一种制备氯化聚氯乙烯的装置制造方法及图纸

一种制备氯化聚氯乙烯的装置，涉及高分子新材料、新工艺的技术领域，尤其涉及氯化聚氯乙烯树脂的制备方法。本实用新型专利技术包括超临界CO2将PVC进行分散的分散器，经过分散后的PVC和CO2进入氯化反应器，在氯化反应器内在紫外线的照射下PVC与氯气反应后得到CPVC，其和CO2以及副产HCL的混合物进入CO2喷淋洗冷却塔，经过淋洗冷却塔得到的CPVC和液体CO2混合物进入过滤器，经过过滤器过滤大部分的CO2得到CPVC和少量CO2混合物进入膨化塔，经过膨化塔后得到成品CPVC，HCl在淋洗冷却塔内进行分离。本实用新型专利技术实现了利用超临界CO2的协助渗透作用和超强的溶解能力，紫外线快速激发反应；反应时间短、氯化效率高、产品质量好、消耗低、无三废排放。

【技术实现步骤摘要】
一种制备氯化聚氯乙烯的装置
本技术涉及高分子新材料、新工艺的
，尤其涉及氯化聚氯乙烯树脂的制备方法。
技术介绍
1.聚氯乙烯聚氯乙烯英文简称PVC(Polyvinylchloride)，是氯乙烯单体(vinylchloridemonomer,简称VCM)聚合而成的聚合物。PVC为无定形结构的白色粉末，颗粒度为100～150目，支化度较小，相对密度1.4左右，玻璃化温度77～90℃，170℃左右开始分解。PVC分子量一般在5万～11万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m2；有优异的介电性能。PVC曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。2.氯化聚氯乙烯CPVC树脂是由PVC树脂经氯化生成。其含氯量为65～72％，具有良好的耐酸、耐碱、耐高温、耐腐蚀性等特点，CPVC在耐热性、耐蚀性、耐老化性及阻燃自熄性方面远优于PVC树脂，可充分满足化工生产中对设备及管道等的特殊要求。随着CPVC应用越来越受重视，已有部分CPVC代替PVC生产管材、板材等制品，CPVC树脂市场的发展前景乐观。疏松性CPVC的孔结构，使其具有许多优异的物理和力学性能，如较高的冲击强度和韧性，良好的隔音性能，很低的电导率和导热系数等，是一种理想的材料。3.生产氯化聚氯乙烯的现有工艺目前氯化聚氯乙烯的生产工艺包括如下表三种工艺路线以上三种氯化聚氯乙烯的生产均存在一定的缺点，迫切需要寻找一种操作温度低、更加环保安全、并且低消耗的工艺方法。
技术实现思路
本技术首次提出在超临界CO2中，用紫外线照射PVC和CL2生产CPVC的方法。基于超临界CO2的协助渗透作用和超强的溶解能力，以及设备中多处扰流设施，不断更新物料与紫外线灯管的接触面，可使PVC和CL2充分反应。克服了以往水相悬浮法受到的氯气扩散的限制。设备中的扰流设施主要包括物料进每根反应管时径向切线进料，反应管内壁轴向敷设的紫外线灯管。一种制备氯化聚氯乙烯的装置，包括用于接入经过震荡混合后PVC和CO2的分散器，经过分散器得到的PVC和超临界CO2进入氯化反应器，进入氯化反应器的超临界CO2和PVC与氯气混合反应后得到CPVC和CO2以及HCL的混合物进入淋洗冷却塔，经过淋洗冷却塔得到的CPVC和CO2混合物进入过滤器，经过过滤器过滤大部分的CO2得到CPVC和少量CO2混合物进入膨化塔，经过膨化塔后得到成品CPVC。具体地说，本技术公开的一种在超临界CO2及紫外线条件下的(氯化聚氯乙烯)CPVC树脂的生产方法及设备，包括PVC粉末充分分散在超临界CO2中，通入氯气CL2，紫外线将氯气激发为活跃态氯自由基，氯自由基与分散开的PVC充分接触，CL取代PVCC-H键上的H，形成氯化聚氯乙烯和HCL。反应完成后，经造粒、CO2分离后，CPVC膨化后生成疏松性CPVC，气相经吸收氯化氢后，CO2循环使用。PVC的氯化反应为放热反应，为及时移走反应热量，避免副反应发生并保护紫外线管，反应管为外降膜蒸发管，液相冷却剂从反应器顶部溢流进入反应管外夹套，吸热后发生相变，气液相冷却剂分离后，从反应器底部排出，可循环使用。由于利用了冷却剂的潜热，其用量较小，可通过控制冷却剂的流量来控制反应温度。本技术通过控制PVC和CL2的比例，适当延长反应时间，可使CL2充分反应，减少尾气中CL2含量。氯化后的混合物料经过低温CO2淋洗塔，CO2由超临界状态变成液态，CPVC分子经过淋洗塔中的中的雾化喷头，在CO2液化的同时，缠绕粘并生产CPVC颗粒。混合物料进入液态CO2分离器，将CO2从混合物中分离。HCL气体和少量CO2液体混合CPVC进入膨化塔。在膨化塔内由于快速减压CPVC颗粒中的液体CO2快速气化，CPVC被膨化并脱除CO2，气体从膨化化塔顶部排出经过旋风分离器，除去夹带的固相CPVC。也可以不经过CO2低温淋洗直接减压造粒生成紧密型CPVC。本技术的优点：1、本技术利用超临界CO2的协助渗透作用和超强的溶解能力，紫外线快速激发反应，反应时间短(从常规的4小时以上缩短到1～5分钟)。2、本技术反应温度低、氯化效率高，产品质量好。3、本技术在制备氯化过程没有水参与，对设备材质要求低。4、本技术没有三废排放，生产过程环保。5、本技术可实现连续化生产、流程简单、反应可控、产品形态可调整。6、本技术的氯化过程虽然压力高但有多层保护，设备多壳层、反应速度快，又为管式反应器，设备内存留氯气少、采用DCS及SIS控制，过程本质安全。附图说明图1是本技术的制备工艺方法，说明了CPVC的工艺过程。图2是本技术核心设备分散器，在此设备中PVC在超临界CO2的作用下被分散。图3是本技术核心设备氯化反应器，在此设备中CL2在紫外线的照射下氯化PVC生成CPVC。图4是本技术核心设备淋洗冷却塔，在此设备中CO2、HCl分离，同时生成CPVC颗粒。图5是本技术核心设备CO2过滤器，在此设备中大部分CO2和CPVC分离。图6是本技术核心设备膨化塔，在此设备中生成最终产品CPVC。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。一种制备氯化聚氯乙烯的装置，包括用于接入经过震荡下料后PVC和CO2的进入分散器，经过分散器得到的PVC和超临界CO2进入氯化反应器，进入氯化反应器的超临界CO2和PVC与氯气混合反应后得到CPVC和CO2以及HCL的混合物进入淋洗冷却塔，经过淋洗冷却塔得到的CPVC和CO2混合物进入过滤器，经过过滤器过滤大部分的CO2得到CPVC和少量CO2混合物进入膨化塔，经过膨化塔后得到成品CPVC。如图2所示，本技术的分散器包括进料斗1-1，进料斗1-1的下方设置若干个上料仓1-4，每个上料仓1-4上设置第一振动器1-11，进料斗与上料仓1-4之间设置切断阀1-2、排气阀1-3，每个上料仓1-4的下端通过出料阀1-13与下料仓1-14的上端连接，下料仓1-14上设置第二振荡器1-15，下料仓1-14的下端部设置下料器1-16；下料器1-16与分散管1-19的一端连接，分散管1-19上设置热媒进口1-18、螺旋转料口1-20、热媒出口1-22、分散后PVC出口1-21、用于通入液态CO2的进料口1-17。如图3所示，本技术的氯化反应器包括筒体2-8，筒体2-8内沿轴向平行布置若干根反应管2-20，每根反应管2-20内沿轴向布置紫外线灯管2-5，相邻两根反应管，流体经缩径管2-6，自径向切线方向进入第二根反应管，反应管的一端连接喷射泵2-1，反应管的另一端通过2-9与淋洗冷却塔连接；筒体2-8的侧壁上设置冷却剂入口2-3，每根反应管2-20上设置外造膜头2-7，筒体2-8的下部形成反应器冷媒气液分离室2-10，位于反应器冷媒气液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备氯化聚氯乙烯的装置，其特征在于包括用于接入经过震荡下料后PVC和CO2的进入分散器，经过分散器得到的PVC和超临界CO2进入氯化反应器，进入氯化反应器的超临界CO2和PVC与氯气混合反应后得到CPVC和CO2以及HCL的混合物进入淋洗冷却塔，经过淋洗冷却塔得到的CPVC和CO2混合物进入过滤器，经过过滤器过滤大部分的CO2得到CPVC和少量CO2混合物进入膨化塔，经过膨化塔后得到成品CPVC。

【技术特征摘要】
1.一种制备氯化聚氯乙烯的装置，其特征在于包括用于接入经过震荡下料后PVC和CO2的进入分散器，经过分散器得到的PVC和超临界CO2进入氯化反应器，进入氯化反应器的超临界CO2和PVC与氯气混合反应后得到CPVC和CO2以及HCL的混合物进入淋洗冷却塔，经过淋洗冷却塔得到的CPVC和CO2混合物进入过滤器，经过过滤器过滤大部分的CO2得到CPVC和少量CO2混合物进入膨化塔，经过膨化塔后得到成品CPVC。2.根据权利要求1所述的制备氯化聚氯乙烯的装置，其特征在于上述分散器包括进料斗(1-1)，进料斗(1-1)的下方设置若干个上料仓(1-4)，每个上料仓(1-4)上设置第一振动器(1-11)，进料斗与上料仓(1-4)之间设置切断阀(1-2)、排气阀(1-3)，每个上料仓(1-4)的下端通过出料阀(1-13)与下料仓(1-14)的上端连接，下料仓(1-14)上设置第二振荡器(1-15)，下料仓(1-14)的下端部设置下料器(1-16)；下料器(1-16)与分散管(1-19)的一端连接，分散管(1-19)上设置热媒进口(1-18)、螺旋转料口(1-20)、热媒出口(1-22)、分散后PVC出口(1-21)、用于通入液态CO2的进料口(1-17)。3.根据权利要求1所述的制备氯化聚氯乙烯的装置，其特征在于上述氯化反应器包括筒体(2-8)，筒体(2-8)内沿轴向平行布置若干根反应管(2-20)，每根反应管(2-20)内沿轴向布置紫外线灯管(2-5)，相邻两根反应管，流体经缩径管(2-6)，自径向切线方向进入第二根反应管，反应管的一端连接喷射...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，李珍珍，刘胜男，
申请(专利权)人：江苏德邦工程有限公司，黄鹏，南京德邦金属装备工程股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32