專(zhuān)利名稱(chēng)：一種懸浮法制備聚氯乙烯的聚合反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種制備聚氯乙烯的聚合反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
氯乙烯單體的懸浮法聚合反應(yīng)為一種復(fù)雜反應(yīng)，所謂懸浮法PVC生產(chǎn)是指溶有引發(fā)劑的氯乙烯單體(VCM)，攪拌作用下在水中分散成液滴狀，并懸浮于水中進(jìn)行聚合。在水中溶有分散劑，使VCM能均勻而穩(wěn)定地懸浮分散于水相中，并防止聚合過(guò)程中聚合物——單體粒子粘并。
不溶于水的單體和水在一起，在攪拌作用下，經(jīng)液液分散，單體呈液滴狀分散相，懸浮在分散介質(zhì)水中。攪拌作用下液滴可以繼續(xù)分散成小液滴，也可以凝并成大液滴。到一定時(shí)候，分散和凝并構(gòu)成動(dòng)態(tài)平衡，液滴平均直徑趨向一定數(shù)值，分散劑的存在將使體系的表面張力降低，有利于液滴的分散，同時(shí)由于分散劑有一定保膠功能，也可防止一定轉(zhuǎn)化率下聚合物——單體粒子的粘結(jié)。液滴和以后聚合物粒子的大小與攪拌強(qiáng)度、分散劑組合等有關(guān)。
氯乙烯懸浮聚合除了遵循懸浮聚合的一般規(guī)律外，還具有沉淀聚合的特征，聚氯乙烯樹(shù)脂顆?？梢猿释该髑蛐?，也可以呈表皮多褶皺，內(nèi)部多孔的疏松樹(shù)脂，這與顆粒表面分散劑皮膜強(qiáng)度和性質(zhì)有關(guān)。在聚氯乙烯后加工過(guò)程中，常配有增塑劑、熱穩(wěn)定劑以及其它多種助劑。為了便于增塑劑的吸收、樹(shù)脂的塑化和改進(jìn)制品的性能，各國(guó)都競(jìng)相開(kāi)發(fā)適應(yīng)需要的PVC新品種。除了分散劑的選擇和復(fù)合使用成為主要研究課題外，攪拌混合和液液分散對(duì)聚氯乙烯顆粒特性的影響是氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)工程中的另一條主線(xiàn)，也是各國(guó)有關(guān)專(zhuān)利的主要內(nèi)容。
攪拌作用影響到PVC顆粒的粒徑和粒徑分布、空隙率及其相關(guān)性質(zhì)。在聚合釜內(nèi)，設(shè)置擋板，會(huì)改變物料的流動(dòng)情況。實(shí)踐和理論研究均證明，反應(yīng)器中的混合狀態(tài)將直接影響聚合反應(yīng)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)于不同容積的聚合反應(yīng)器，應(yīng)當(dāng)具有特定結(jié)構(gòu)的攪拌裝置和擋板，設(shè)計(jì)一種能夠?qū)Ψ磻?yīng)物料進(jìn)行充分混合的氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)器已成為眾多科學(xué)家所追求的目標(biāo)。
國(guó)內(nèi)從上世紀(jì)70年代末引進(jìn)過(guò)日本127米3反應(yīng)釜，僅用一塊直立平板作擋板，擋板系數(shù)低，解決不了攪拌時(shí)的固體旋轉(zhuǎn)部。70年代起也有自主開(kāi)發(fā)的30米3釜，采用8根內(nèi)冷管作擋板，有利于傳熱，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，釜內(nèi)構(gòu)件太多，對(duì)清釜與防粘釜技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)困難。80年代末曾引進(jìn)美國(guó)70米3釜，采用4根內(nèi)冷管，一則釜太小，其次，內(nèi)冷管也多，仍難以實(shí)現(xiàn)清潔釜的要求，因此，開(kāi)發(fā)研究一種能夠適用于容積120～140米3的氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)器，是產(chǎn)業(yè)部門(mén)十分期望的。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是公開(kāi)一種懸浮法聚氯乙烯的生產(chǎn)方法和聚合反應(yīng)器，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不能用于容積為120～140米3的氯乙烯懸浮聚合反應(yīng)缺陷。
為了能夠使反應(yīng)器能夠適用于容積為120～140米3的氯乙烯懸浮聚合，本實(shí)用新型反應(yīng)器對(duì)傳統(tǒng)的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，包括攪拌裝置和擋板進(jìn)行了全面的優(yōu)化調(diào)整，該反應(yīng)器包括一個(gè)頂部設(shè)有物料入口、底部設(shè)有出料口的圓筒形立式壓力容器；一個(gè)軸向安裝在所述的壓力容器中的攪拌裝置，本實(shí)用新型反應(yīng)器采用的攪拌裝置包括一個(gè)軸向安裝在反應(yīng)器中的攪拌軸和設(shè)置在攪拌軸上的三層斜槳式攪拌槳，每層攪拌槳設(shè)有三個(gè)圓弧形且與攪拌軸具有夾角α的槳葉；設(shè)置在壓力容器外的外冷卻盤(pán)管；垂直設(shè)置在壓力容器內(nèi)的且與反應(yīng)器內(nèi)壁留有間隙6的兩根內(nèi)冷管，其上端與壓力容器上部的冷卻介質(zhì)入口相連接，其下端與壓力容器下部的冷卻介質(zhì)出口相連接，所述內(nèi)冷管兼作擋板，該內(nèi)冷管的直徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的0.04～0.07，本實(shí)用新型反應(yīng)器將內(nèi)冷管兼作擋板，既減小系統(tǒng)阻力，節(jié)省能耗，同時(shí)又能夠強(qiáng)化傳熱效果。
本實(shí)用新型反應(yīng)器采用兩根內(nèi)冷管和所說(shuō)的攪拌裝置的組合，能夠同時(shí)產(chǎn)生徑向流動(dòng)和軸向流動(dòng)。將得到最佳的剪切力和循環(huán)次數(shù)，生產(chǎn)的聚氯乙烯樹(shù)脂，其粒徑分布最適合后加工的生產(chǎn)。
由于本實(shí)用新型反應(yīng)器全面調(diào)整了反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，包括攪拌槳和擋板，體系的混合一分散性能得到顯著改善。反應(yīng)物料迅速有效地分散，顆粒分布均勻，由于局部不均勻區(qū)消失，整個(gè)反應(yīng)空間得到更有效的利用，提高反應(yīng)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，降低了物耗和能耗。


圖1為本實(shí)用新型的反應(yīng)器的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中的A---A向示意圖。
具體實(shí)施方式
見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型的聚合反應(yīng)器包括一個(gè)頂部設(shè)有物料入口2、底部設(shè)有出料口3的圓筒形立式壓力容器1；一個(gè)軸向安裝在所述的壓力容器1中的攪拌裝置，本實(shí)用新型反應(yīng)器采用的攪拌裝置包括一個(gè)軸向安裝在反應(yīng)器1中的攪拌軸4和設(shè)置在攪拌軸4上的三層斜槳式攪拌槳，每層攪拌槳設(shè)有三個(gè)圓弧形且與攪拌軸4具有夾角α的槳葉5；α＝13～18°，槳葉5的弧度γ為90～110，槳葉5的寬度H為400～600mm，槳葉5的長(zhǎng)度L為反應(yīng)器1的內(nèi)徑的0.4～0.6；設(shè)置在壓力容器外的外冷卻盤(pán)管6；垂直設(shè)置在壓力容器內(nèi)的且與反應(yīng)器內(nèi)壁留有間隙δ的兩根內(nèi)冷管7，其上端與壓力容器1上部的冷卻介質(zhì)入口8相連接，其下端與壓力容器1下部的冷卻介質(zhì)出口9相連接，所述內(nèi)冷管7兼作擋板，該內(nèi)冷管7的直徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的0.04～0.07，間隙6為反應(yīng)器1的內(nèi)徑的4.8～8.0％，本實(shí)用新型將內(nèi)冷管兼作擋板，既減小系統(tǒng)阻力，節(jié)省能耗，同時(shí)又能夠強(qiáng)化傳熱效果；采用上述的方法懸浮法制備聚氯乙烯，由于攪拌裝置的合理設(shè)計(jì)，擋板與攪拌裝置之間的匹配、協(xié)調(diào)，不僅使混合時(shí)間縮短，顆粒懸浮，而且更為重要的是，反應(yīng)器中組分分布、相分布更為符合反應(yīng)的需要。在相近于工業(yè)生產(chǎn)條件的120～140米3的規(guī)模的生產(chǎn)中，本實(shí)用新型反應(yīng)器獲得了良好效果，所制備的聚氯乙烯其粒經(jīng)分布最適合后加工的生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種懸浮法制備聚氯乙烯的聚合反應(yīng)器，包括一個(gè)頂部設(shè)有物料入口(2)、底部設(shè)有出料口(3)的圓筒形立式壓力容器(1)；一個(gè)軸向安裝在所述的壓力容器(1)中的攪拌裝置，設(shè)置在壓力容器外的外冷卻盤(pán)管(6)；其特征在于還包括垂直設(shè)置在壓力容器(1)內(nèi)的且與反應(yīng)器內(nèi)壁留有間隙δ的兩根內(nèi)冷管(7)，其上端與壓力容器上部的冷卻介質(zhì)入口(8)相連接，其下端與壓力容器1下部的冷卻介質(zhì)出口(9)相連接；所說(shuō)的攪拌裝置包括一個(gè)軸向安裝在反應(yīng)器(1)中的攪拌軸(4)和設(shè)置在攪拌軸(4)上的三層斜槳式攪拌槳，每層攪拌槳設(shè)有三個(gè)圓弧形且與攪拌軸(4)具有夾角α的槳葉(5)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合反應(yīng)器，其特征在于，α＝13～18°，槳葉(5)的弧度為90～110，槳葉(5)的寬度為400～600mm，槳葉(5)的長(zhǎng)度為反應(yīng)器(1)的內(nèi)徑的0.4～0.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合反應(yīng)器，其特征在于，內(nèi)冷管(7)的直徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的0.04～0.07。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合反應(yīng)器，其特征在于，間隙δ為反應(yīng)器(1)的內(nèi)徑的4.8～8.0％。
專(zhuān)利摘要一種制備懸浮法聚氯乙烯的聚合反應(yīng)器。采用兩根內(nèi)冷管和攪拌裝置的組合，能夠同時(shí)產(chǎn)生徑向流動(dòng)和軸向流動(dòng)。將得到最佳的剪切力和循環(huán)次數(shù)，生產(chǎn)的聚氯乙烯樹(shù)脂，其粒經(jīng)分布最適合后加工的生產(chǎn)。由于本實(shí)用新型全面調(diào)整了反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，包括攪拌槳和擋板，體系的混合－分散性能得到顯著改善。反應(yīng)物料迅速有效地分散，顆粒分布均勻，由于局部不均勻區(qū)消失，整個(gè)反應(yīng)空間得到更有效的利用，提高反應(yīng)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，降低了物耗和能耗。使產(chǎn)品最適合后加工的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C08F2/01GK2797368SQ200520042550
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者岳群, 王勤獲, 陳江, 吳文雄, 高衛(wèi)平, 陳鳳飛, 施宏標(biāo), 宋忠輝, 張利明, 沈龍 申請(qǐng)人:上海氯堿化工股份有限公司