專利名稱：除去殘留單體的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種除去殘留單體的方法和使用該方法除去殘留單體的設(shè)備。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種除去殘留單體的方法和設(shè)備，借助該方法和設(shè)備，主要包含特別是在生產(chǎn)氯乙烯樹(shù)脂(下文縮寫為PVC)時(shí)殘留在PVC顆粒和含水介質(zhì)中的氯乙烯單體(下文縮寫為VCM)的未反應(yīng)殘留單體被除去。
背景技術(shù)：
盡管通常是由懸浮聚合法、乳液聚合法或本體聚合法生產(chǎn)PVC，但從易于除去反應(yīng)熱且能得到雜質(zhì)含量少的產(chǎn)品這樣的優(yōu)點(diǎn)看特別是懸浮聚合法和乳液聚合法已被廣泛使用。
懸浮聚合法和乳液聚合法一般通過(guò)將VCM與含水介質(zhì)、分散劑或乳化劑以及聚合引發(fā)劑一起加料于裝有攪拌器的聚合容器中并在攪拌和維持預(yù)定溫度的同時(shí)聚合VCM而進(jìn)行。
通常而言，聚合反應(yīng)不能繼續(xù)到VCM100％轉(zhuǎn)化成PVC的時(shí)間點(diǎn)，而是在生產(chǎn)效率高的階段終止，即在聚合轉(zhuǎn)化率為80-95％時(shí)終止。聚合反應(yīng)終止后，將聚合容器中的殘留單體與PVC淤漿(主要包含PVC顆粒和含水介質(zhì)的混合分散體)分離，然后回收。然而，PVC淤漿通常含有百分之幾的未反應(yīng)殘留單體。
然后，機(jī)械分離PVC淤漿中的含水介質(zhì)并通過(guò)熱空氣干燥或各種其他方法之一干燥殘余物，形成PVC粉末。此時(shí)，VCM含于上述分離出的含水介質(zhì)中、熱空氣干燥的廢空氣中以及PVC粉末中，其在各種物質(zhì)中的程度因環(huán)境衛(wèi)生而受到關(guān)注，或清楚地被認(rèn)定是有害的。
已提出各種方法來(lái)完全除去在此種生產(chǎn)中形成的排出物和PVC粉末中的VCM，或?qū)CM含量降低到對(duì)環(huán)境衛(wèi)生無(wú)害的程度。
作為更有效地除去和回收未反應(yīng)殘留單體的方法，有人提出通過(guò)使用其中具有由多孔板制成的多個(gè)塔板且在其底部具有蒸汽噴射口的處理塔從PVC淤漿除去和回收殘留單體的方法(日本專利申請(qǐng)公開(kāi)(Laid-open)號(hào)昭54-8693和昭56-22305)。
這些方法的特征是由多孔板制成的塔板，其中基板由多孔板制成，而間壁安裝在多孔板上，從而形成曲折的處理通道；在PVC淤漿沿著由多孔板制成的塔板上的處理通道流動(dòng)的過(guò)程中，PVC淤漿暴露于通過(guò)多孔板的開(kāi)孔由下部噴射的蒸汽，且PVC淤漿中所含的殘留單體被蒸出和分離。
此外，有人提出這樣一種除去殘留單體的方法和設(shè)備，其中通過(guò)使塔上段的直徑大于塔下段的直徑而抑制在塔上段中引起的鼓泡，從而可以進(jìn)行穩(wěn)定的操作并防止引入通過(guò)鼓泡形成的降解顆粒(日本專利申請(qǐng)(Laid-open)公開(kāi)號(hào)平07-224109)。
除去PVC淤漿中的VCM所需的該淤漿與蒸汽的接觸時(shí)間根據(jù)PVC等級(jí)而不同。一般而言，低聚合度PVC淤漿很難脫除單體，而高聚合度PVC淤漿易于脫除單體。
然而，在上述方法中，不可能在同一設(shè)備中有效地處理與蒸汽具有除去殘留單體所需的不同接觸時(shí)間的不同等級(jí)的PVC淤漿，因?yàn)槎嗫装逯瞥傻乃迳系奶幚硗ǖ篮烷g壁使PVC淤漿的停留時(shí)間維持恒定。
也就是說(shuō)，當(dāng)殘留單體難于從中除去的PVC淤漿在設(shè)計(jì)用來(lái)處理殘留單體易于從中除去的PVC淤將的設(shè)備中處理時(shí)，與蒸汽的接觸時(shí)間不足，且未反應(yīng)的殘留單體不能從PVC淤漿中充分除去。相反，當(dāng)殘留單體易于從中除去的PVC淤漿在設(shè)計(jì)用來(lái)處理殘留單體難于從中除去的PVC淤漿的設(shè)備中處理時(shí)，PVC顆粒與蒸汽接觸的時(shí)間長(zhǎng)于殘留單體除去后所必需的時(shí)間且引起PVC的熱降解，PVC產(chǎn)品的質(zhì)量劣化。
在制造PVC的工廠中，通常由相同的設(shè)備生產(chǎn)多個(gè)等級(jí)的產(chǎn)品。因此，若產(chǎn)品等級(jí)發(fā)生變化時(shí)PVC粉末殘留在設(shè)備中，則不同等級(jí)的PVC顆粒的摻入會(huì)引起不便，如魚(yú)眼，從而降低產(chǎn)品的價(jià)值。
甚至在處理相同等級(jí)產(chǎn)品的情況下，若PVC顆粒粘附在除去殘留單體所用的塔內(nèi)且長(zhǎng)時(shí)間殘留，則蒸汽使顆粒發(fā)生熱降解且顆粒不希望地變?yōu)樽厣?下文中顆粒因熱降解而變色稱作著色)。若粘附在塔內(nèi)的著色PVC顆粒從該塔的壁表面上脫落且混入PVC淤漿中，則產(chǎn)品的價(jià)值在其加工時(shí)降低。
此外，在其中鼓泡受抑制的上述脫單體方法中，PVC淤漿在由PVC淤漿引入部分引入塔內(nèi)時(shí)發(fā)生分散，粘附在該塔的內(nèi)壁上并引起上述PVC顆粒著色這樣的問(wèn)題，但一部分PVC的停留降解可得到抑制。
本發(fā)明公開(kāi)本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在聚合后從含有聚氯乙烯和殘留單體的淤漿中除去殘留單體的設(shè)備和方法，借助該設(shè)備和方法，可以通過(guò)防止淤漿在用于除去殘留單體的塔中的分散而防止PVC顆粒在該塔內(nèi)壁上的粘附，可以通過(guò)對(duì)每一待處理的PVC淤漿將處理時(shí)間調(diào)到合適而防止因處理不足而形成含高濃度殘留單體的PVC，可以避免PVC因過(guò)度處理而降解，且在具有不同性能的多種產(chǎn)品在同一設(shè)備中依次生產(chǎn)的情況下因蒸汽處理而除去淤漿中所含的殘留單體時(shí)，可防止質(zhì)量因不同等級(jí)的淤漿混合而變差。
作為本發(fā)明人仔細(xì)研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了一種除去殘留單體的方法和設(shè)備，借助該方法和設(shè)備可以調(diào)節(jié)PVC淤漿在用于除去殘留單體的設(shè)備中的停留時(shí)間以適于多種等級(jí)的PVC淤漿，可以防止PVC淤漿在淤漿引入部分的分散，PVC粉末不會(huì)在淤漿等級(jí)發(fā)生改變時(shí)殘留在處理設(shè)備中，而且PVC顆粒不會(huì)粘附在設(shè)備的內(nèi)壁上，特別是位于淤漿引入口到開(kāi)關(guān)閥處的趨于變?yōu)樗澜堑囊牍苤幸约斑M(jìn)一步在該開(kāi)關(guān)閥和淤漿引入口中。
因此，本發(fā)明概述如下(1)一種通過(guò)使用一種設(shè)備在聚合之后從含有聚氯乙烯和殘留單體的淤漿中除去殘留單體的方法，該設(shè)備包括一個(gè)在其垂直方向上裝有多個(gè)多孔板的圓柱形塔，分別在用作其底表面的多孔板上形成的多個(gè)室，分別在上述室中的兩個(gè)或多個(gè)處提供的淤漿引入部分，裝設(shè)在多孔板之間以允許淤漿依次從上部室的多孔板下行到下部室的多孔板的下行段，裝設(shè)在該塔底部的蒸汽引入口，裝設(shè)在該塔頂部的脫氣口，裝設(shè)在位于具有上述淤漿引入部分的室之下的室中的淤漿排出口，以及直接裝設(shè)在上述多孔板之下且至少朝向上述多孔板下表面的熱水噴射裝置，其特征在于當(dāng)淤漿從上述室的淤漿引入部分引入時(shí)，引入的淤漿量為0.1-300m3/h/1m2用作上述室的底表面的多孔板面積且在上述室的淤漿引入口處淤漿的線速度為6m/sec或更低。
(2)一種用于在聚合后從含有聚氯乙烯和殘留單體的淤漿中除去殘留單體的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括一個(gè)在其垂直方向上裝有多個(gè)多孔板的圓柱形塔，分別在用作其底表面的多孔板上形成的多個(gè)室，在上述室中的兩個(gè)或多個(gè)處提供的淤漿引入部分，裝設(shè)在多孔板之間以允許淤漿依次從上部室的多孔板下行到下部室的多孔板的下行段，裝設(shè)在該塔底部的蒸汽引入口，裝設(shè)在該塔頂部的脫氣口，裝設(shè)在位于具有上述淤漿引入口的室之下的室中的淤漿排出口以及直接裝設(shè)在上述多孔板之下且至少朝向上述多孔板下表面的熱水噴射裝置，上述淤漿引入部分包括裝設(shè)在上述塔上的淤漿引入口和與淤漿引入口相連的淤漿引入管，且淤漿引入管的內(nèi)徑在朝向淤漿引入口的方向擴(kuò)大至1.2倍或更大。
(3)上面第(2)段所述的用于除去殘留單體的設(shè)備，其中在裝設(shè)于位于最上室之下的室中的淤漿引入部分中裝設(shè)開(kāi)關(guān)閥。
(4)上面第(3)段所述的用于除去殘留單體的設(shè)備，其中淤漿引入部分中的開(kāi)關(guān)閥為球閥。
(5)上面第(3)段所述的用于除去殘留單體的設(shè)備，其中在淤漿引入口和淤漿引入部分中的開(kāi)關(guān)閥之間裝設(shè)熱水噴射裝置，該熱水噴射裝置朝向該開(kāi)關(guān)閥。
在根據(jù)本發(fā)明處理需要長(zhǎng)時(shí)間來(lái)蒸發(fā)和分離殘留單體的PVC淤漿情況下，可以通過(guò)從上部室的淤漿引入部分引入PVC淤漿而確保停留時(shí)間并充分除去殘留單體，因?yàn)镻VC淤漿引入部分裝設(shè)在用于除去殘留單體且裝有由多孔板制成的塔板的設(shè)備中的任意兩個(gè)或多個(gè)室中。另一方面，當(dāng)處理殘留單體可在短時(shí)間內(nèi)從中蒸除的PVC淤漿時(shí)，可通過(guò)由下部室處的淤漿引入部分引入PVC淤漿而防止PVC樹(shù)脂的熱降解且單體被令人滿意地除去，因?yàn)閂CM可在短停留時(shí)間內(nèi)充分蒸發(fā)和分離。
在本發(fā)明中，引入淤漿以使其在淤漿引入口處的線速度為6m/sec或更低，并除去殘留單體。因此，理想的是對(duì)于優(yōu)選的設(shè)備而言，淤漿引入部分的內(nèi)徑朝淤漿引入管和裝設(shè)在塔內(nèi)的淤漿引入口增加，且淤漿引入管處的管直徑與朝向淤漿引入口處的管直徑之比增加以使淤漿引入口處的淤漿線速度維持為6m/sec或更低(優(yōu)選5m/sec或更低)，即使淤漿體積因該淤漿由淤漿引入管引入該塔時(shí)的溫度和壓力不同而增加。該管徑比為1.2或更大，優(yōu)選為1.5-3.5，更優(yōu)選1.5-2.0。
當(dāng)由淤漿引入部分引入的淤漿(溫度為50-150℃)處于加壓條件(0.5-10kg/cm2)下時(shí)，在引入淤漿時(shí)淤漿中所含VCM蒸發(fā)且其體積突然膨脹，因塔內(nèi)溫度高于淤漿引入管中淤漿的溫度(通常溫差為5-50℃)。此時(shí)，若淤漿引入管和該塔的淤漿引入口的直徑相同，淤漿會(huì)因體積膨脹和用泵輸送的流速而在該塔的內(nèi)壁上分散。為了避免這種現(xiàn)象，由通過(guò)增加淤漿引入口處的管的直徑形成的空間來(lái)確保對(duì)應(yīng)于淤漿體積膨脹的體積，且將淤漿引入口處的淤漿線速度調(diào)為6m/sec或更低，優(yōu)選5-1m/sec。這樣可以避免特別是因溶解的氣體發(fā)生瞬時(shí)體積膨脹而產(chǎn)生的淤漿分散且可以防止粘附在塔內(nèi)壁上的顆粒因長(zhǎng)時(shí)間暴露于蒸汽而著色。裝設(shè)于塔上的淤漿引入口理想的是位于高于裝設(shè)該淤漿引入口的室中淤漿表面的位置。理想的是淤漿引入管的直徑逐漸增加而不干擾淤漿的流動(dòng)。要求較直徑增加的部分靠前的淤漿引入管部分通過(guò)使其直徑小于淤漿引入口的直徑而確保足以使淤漿流動(dòng)的淤漿流速，從而使淤漿中的PVC顆粒不會(huì)在該管的水平部分沉積且該管不會(huì)堵塞。
理想的是在裝設(shè)于較最上室位置低的室上的淤漿引入部分中裝設(shè)開(kāi)關(guān)閥。當(dāng)選定脫單體塔中多個(gè)淤漿引入部分之一且由其引入淤漿時(shí)，換句話說(shuō)，當(dāng)根據(jù)淤漿的脫單體特性選擇待用的淤漿引入部分時(shí)，使用裝設(shè)于淤漿引入管中的開(kāi)關(guān)閥。即，淤漿可通過(guò)開(kāi)啟該選定的淤漿引入部分中的開(kāi)關(guān)閥并關(guān)閉其他淤漿引入部分中的開(kāi)關(guān)閥而從選定的淤將引入部分供入脫單體塔中。作為該開(kāi)關(guān)閥，優(yōu)選球閥。通過(guò)在多個(gè)如上所述的淤漿引入部分的每一個(gè)中裝設(shè)開(kāi)關(guān)閥可以避免含于先前處理過(guò)的淤漿中的殘留樹(shù)脂從目前尚未使用的引入管混入且避免正被處理的淤漿摻入未被使用的引入管中并且在該管下一次使用時(shí)產(chǎn)生污染。
優(yōu)選在淤漿引入口和淤漿引入部分中的開(kāi)關(guān)閥之間裝設(shè)熱水噴射裝置，使該裝置至少朝向該開(kāi)關(guān)閥，并且洗滌該開(kāi)關(guān)閥，以及必要的話還有該開(kāi)關(guān)閥和淤漿引入口之間的管部分。淤漿引入口優(yōu)選裝設(shè)得盡可能靠近該開(kāi)關(guān)閥，以使它們之間的部分易于洗滌。例如在淤漿從PVC淤漿引入部分引入且正在進(jìn)行脫單體處理過(guò)程中，使用利用熱水的該洗滌裝置來(lái)洗滌未被用于引入PVC淤漿的其他PVC淤漿引入部分。通過(guò)該方法，可以有效避免因PVC顆粒在PVC淤漿引入部分長(zhǎng)時(shí)間停留而發(fā)生顆粒著色，且可防止改變等級(jí)時(shí)PVC顆粒在PVC淤漿引入部分中停留，從而避免不同等級(jí)產(chǎn)品的混入。
在本發(fā)明中，PVC是指VCM的均聚物，VCM與可與VCM聚合的可聚合單體的共聚物，將VCM接枝于烯烴聚合物或類似物上制備的聚合物，以及包含兩種或多種這些聚合物的聚合物組合物。為了根據(jù)本發(fā)明有效地除去殘留單體，優(yōu)選含有50重量％或更多VCM作聚合物構(gòu)成單元的聚合物。
用于獲得聚合物的方法可以是懸浮聚合或乳液聚合。
作為可與VCM聚合的可聚合單體，具體可提到乙烯醇的羧酸酯如乙酸乙烯酯，乙烯基醚如烷基乙烯基醚，不飽和羧酸酯如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，亞乙烯基鹵如偏二氯乙烯和偏二氟乙烯，不飽和腈類如丙烯腈，以及烯烴如乙烯和丙烯。
因?yàn)樵诰酆戏磻?yīng)中使用分散劑如聚乙烯醇和羥丙基甲基纖維素以及乳化劑如烷基硫酸鈉和烷基磺酸鈉；且在需要時(shí)還使用緩沖劑，粒徑調(diào)節(jié)劑，防垢劑，消泡劑等，PVC淤漿中有時(shí)混有少量這些添加劑。
根據(jù)本發(fā)明處理的PVC淤漿優(yōu)選分散在PVC淤漿中的PVC濃度，即淤漿濃度為5-45重量％，更理想的是該濃度為10-40重量％。當(dāng)淤漿濃度太高時(shí)，PVC淤漿在塔內(nèi)的流動(dòng)性變差。另一方面，當(dāng)淤漿濃度太低時(shí)，其除去處理的效率降低。
當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明待處理的PVC淤漿在聚合反應(yīng)終止后轉(zhuǎn)移到PVC淤漿罐中時(shí)，未反應(yīng)的VCM通過(guò)聚合容器的內(nèi)壓而釋放出并回收，然后降低內(nèi)壓至正常的大氣壓力，可以在聚合容器中的壓力降低到正常的大氣壓力之前將PVC淤漿轉(zhuǎn)移到PVC淤漿罐中，或可以將聚合中的PVC淤漿在聚合反應(yīng)在任意聚合轉(zhuǎn)化率下終止時(shí)轉(zhuǎn)移到該罐中。
通過(guò)使用泵以預(yù)定流速將轉(zhuǎn)移到PVC淤漿罐中的PVC淤漿引入本發(fā)明用于除去殘留單體的設(shè)備中。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為說(shuō)明本發(fā)明用于除去殘留單體的設(shè)備的示意圖。
圖2為多孔板的平面示意圖。
圖3為用于將PVC淤漿引入多孔板上的部分的垂直截面示意圖。
圖4為PVC淤漿引入部分的垂直截面示意圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式參照?qǐng)D1-4具體描述可優(yōu)選在本發(fā)明中用于除去殘留單體的設(shè)備以及通過(guò)使用該設(shè)備從PVC淤漿中除去殘留單體的方法。然而，本發(fā)明決不限于該具體描述。
圖1為說(shuō)明用于除去殘留單體的設(shè)備的示意圖，圖2為一板的平面示意圖，圖3和4為用于將淤漿引入多孔板上的PVC淤漿引入部分的垂直截面示意圖。
在圖1中，用于除去殘留單體的設(shè)備4構(gòu)造成包括圓柱形塔46，垂直裝于該塔內(nèi)的多個(gè)多孔板32-38，多個(gè)分別在用作其底表面的多孔板上形成的室，裝設(shè)在兩個(gè)或多個(gè)上述室中的淤漿引入部分19-24，裝設(shè)于多孔板之間以允許淤漿依次從上部室的多孔板下行到下部室的多孔板的下行段13-18，裝設(shè)在該塔底部的蒸汽引入口10，裝設(shè)在該塔頂部的脫氣口11，裝設(shè)在位于具有上述淤漿引入口的室之下的室中的淤漿排出口12，以及直接裝設(shè)于上述多孔板之下且至少朝向上述多孔板下表面的熱水噴射裝置25-31，上述淤漿引入管48具有開(kāi)關(guān)閥49且如該圖所示連于淤漿引入口50。淤漿引入管48的內(nèi)徑被擴(kuò)大而使其在朝向淤漿引入口50的方向上變?yōu)?.2倍或更大(在該圖中，D/d≥1.2)。
將通過(guò)懸浮聚合或乳液聚合得到且暫時(shí)貯存在PVC淤漿罐1中的PVC淤漿用泵2供入熱交換器3中，在該熱交換器3中加熱到預(yù)定溫度，然后由用于除去殘留單體的設(shè)備4的任意PVC淤漿引入部分19-24引入塔中。盡管最上室中的淤漿引入部分19中未裝設(shè)開(kāi)關(guān)閥，但必要時(shí)可以裝設(shè)之。
泵的輸送量?jī)?yōu)選調(diào)節(jié)為使引入塔中的PVC淤漿的流速為0.1-300m3/h(更優(yōu)選1-100m3/h)/1m2圖2所示多孔板47的面積。
引入塔中的PVC淤漿理想的是處于用熱交換器3在50-100℃下預(yù)熱的條件下。通過(guò)這種預(yù)熱可以改進(jìn)除去殘留單體的效率。
塔46的內(nèi)徑為200-10000mm，其高度為內(nèi)徑的2-20倍，優(yōu)選5-15倍。此外，塔中各室的內(nèi)徑在必要時(shí)可以不同。
由塔底和多孔板、多孔板和緊鄰其上的另一多孔板或多孔板和用于除去殘留單體的設(shè)備4中的塔頂限定的空間稱作室。處理殘留單體所需室的數(shù)目由殘留單體從PVC淤漿中除去時(shí)所需的停留時(shí)間決定。
從PVC淤漿中除去單體的難度由PVC淤漿中PVC顆粒的結(jié)構(gòu)造成。當(dāng)PVC顆粒中微孔的體積比大時(shí)，PVC顆粒與蒸汽的接觸容易且該顆粒易于脫單體，但當(dāng)微孔的體積比小時(shí)，脫單體變得困難。
PVC淤漿在塔中的停留時(shí)間由上述從PVC淤漿中脫單體的難度、含于引入塔中的PVC淤漿中的殘留單體濃度以及處理之后在PVC淤漿排出口12處的殘留單體濃度的設(shè)定值決定。
當(dāng)PVC淤漿在塔中的停留時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，可以從存在于PVC淤漿中的PVC顆粒中高程度地除去殘留單體。然而，若停留時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)不希望地造成PVC顆粒因熱降解而著色。而此，PVC淤漿與蒸汽的接觸超過(guò)所需時(shí)間并不優(yōu)選。因此，必須參照從PVC淤漿中脫除單體的難度來(lái)調(diào)節(jié)停留時(shí)間。
理想的是這樣構(gòu)造用于本發(fā)明的設(shè)備，即在垂直位于塔中的多個(gè)室中裝設(shè)淤漿引入部分，且例如從塔上部的PVC淤漿引入部分引入高難度的PVC淤漿，而從塔下部的PVC淤漿引入部分引入低難度的PVC淤漿。拿高難度的PVC淤漿為例，將該淤漿由塔上部的淤漿引入部分19引入該塔中。引入的淤漿通過(guò)由多孔板32上的間壁39-44和塔46形成的處理通道，溢流出分配板45(圖3)，并通過(guò)降液管13流到多孔板33上。然后，引入多孔板33上的淤漿通過(guò)多孔板33上的處理通道并進(jìn)一步通過(guò)降液管14流到多孔板33之下的多孔板34上。以上述方式通過(guò)多孔板32-38上的處理通道后，該淤漿由裝設(shè)于塔的底部室52中的PVC淤漿排出口12排出塔外。此外，在中等難度的PVC淤漿情況下，例如由PVC淤漿引入部分21引入該淤漿，其通過(guò)多孔板34-38上的處理通道而縮短停留時(shí)間。以類似方式，在具有良好脫單體能力的PVC淤漿情況下，例如由淤漿引入部分23引入淤漿以進(jìn)一步縮短停留時(shí)間，因而可以避免因與蒸汽接觸超過(guò)所需時(shí)間引起的熱降解。
引入PVC淤漿的淤漿引入部分包括圖3所示的PVC淤漿引入管48，開(kāi)關(guān)閥49和PVC淤漿引入口50，PVC淤漿引入管48的內(nèi)徑在朝向淤漿引入口50的方向上擴(kuò)大到1.2倍或更大，優(yōu)選1.5-3.5倍，更優(yōu)選1.5-2.0倍。
在另一實(shí)施方案中，淤漿引入管48優(yōu)選具有這樣的形狀，其中如圖4所示，直徑擴(kuò)大的水平部分L長(zhǎng)度為1m或更大且通向塔中液面的導(dǎo)管52裝設(shè)于淤漿引入口內(nèi)部。通過(guò)提供長(zhǎng)于上述預(yù)定長(zhǎng)度的具有擴(kuò)大直徑的水平部分可以緩和因淤漿體積突然膨脹造成的湍流，而且可以由淤漿本身的重量來(lái)抑制VCM在引入管中的蒸發(fā)。此外，可以選擇性地將淤漿引入到多孔板上的液面上，以防止其分散，且通過(guò)提供導(dǎo)管52使蒸發(fā)的VCM在塔中易于以氣相部分逸出。就此而言，淤漿引入管可以與淤漿引入口呈一定角度，從而使淤漿很難滯留。
此外，在淤漿引入部分中，在淤漿引入口50和開(kāi)關(guān)閥49之間裝設(shè)熱水噴射裝置51。熱水噴射裝置51包括通過(guò)淤漿引入口側(cè)面部分裝設(shè)的熱水管和在其頂端裝設(shè)的噴嘴。噴嘴的排布優(yōu)選使其朝向開(kāi)關(guān)閥以便能洗出開(kāi)關(guān)閥與淤漿引入口之間的死空間中的PVC。
PVC淤漿引入部分中的開(kāi)關(guān)閥49優(yōu)選具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中PVC淤漿不在閥和PVC淤漿引入部分中滯留。盡管沒(méi)有特別的限制，只要該閾具有這種結(jié)構(gòu)，但具體優(yōu)選其結(jié)構(gòu)為球閥。若為球閥，則PVC淤漿不會(huì)在該閥中滯留，PVC顆粒不會(huì)在PVC淤漿引入部分中停留，即使在改變待處理的PVC淤漿等級(jí)時(shí)，而且可以獲得優(yōu)異的結(jié)果，而不會(huì)在最終的PVC模塑制品中出現(xiàn)因不同等級(jí)的混合造成的魚(yú)眼。對(duì)于該閥的位置，當(dāng)其裝設(shè)得盡可能靠近塔時(shí)，淤漿不會(huì)在PVC淤漿引入口和該閥之間滯留，因而得到更好的結(jié)果。
此外，上述的熱水洗滌裝置51可裝設(shè)在PVC淤漿引入部分以避免改變待處理的PVC淤漿時(shí)不同等級(jí)的混合。通過(guò)用該熱水洗滌裝置在改變等級(jí)時(shí)或在除去殘留單體的操作過(guò)程中洗滌PVC淤漿引入口而降低因不同等級(jí)的混合而發(fā)生的魚(yú)眼。
此外，PVC淤漿長(zhǎng)時(shí)間滯留在淤漿引入部分可通過(guò)在用于除去殘留單體的設(shè)備操作時(shí)洗滌未用于引入PVC淤漿的淤漿引入部分而避免。
具有許多小孔的多孔板32-38上帶有幾個(gè)垂直設(shè)置于該板的各表面上的間壁，且在上部多孔板的下表面和它們之間形成室(空間)。多孔板的小孔應(yīng)鉆成這樣，即在淤漿流于多孔板上時(shí)用從孔中噴射的蒸汽進(jìn)行脫單體處理。
小孔的尺寸應(yīng)考慮蒸汽壓力和待引入的蒸汽量而決定，從而使PVC淤漿不會(huì)通過(guò)小孔下行，不堵塞小孔且由下部位置噴射的蒸汽均勻通過(guò)小孔。
待鉆于多孔板中的小孔直徑為5mm或更小，優(yōu)選0.5-2mm，更優(yōu)選0.7-1.5mm。多孔板中的開(kāi)孔率(開(kāi)孔總面積/多孔板面積)為0.001-10％，優(yōu)選0.04-4％，更優(yōu)選0.2-2％。
當(dāng)開(kāi)孔率過(guò)小時(shí)，懸浮于在由多孔板制成的塔板上流動(dòng)的PVC淤漿中的PVC顆粒不能被充分?jǐn)嚢?，PVC顆粒沉降且從PVC顆粒中除去殘留單體的效率降低。PVC淤漿的流動(dòng)性地降低。另一方面，當(dāng)開(kāi)孔率太大時(shí)，發(fā)生其中PVC淤漿通過(guò)小孔下行的現(xiàn)象(下文稱為液體滲漏)，且不希望地浪費(fèi)大量蒸汽以防止液體從小孔滲漏。
間壁用于在多孔板上固定能流過(guò)PVC淤漿的處理通道。通過(guò)提供由間壁形成的處理通道，PVC淤漿在多孔板上流過(guò)特定的時(shí)間，在該段時(shí)間內(nèi)該淤漿經(jīng)過(guò)由下部供入的蒸汽進(jìn)行的脫單體處理。在圖2和3中，示出了多孔板47，其上表面交替裝設(shè)間壁39-44。
PVC淤漿在用于除去殘留單體的設(shè)備中的停留時(shí)間對(duì)應(yīng)于PVC淤漿通過(guò)多孔板上的處理通道的時(shí)間。因此，對(duì)于長(zhǎng)處理時(shí)間而言增加間壁數(shù)目以延長(zhǎng)處理通道或提高間壁是足夠的。盡管處理通道由間壁的排布方式確定，但圖2所示的彎曲形式是優(yōu)選的，且還可根據(jù)情況選擇螺旋形式，楔輪(arrow wheel)形式或星形(輻射形)。
盡管并不特別限制多孔板上間壁的數(shù)目和處理通道的寬度，但并不希望間壁數(shù)目過(guò)度增大或處理通道寬度太小，因?yàn)榱鲃?dòng)的PVC淤漿的液面上升而溢流出該間壁，不同停留時(shí)間的PVC淤漿發(fā)生混合，而且因此會(huì)使產(chǎn)品質(zhì)量變差。
本發(fā)明的設(shè)備具有位于塔的下部室9處的蒸汽引入口10，通過(guò)多孔板的小孔，由蒸汽引入口10噴射的蒸汽吹入在多孔板上流動(dòng)的PVC淤漿。此時(shí)引入的蒸汽量為每1m3PVC淤漿1-100kg/h，優(yōu)選5-50kg/h。當(dāng)待引入的蒸汽量太小時(shí)，由于PVC淤漿中的PVC顆粒沉降而不能有效除去PVC淤漿中的殘留單體。另一方面，當(dāng)待引入的蒸汽量太大時(shí)，PVC淤漿的分散劇烈且有時(shí)發(fā)生液泛。此外，因大量蒸汽的引入而不能增加除去PVC淤漿中的殘留單體的效果。
當(dāng)PVC淤漿的溫度高時(shí)，除去殘留單體的效率增加。然而，當(dāng)溫度太高時(shí)，由于熱降解而引起PVC顆粒著色，且使質(zhì)量變差。因此，PVC淤漿的溫度調(diào)節(jié)關(guān)系到高質(zhì)量PVC的生產(chǎn)。一般來(lái)說(shuō)理想的是調(diào)節(jié)蒸汽溫度和蒸汽引入量以使在多孔板上流動(dòng)的淤漿溫度為50-150℃，優(yōu)選70-120℃，更優(yōu)選80-110℃。
用于除去殘留單體的設(shè)備的塔4中的壓力理想的是保持在0.2-3kg/cm2(絕對(duì))下。
在本發(fā)明用于除去殘留單體的設(shè)備的塔4中，裝設(shè)至少一個(gè)熱水噴射裝置。在圖1所示設(shè)備中，通過(guò)形成一預(yù)定形狀的管而構(gòu)成熱水噴射裝置25-31，該熱水噴射裝置直接裝設(shè)在多孔板31-36下且通過(guò)以預(yù)定的時(shí)間間隔從噴嘴噴射熱水而洗滌多孔板下表面和塔內(nèi)壁。盡管對(duì)噴嘴數(shù)目和噴嘴孔的位置沒(méi)有特別限制，但優(yōu)選排布這些孔以使熱水由噴嘴以相對(duì)垂直線呈10-60℃的交叉角噴射熱水。
熱水噴射裝置25-31的管的平面形狀通常為希臘字母的Ω或φ形，螺旋形，星形或曲折形?？梢允且环N具有相同中心的多環(huán)型。熱水噴射裝置25-31裝設(shè)得與多孔板平行且可放入塔內(nèi)就足夠了。然而，有利的是將熱水噴射裝置25-31裝設(shè)得使其外徑與塔內(nèi)壁向內(nèi)分開(kāi)20mm或更大距離，因?yàn)槿绻鼈兲拷?nèi)壁，則縫隙有被洗出的PVC顆粒等堵塞的危險(xiǎn)。熱水噴射裝置25-31的外徑優(yōu)選為150-8000mm。
至于裝設(shè)在熱水噴射裝置25-31中的噴嘴孔形狀，可以根據(jù)使用目的選擇合適形狀如圓形，橢圓形和狹縫。就此而論，圓孔的直徑或橢圓形孔的最大圓處的直徑通?？蔀?-8mm，狹縫的最大長(zhǎng)度也可為1-8mm。
將由用于除去殘留單體的設(shè)備4除去殘留單體的PVC淤漿用泵5供入熱交換器3中，通過(guò)熱交換而冷卻，暫時(shí)貯存在PVC淤漿罐6中，然后供入干燥裝置(未在圖中示出)以進(jìn)行脫水步驟。在用于除去殘留單體的設(shè)備中除去的單體氣通過(guò)塔頂部的脫氣口11，蒸汽被冷凝并與冷凝器7中的氣體分離，然后將該氣體輸送到液化和回收步驟。在該步驟中，當(dāng)大量氯乙烯單體含于在冷凝器7中冷凝的冷凝水中時(shí)，可以將冷凝水引入用于除去殘留單體的設(shè)備中并再次處理。
下面通過(guò)實(shí)施例和對(duì)比例更具體地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明的范圍決不限于這些具體實(shí)施例。
在下列實(shí)施例和對(duì)比例中，進(jìn)行如下評(píng)價(jià)(1)測(cè)定殘留單體濃度的方法對(duì)進(jìn)行了除去殘留單體處理且從PVC淤漿排出口12排出的PVC淤漿取樣并脫水。然后通過(guò)由Shimadzu Corp.生產(chǎn)的氣相色譜儀9A(商品名)由液面上空間法(Head Space method)測(cè)定ppb范圍內(nèi)的氯乙烯聚合物中殘留氯乙烯單體濃度。測(cè)定條件根據(jù)ASTM D4443，且將FID用于檢測(cè)區(qū)。(2)測(cè)定熱降解的方法分別將除去殘留單體前后的PVC淤漿脫水，在40℃下干燥24小時(shí)，用下列組合物且在下列輥條件下模塑成PVC板，然后根據(jù)JIS K7105的方法測(cè)定熱降解程度。結(jié)果顯示測(cè)量值越大，熱降解程度越大。組合物PVC 100份Tri-堿式硫酸鉛 3份Di-堿式硫酸鉛1份硬脂酸鉀 1份硬脂酸 0.5份輥條件輥類型 8英寸輥輥溫 170℃輥煉時(shí)間 15分鐘輥煉片厚度 0.32mm(3)評(píng)價(jià)魚(yú)眼的方法通過(guò)在如下條件下加工PVC樹(shù)脂而制備PVC薄膜，所述PVC樹(shù)脂通過(guò)干燥已進(jìn)行除去殘留單體處理且從圖1中的取樣口60取樣的PVC淤漿而得到，將所述PVC薄膜分成各100cm2的五塊，計(jì)數(shù)在各塊中的魚(yú)眼數(shù)目并取平均值。組合物PVC 100份鄰苯二甲酸二辛酯 45份鉛型穩(wěn)定劑 4份輥條件輥類型 6英寸輥輥溫 150℃輥煉時(shí)間 5分鐘輥煉片的厚度 0.32mm(4)評(píng)價(jià)PVC顆粒在除去殘留單體的塔壁上的粘附在用除去殘留單體的塔對(duì)相同等級(jí)操作總共48小時(shí)后，觀察其中引入PVC淤漿的各室壁表面以確定PVC顆粒的粘附程度。根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)A…塔內(nèi)壁維持金屬光澤且PVC顆粒未粘附在壁表面。B…PVC顆粒粘附在壁表面，但易于通過(guò)用水洗滌而除去。C…PVC顆粒粘附在壁上且某些顆粒不能通過(guò)用水洗滌而除去且變?yōu)樽厣…PVC顆粒以層狀形式粘附且呈深棕色。實(shí)施例1用于實(shí)施例1中除去殘留單體的設(shè)備具有與圖1-3所示類似的結(jié)構(gòu)且具有如下規(guī)格a)除去殘留單體的塔室的數(shù)目8PVC淤漿引入部分裝設(shè)在從底部數(shù)第4、5、6、7和8個(gè)室中。b)多孔板板直徑 1500mm小孔直徑 1.3mm開(kāi)孔率 0.3％(小孔總面積/多孔板面積)間壁 500mm處理通道寬度 200mmc)熱水噴射裝置直徑 900mm形狀 管徑為50A(外徑60.5mm)的圓形d)PVC淤漿引入部分PVC淤漿引入管的直徑80A-150A(D/d＝150/80)PVC淤漿引入口的直徑150A閥類型 球閥在聚合反應(yīng)之后迅速將PVC淤漿(含30wt％的平均聚合度為1000的氯乙烯均聚物且含25000ppm氯乙烯單體)轉(zhuǎn)移到淤漿罐1中，用泵2以20m3/h供入熱交換器3中，加熱，然后通過(guò)PVC淤漿引入口22引入圖1所示用于除去殘留單體的塔4中，該塔具有7個(gè)圖2和圖3所示的多孔板。PVC淤漿在用間壁于多孔板32-38上分出的處理通道上流動(dòng)并經(jīng)由多孔板的小孔噴射的蒸汽(106℃，600kg/h)進(jìn)行單體除去處理。在多孔板上流動(dòng)的PVC淤漿經(jīng)蒸汽加熱到100℃，通過(guò)下行管下行到下部的多孔板，并通過(guò)PVC淤漿排出口12從用于除去殘留單體的塔12中排出。隨后，將PVC淤漿用泵5供入熱交換器3中，用該熱交換器冷卻到50℃，然后引入PVC淤漿罐6中。
通過(guò)與蒸汽在多孔板上接觸而從PVC樹(shù)脂淤漿中除去且與蒸汽一起到達(dá)塔頂?shù)穆纫蚁﹩误w通過(guò)脫氣口11引入冷凝器7中，在冷凝器7中分離為氯乙烯單體和冷凝水。將分離出的氯乙烯單體供入液化和回收工序。當(dāng)大量氯乙烯單體含于冷凝水中時(shí)，將該水通過(guò)PVC淤漿引入部分再次引入用于除去殘留單體的設(shè)備中并再次進(jìn)行處理。
結(jié)果示于表1中，可以看出在實(shí)施例1中可以將殘留氯乙烯單體除到230ppb。PVC樹(shù)脂的泛黃指數(shù)(泛黃系數(shù))好至2.52。此外，未觀察到PVC顆粒在引入PVC淤漿的引入口22和室56的壁表面上的粘附。實(shí)施例2以與實(shí)施例1相同的方式處理PVC淤漿，不同的是將含有30wt％平均聚合度為700的均聚物且含有25000ppm氯乙烯單體的淤漿用作PVC淤漿且由PVC引入口19(室59)引入該淤漿。
結(jié)果示于表1中，可以看出在實(shí)施例2中可以將殘留氯乙烯單體除到320ppb。PVC樹(shù)脂的泛黃指數(shù)為7.72。此外，未觀察到PVC顆粒在室59壁表面上的粘附。再有，魚(yú)眼評(píng)價(jià)顯示魚(yú)眼極少，每100cm2PVC薄膜中僅有7個(gè)。對(duì)比例1用具有與實(shí)施例相同規(guī)格的除去殘留單體的相同設(shè)備處理與實(shí)施例1所用相同的PVC淤漿，不同的是該設(shè)備的淤漿引入管具有80A(D/d＝1)的管徑且僅在該塔的頂部室處具有相同直徑的淤漿引入口。
結(jié)果示于表1。盡管在對(duì)比例1中能將殘留氯乙烯單體除到180ppb，但泛黃指數(shù)為6.84，比各實(shí)施例要差。此外，PVC顆粒粘附在室56的壁表面上且一部分顆粒粘附成層。對(duì)比例2使用與對(duì)比例1相同的設(shè)備重復(fù)對(duì)比例1，不同的是使用與實(shí)施例2中所用相同的淤漿。
結(jié)果示于表1。盡管在對(duì)比例2中能將殘留氯乙烯單體除到300ppb，但泛黃指數(shù)為8.76且熱降解比實(shí)施例1更重。此外，PVC顆粒粘附在室59的壁表面上且甚至用水洗滌也不能將其除去。再有，魚(yú)眼評(píng)價(jià)顯示魚(yú)眼量大，每100cm2PVC薄膜有2787個(gè)，且該P(yáng)VC不適于用作最終產(chǎn)品。
表1

(*)使用的PVC淤漿[a]…聚合度為1000的氯乙烯均聚物，淤漿濃度30wt％，殘留單體濃度27000ppm[b]…聚合度為700的氯乙烯均聚物，淤漿濃度30wt％，殘留單體濃度25000ppm(**)引入PVC淤漿的室數(shù)引入PVC淤漿的室數(shù)從塔底開(kāi)始計(jì)算。
工業(yè)應(yīng)用性從上述結(jié)果可以清楚地看出，本發(fā)明用于除去殘留單體的設(shè)備可達(dá)到下列效果(1)可以在將PVC的熱降解抑制到最小程度的同時(shí)從PVC淤漿中高效地除去殘留單體。(2)除去殘留單體時(shí)，PVC淤漿與蒸汽的接觸時(shí)間可以調(diào)整為適于該P(yáng)VC淤漿的時(shí)間，從而防止因與蒸汽接觸超過(guò)所需時(shí)間而引起的PVC熱降解。(3)PVC淤漿的停留時(shí)間可以通過(guò)改變PVC淤漿引入部分同時(shí)維持進(jìn)行脫單體處理的PVC淤漿量恒定而任意控制。(4)PVC淤漿在引入該淤漿的處理塔的各室中的分散可被防止，以避免PVC顆粒在處理塔壁表面上的粘附。(5)當(dāng)改變待處理PVC淤漿時(shí)，PVC淤漿和PVC顆粒很難滯留在處理塔中且可避免因不同等級(jí)的淤漿混合造成的魚(yú)眼。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)使用一種設(shè)備在聚合之后從含有聚氯乙烯和殘留單體的淤漿中除去殘留單體的方法，該設(shè)備包括一個(gè)在其垂直方向裝設(shè)有多個(gè)多孔板的圓柱形塔，分別在用作其底表面的多孔板上形成的多個(gè)室，在所述室中的兩個(gè)或多個(gè)上提供的淤漿引入部分，在多孔板之間裝設(shè)以使該淤漿依次從上部室的多孔板下行到下部室的多孔板的下行段，裝設(shè)在該塔底部的蒸汽引入口，裝設(shè)在該塔頂部的脫氣口，裝設(shè)在位于具有所述淤漿引入部分的室之下的室中的淤漿排出口，以及直接裝設(shè)在所述多孔板之下且至少朝向所述多孔板的下表面的熱水噴射裝置，其特征在于當(dāng)淤漿由所述淤漿引入部分引入時(shí)引入的淤漿量為0.1-300m3/h/1m2構(gòu)成所述室的底表面的多孔板面積且該室的淤漿引入口處的淤漿線速度為6m/sec或更低。
2.一種在聚合之后從含有聚氯乙烯和殘留單體的淤漿中除去殘留單體的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括一個(gè)在其垂直方向裝設(shè)有多個(gè)多孔板的圓柱形塔，分別在用作其底表面的多孔板上形成的多個(gè)室，在所述室的兩個(gè)或多個(gè)中提供的淤漿引入部分，裝設(shè)在多孔板之間以允許該淤漿依次從上部室的多孔板下行到下部室的多孔板的下行段，裝設(shè)在該塔底部的蒸汽引入口，裝設(shè)在該塔頂部的脫氣口，裝設(shè)在位于具有所述淤漿引入口的室之下的室中的淤漿排出口，以及直接裝設(shè)在所述多孔板之下且至少朝向所述多孔板的下表面的熱水噴射裝置，所述淤漿引入部分包括裝設(shè)在所述塔中的淤漿引入口和與該淤漿引入口相連的淤漿引入管，且淤漿引入管的內(nèi)徑在朝向淤漿引入口的方向擴(kuò)大到1.2倍或更大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的除去殘留單體的設(shè)備，其特征在于在裝設(shè)于位于最上室之下的室中的淤漿引入部分中裝設(shè)開(kāi)關(guān)閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的除去殘留單體的設(shè)備，其特征在于該開(kāi)關(guān)閥為球閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的除去殘留單體的設(shè)備，其特征在于在淤漿引入口和淤漿引入部分的開(kāi)關(guān)閥之間裝設(shè)熱水噴射裝置，該熱水噴射裝置朝向該開(kāi)關(guān)閥。
全文摘要
公開(kāi)了一種從含有聚氯乙烯的淤漿中除去殘留單體同時(shí)防止聚氯乙烯降解和其質(zhì)量下降的方法和設(shè)備。該設(shè)備包括圓柱主體(46),多個(gè)垂直裝于該主體內(nèi)的多孔板(32－38),多個(gè)通過(guò)使用這些多孔板作其底表面在多孔板上限定的室,裝設(shè)于至少兩個(gè)這些室上的淤漿引入部分(19－24),位于多孔板之間以允許該淤漿依次從上部室的多孔板下行到下部室的多孔板的下行部分(13－18),位于主體底部的蒸汽入口(10),位于主體頂部的排氣口(11),位于具有淤漿入口的室之下的室中的淤漿排出口(12)以及直接位于多孔板之下以至少面對(duì)多孔板下表面的熱水噴射裝置(25－31),其中淤漿引入管(48)通過(guò)開(kāi)關(guān)閥(49)連于淤漿入口(50),淤漿引入管(48)的內(nèi)徑向著淤漿入口(50)漸次擴(kuò)大直至至少為1.2倍。
文檔編號(hào)C08F6/00GK1245505SQ9718149
公開(kāi)日2000年2月23日 申請(qǐng)日期1997年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月26日
發(fā)明者松田悅郎, 伊藤雄一, 藏薗敏信 申請(qǐng)人:智索公司