备的高分子材料。通用型CPE氯含量一般在35%左右，理论上最高氯含量可达73.2%。CPE具有耐热、耐油、耐臭氧、阻燃、绝缘性好等优点，在塑钢门窗、防腐涂料、电线电缆、磁性材料、阻燃胶管等领域中广泛应用。并且随着我国氯碱工业快速发展，大量过剩氯气带来严重安全与环境问题，大规模利用氯气是促进氯碱工业可持续发展的关键，CPE作为大宗化学品，其生产是解决氯气大量过剩的有效方法之一。目前CPE生产方法主要有溶剂法、水相悬浮法。溶剂法是将PE粉体溶解于四氯化碳溶剂中，在有机过氧化物引发剂作用下与氯气进行氯化反应的一种工艺方法，该工艺主要包括氯化、溶液过滤、树脂沉降、干燥、溶剂回收等工序。该工艺流程长、成本高、易造成环境污染，且四氯化碳溶剂对大气臭氧层有破坏作用，由于《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的签订，我国已经对CPE中残存的四氯化碳提出严格指标，并关闭了多家四氯化碳溶剂法生产CPE装置。水相悬浮法是将PE粉体悬浮于水中或盐酸介质中，在有机过氧化物引发剂或紫外光存在下通氯气，经过脱酸、中和、水洗、离心、干燥等工序生产CPE的一种工艺方法。该法能生产综合性能好的CPE，但该工艺也存在不足之处:如湿氯气对反应设备有严重的腐蚀，因此反应器必须使用昂贵的钛钯合金材料；且生产过程中有大量酸性废水和废气产生，生产I吨CPE过程中，将产生约20吨酸性废水和200m3酸性废气。以国内2011年度CPE产量70万吨计算，产生的酸性废水约为1400万吨、酸性废气1.4亿1113。由于溶剂法和水相悬浮法制备CPE过程中存在严重环境污染，如何从生产源头上实现节能减排和控制污染成为研究热点，开展等离子体制备CP E是一种有效的解决方法。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种。本专利技术是通过以下技术方案实现的: 一种制备氯化聚乙烯的装置，包括有等离子体发生装置和氯化反应装置，所述的等离子体发生装置包括有等离子体发生器，在等离子体发生器中设有搅拌装置一，在等离子体发生器的顶部设有原料气体进口、PE粉体进口和抽真空口，所述的原料气体进口连接原料气瓶，抽真空口连接真空泵，在等离子体发生器上设有原料气体出口和处理后PE料出口，等离子体发生器还分别与真空显示器和等离子体电源连接；所述的氯化反应装置包括有氯化反应器，在氯化反应器的侧面设有搅拌装置二，在氯化反应器的顶部设有气体进口和气体出口，在氯化反应器的左侧设有进料口和出料口，在氯化反应器的右侧设有进风口，所述的进风口连接有鼓风机，所述的气体进口连接有气瓶，气体出口连接有尾气吸收装置，进料口连接等离子体发生装置中的处理后PE料出口，出料口连接有CPE处理装置。所述的气瓶与气体进口之间还设有缓冲罐和预热罐；所述的尾气吸收装置包括有依次通过管道连接的两个填料吸收塔和碱吸收池；所述的CPE处理装置包括有依次连接的过滤器和干燥室。所述的等离子体发生装置为负压或常压操作的射频等离子体装置、介质阻挡放电等离子体装置或微波等离子体装置，所述的等离子体发生装置的放电方式包括有连续放电、间歇放电、脉冲放电三种。所述的等离子体发生器为立式发生器或卧式发生器；立式发生器可设有底搅拌或顶搅拌；卧式发生器为筒体旋转发生器或内部设有轴搅拌的发生器。所述的氯化反应器为卧式反应器或立式反应器；卧式反应器为筒体旋转反应器或内部设有轴搅拌的反应器；立式反应器可设底搅拌或顶搅拌。一种制备氯化聚乙烯的方法，包括以下步骤: 1)将PE粉体从PE粉体进口加入到等离子体发生器中，原料气从原料气体进口流入等离子体发生器中，开启真空泵抽真空至低压，PE粉体平均粒径为30-300微米； 2)启动搅拌装置一，启动等离子体电源放电，使PE粉体与等离子体充分混合，PE粉体在等离子体作用下，表面被活化，形成大分子自由基，引发氯化反应，等离子体的功率密度为0.1-15w/cm3, PE粉体在等离子体放电区的处理时间为5s-30min，等离子体放电区温度为20-80°C，压力为10-10000Pa ； 3)经过等离子体处理后的PE料经过PE料出口和进料口进入到氯化反应器中，从气体进口通入氯气进行氯化反应，启动搅拌装置二，氯化温度为30-140°C，氯化时间为f6h，氯化气体压力为1000-150000 Pa ； 4)反应尾气从气体出口排出，尾气中HCl经填料吸收塔分离后制备成高纯度的盐酸，未反应完的氯气通过碱吸收池吸收处理； 5)通过鼓风机将氯化后得到的CPE产品从出料口排入至过滤器中，再经过干燥室烘干。所述的原料气为氩气、氮气或氩气和氮气的混合气体、氯气或氯气与氩气等惰性气体的混合气体。本专利技术的优点是:本专利技术将等离子体引发氯化反应分成两步过程，即等离子体处理PE粉体引发氯气反应的快反应过程和氯气在PE粉体内部慢扩散过程，避免了氯气在等离子体条件下剧烈的反应，提高了氯化安全性，在等离子体发生器和氯化反应器都中采用了搅拌装置，提高了 PE粉体与等离子体、氯气的接触效率，有利于实现PE的深度氯化。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术提供的等离子体制备CPE的等离子体发生装置的结构原理示意图。图2是本专利技术提供的等离子体制备CPE的氯化反应装置的结构原理示意图。图3是本专利技术提供的等离子体氯化制备CPE的总体装置结构原理示意图。【具体实施方式】如图1、2、3所示，一种制备氯化聚乙烯的装置，包括有等离子体发生装置和氯化反应装置，所述的等离子体发生装置包括有等离子体发生器1，在等离子体发生器I中设有搅拌装置一 2，在等离子体发生器I的顶部设有原料气体进口 3、PE粉体进口 4和抽真空口5，所述的原料气体进口 3连接原料气瓶6，抽真空口 5连接真空泵7，在等离子体发生器I上设有原料气体出口 8和处理后PE料出口 9，等离子体发生器I还分别与真空显示器10和等离子体电源11连接；所述的氯化反应装置包括有氯化反应器12，在氯化反应器12的侧面设有搅拌装置二 13，在氯化反应器12的顶部设有气体进口 14和气体出口 15，在氯化反应器12的左侧设有进料口 16和出料口 17，在氯化反应器12的右侧设有进风口，所述的进风口连接有鼓风机18，所述的气体进口 14连接有气瓶19，气体出口 15连接有尾气吸收装置20，进料口 16连接等离 子体发生装置中的处理后PE料出口 9，出料口 17连接有CPE处理装置21。所述的气瓶19与气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备氯化聚乙烯的装置，其特征在于：包括有等离子体发生装置和氯化反应装置，所述的等离子体发生装置包括有等离子体发生器，在等离子体发生器中设有搅拌装置一，在等离子体发生器的顶部设有原料气体进口、PE粉体进口和抽真空口，所述的原料气体进口连接原料气瓶，抽真空口连接真空泵，在等离子体发生器上设有原料气体出口和处理后PE料出口，等离子体发生器还分别与真空显示器和等离子体电源连接；所述的氯化反应装置包括有氯化反应器，在氯化反应器的侧面设有搅拌装置二，在氯化反应器的顶部设有气体进口和气体出口，在氯化反应器的左侧设有进料口和出料口，在氯化反应器的右侧设有进风口，所述的进风口连接有鼓风机，所述的气体进口连接有气瓶，气体出口连接有尾气吸收装置，进料口连接等离子体发生装置中的处理后PE料出口，出料口连接有CPE处理装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方世东，孟月东，姚日生，何红波，陈龙威，李绪奇，
申请(专利权)人：中国科学院等离子体物理研究所，
类型：发明
国别省市：