PVC 聚合工藝

1、LOGOPVC 聚合工藝聚合工藝湖北宜化長江公司氯堿事業(yè)部湖北宜化長江公司氯堿事業(yè)部主講人：尹主講人：尹 爍爍TELompany Logo4課程內容課程內容1 2 3 危化品及安全措施?；芳鞍踩胧?聚合工段的設備情況聚合工段的設備情況我廠的聚合工藝我廠的聚合工藝PVC聚合工藝發(fā)展史聚合工藝發(fā)展史高分子材料簡介及應用史高分子材料簡介及應用史Company Logo一一.高分子材料及應用史簡介高分子材料及應用史簡介高分子材料簡介高分子材料簡介1.1什么是鏈式聚合反應？什么是鏈式聚合反應？1.2什么是自由基聚合反應？什么是自由基聚合反應？1.3Company Logo高

2、分子材料簡介1.1Company LogoCompany Logo高分子材料的分類：高分子材料的分類：按用途：按用途：塑料、橡膠、纖維、薄膜、粘膠劑和涂料塑料、橡膠、纖維、薄膜、粘膠劑和涂料等。等。按加熱后的狀態(tài)：按加熱后的狀態(tài)： 熱塑性塑料熱塑性塑料：有聚乙烯（：有聚乙烯（PE ）、聚丙烯（）、聚丙烯（PP ）、聚苯乙烯）、聚苯乙烯（PS ）、聚甲基丙烯酸甲酯（）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗稱，俗稱有機玻璃有機玻璃 ）、）、聚氯乙烯聚氯乙烯（PVC ）、）、尼龍（尼龍（Nylon )、聚碳酸酯（、聚碳酸酯（PC ）、聚氨酯（）、聚氨酯（PU）、聚四氟）、聚四氟乙烯（特富龍乙烯（特富龍,

3、PTFE）、聚對苯二甲酸乙二醇酯）、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE)等。等。 按加熱后的狀態(tài)：按加熱后的狀態(tài)： 熱固性塑料熱固性塑料：酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹：酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂、聚氨酯等脂、環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂、聚氨酯等 Company Logo直接利用：纖維素造紙，利用蛋白質練絲和鞣革直接利用：纖維素造紙，利用蛋白質練絲和鞣革 人工合成高分子化合物人工合成高分子化合物: 從小分子合成酚醛樹脂從小分子合成酚醛樹脂 (1907年年) 對天然高分子進行改性：天然橡膠的硫化成功對天然高分子進行改性：天然橡膠的硫化成功

4、(1839年年)和硝酸纖維素和硝酸纖維素的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)(1846年年) 高分子材料應用的發(fā)展歷史：高分子材料應用的發(fā)展歷史：Company Logo1920年德國人史道丁格發(fā)表了年德國人史道丁格發(fā)表了劃時代的文獻劃時代的文獻“論聚合論聚合”。他提。他提出了出了“高分子高分子”、“長鏈大分子長鏈大分子”的概念。的概念。Company Logo到了五十年代，德國的齊格勒到了五十年代，德國的齊格勒(Ziegler)和意大利的納塔和意大利的納塔(Natta)發(fā)明了新的催化劑，使乙烯低壓發(fā)明了新的催化劑，使乙烯低壓聚合制備高密度聚乙烯聚合制備高密度聚乙烯(1953)和和丙烯定向聚合制備全同聚丙烯丙烯定向聚

5、合制備全同聚丙烯(1955)實現(xiàn)工業(yè)化。實現(xiàn)工業(yè)化。 Company Logo一旦高分子學說被確立起來，便有力地促進了高分子合成工業(yè)的發(fā)展。上一旦高分子學說被確立起來，便有力地促進了高分子合成工業(yè)的發(fā)展。上世紀的二十年代末和三四十年代，大量重要的新聚合物被合成出來。世紀的二十年代末和三四十年代，大量重要的新聚合物被合成出來。醇酸樹脂醇酸樹脂(1926)聚氯乙稀聚氯乙稀(1928)脲醛樹脂脲醛樹脂(1929)聚苯乙烯聚苯乙烯(1930)聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(1930)高壓聚乙烯高壓聚乙烯(1935)聚醋酸乙烯聚醋酸乙烯(1936)丁基橡膠丁基橡膠(1940)滌綸纖維滌綸纖維(1941

6、)聚氨酯聚氨酯(1943)環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂(1947)ABS(1948)Company Logo什么是鏈式聚合反應？2.2鏈式聚合鏈式聚合： 又稱鏈鎖又稱鏈鎖( (聚合聚合) )反應。在聚合反應過程中，一旦活性反應。在聚合反應過程中，一旦活性中心中心( (自由基或離子自由基或離子) )形成，就可以在很短的時間內，使許多形成，就可以在很短的時間內，使許多單體聚合在一起，形成分子量很大的大分子的反應。單體聚合在一起，形成分子量很大的大分子的反應。 主要包括三個基元反應，即主要包括三個基元反應，即鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止，有時還伴隨有有時還伴隨有鏈轉移鏈轉移反應發(fā)生。反應發(fā)生。

7、按鏈活性中心的不同，可細分為按鏈活性中心的不同，可細分為自由基型聚合、陽離自由基型聚合、陽離子型聚合、陰離子型聚合子型聚合、陰離子型聚合和和配位聚合配位聚合四種類型。四種類型。Company Logo 鏈引發(fā)鏈引發(fā)：引發(fā)劑分子受熱使弱鍵斷裂而分解出初：引發(fā)劑分子受熱使弱鍵斷裂而分解出初級游離基；級游離基； 鏈增長鏈增長：活潑自由基與單體反應產生單體自由基，：活潑自由基與單體反應產生單體自由基，進一步與其他單體分子作用；進一步與其他單體分子作用； 鏈轉移鏈轉移及及鏈終止鏈終止：a.向單體鏈轉移向單體鏈轉移形成端基雙形成端基雙鍵聚合物；鍵聚合物；b.向高聚物鏈轉移向高聚物鏈轉移形成支鏈或交聯(lián)聚合形

8、成支鏈或交聯(lián)聚合物；物；c.偶合鏈終止偶合鏈終止形成形成“尾尾相連尾尾相連”聚合物。聚合物。d.歧歧化終止化終止形成端基雙鍵聚合物。形成端基雙鍵聚合物。Company Logo自由基自由基：在適當條件下，化合物的價鍵有：在適當條件下，化合物的價鍵有均裂均裂和和異裂異裂兩種兩種形式。均裂時，共價鍵上一對電子分屬于兩個基團，這種形式。均裂時，共價鍵上一對電子分屬于兩個基團，這種帶獨電子的基團呈中性，稱做自由基或游離基。帶獨電子的基團呈中性，稱做自由基或游離基。什么是自由基聚合反應？2.3Company Logo異裂時，共價鍵上異裂時，共價鍵上對電子全部歸屬于某一基團，形成陰離對電子全部歸屬于某一基

9、團，形成陰離子或負離子；另一個是缺電子的基團，稱做陽離子或正離子。子或負離子；另一個是缺電子的基團，稱做陽離子或正離子。Company Logo鏈引發(fā)：鏈引發(fā)：自由基自由基產生產生 v熱均裂熱均裂 光光 照照 氧化還原反應氧化還原反應 高能粒子輻射高能粒子輻射 R-OCO-O-O-COO-R 2R-O +2CO2Company Logo鏈增長：鏈增長：自由基加成反應自由基加成反應 Company Logo鏈轉移：鏈轉移：自由基轉移反應自由基轉移反應向單體向單體.RR.+ RRR+R+=CH2CHX+X. CHCH2XCHCH2C=. CH2XCHCHX=+HC. CH3XCompany Log

10、o鏈終止：鏈終止：自由基偶合反應自由基偶合反應 RCH2CH. X+X. CH CH2RXCHCH2RRCH2CHXCompany LogoPVC聚合總反應：聚合總反應：大多數聚氯乙烯為直鏈，但由于向高聚物發(fā)生大多數聚氯乙烯為直鏈，但由于向高聚物發(fā)生鏈轉移，形成支鏈或交聯(lián)聚氯乙烯。鏈轉移，形成支鏈或交聯(lián)聚氯乙烯。反應方程式：反應方程式：nCH2=CHCl-CH2-CHCl-nCompany Logo二二.PVC聚合工藝發(fā)展史聚合工藝發(fā)展史PVC是如何發(fā)現(xiàn)的？2.1PVC生產有哪些聚合工藝？2.3PVC生產的發(fā)展史？2.2Company LogoHenri Victor Regnault 和和E

11、ugen Baumann分別在分別在1835年年和和1872年年發(fā)現(xiàn)了氯乙烯的自聚現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)了氯乙烯的自聚現(xiàn)象。 PVC是如何發(fā)現(xiàn)的？2.1Company LogoPVC生產的發(fā)展史？2.2 1912年年德國人德國人 Fritz Klatte合成了合成了PVC，但沒有開發(fā)出產品。，但沒有開發(fā)出產品。 1926年年，美國，美國 B.F. Goodrich 公司的公司的 Waldo Semon 合成了合成了PVC并在美國申請了專利。并在美國申請了專利。 1931年年，德國法本公司開始用乳液法生產，德國法本公司開始用乳液法生產PVC。 1941年年，美國開始采用懸浮法生產，美國開始采用懸浮法生產PV

12、C。艱難的啟蒙階段艱難的啟蒙階段Company Logo高速發(fā)展成熟邁進啟蒙階段20世紀上頁，乙炔世紀上頁，乙炔電石法制氯乙烯單電石法制氯乙烯單體。（體。（利用煤炭利用煤炭）聚合路線：聚合路線：處于摸處于摸索階段索階段。用途：電線電纜用途：電線電纜20世紀中期，乙烯世紀中期，乙烯氧氯化法制氯乙烯氧氯化法制氯乙烯單體。（單體。（利用石油利用石油）聚合路線：聚合路線：確定了確定了懸浮法為主。懸浮法為主。用途：建筑市場需用途：建筑市場需求。求。20世紀世紀80年代以來年代以來，多種方法制單體。多種方法制單體。聚合路線：聚合路線：采用多種采用多種方法，但依然以懸浮方法，但依然以懸浮法為主法為主。用途：

13、硬制品（板材用途：硬制品（板材、管材、型材），軟、管材、型材），軟制品（電線、軟管、制品（電線、軟管、薄膜）薄膜）Company LogoPVC生產有哪些聚合工藝？2.3四大方法：四大方法：懸浮法、本體法、乳液法（含微懸浮聚合）、溶液聚合懸浮法、本體法、乳液法（含微懸浮聚合）、溶液聚合項目項目懸浮聚合懸浮聚合本體聚合本體聚合溶液聚合溶液聚合乳液聚合乳液聚合配方組成配方組成單體、引發(fā)劑、單體、引發(fā)劑、分散劑、水分散劑、水單體、引發(fā)劑單體、引發(fā)劑單體、引發(fā)單體、引發(fā)劑、劑、溶劑溶劑單體、引發(fā)劑、單體、引發(fā)劑、乳化劑、水乳化劑、水聚合場所聚合場所單體液滴內單體液滴內本體內本體內溶劑內溶劑內束膠和乳膠

14、粒內束膠和乳膠粒內溫度控制溫度控制容易容易困難困難容易容易容易容易聚合速率聚合速率較大較大中等中等小小大大分子量控制分子量控制較困難較困難困難困難容易容易容易容易生產特征生產特征間歇生產間歇生產間歇操作間歇操作可連續(xù)生產可連續(xù)生產可連續(xù)生產可連續(xù)生產產物特性及產物特性及主要用途主要用途適合于注塑或適合于注塑或擠塑樹脂擠塑樹脂聚合物純凈、聚合物純凈、硬質注塑品硬質注塑品涂料、黏合涂料、黏合劑劑糊樹脂糊樹脂Company Logo三三.我廠的聚合工藝我廠的聚合工藝我廠聚合工藝簡介及特點我廠聚合工藝簡介及特點3.1聚合工段各崗位介紹聚合工段各崗位介紹3.2各類助劑與工藝指標各類助劑與工藝指標3.4工

15、藝流程介紹工藝流程介紹3.3Company Logo我廠采用的是我廠采用的是懸浮聚合懸浮聚合工藝。工藝。懸浮聚合：懸浮聚合：在強烈攪拌下，溶解有引發(fā)劑的在強烈攪拌下，溶解有引發(fā)劑的單體單體以液滴狀懸浮于水中的聚合，體系主要由單體、以液滴狀懸浮于水中的聚合，體系主要由單體、引發(fā)劑、水和分散劑四組分組成引發(fā)劑、水和分散劑四組分組成 。我廠聚合工藝簡介及特點3.1特點：特點：不可逆、放熱、體積縮小、各種助劑。不可逆、放熱、體積縮小、各種助劑。Company Logo聚合工段各崗位介紹3.2聚合聚合干燥干燥包裝包裝三大崗位：三大崗位：Company Logov將氯乙烯工段送來的精氯乙烯在一定的溫度和將

16、氯乙烯工段送來的精氯乙烯在一定的溫度和壓力下，加入適量的助劑，經過聚合反應生成壓力下，加入適量的助劑，經過聚合反應生成聚氯乙烯。未反應完的氯乙烯經回收處理后循聚氯乙烯。未反應完的氯乙烯經回收處理后循環(huán)使用。聚氯乙烯漿料在一定的溫度和壓力下，環(huán)使用。聚氯乙烯漿料在一定的溫度和壓力下，經過汽提塔汽提除去聚氯乙烯漿料中殘留的氯經過汽提塔汽提除去聚氯乙烯漿料中殘留的氯乙烯后送往離心干燥崗位，同時將氯乙烯回收。乙烯后送往離心干燥崗位，同時將氯乙烯回收。1、聚合崗位任務、聚合崗位任務Company Logov 將聚合中控崗位送來的將聚合中控崗位送來的PVCPVC漿料經離心干燥后漿料經離心干燥后送入包裝崗位

17、。送入包裝崗位。2、干燥崗位任務、干燥崗位任務v將離心干燥崗位送過來的將離心干燥崗位送過來的PVCPVC顆粒按包裝要求顆粒按包裝要求包裝，并分批次將包裝，并分批次將PVCPVC堆放到堆放到PVCPVC成品庫。成品庫。3、包裝崗位任務、包裝崗位任務Company Logo如何學習聚合工藝及設備如何學習聚合工藝及設備傳質（物料的傳送）傳質（物料的傳送）核心核心傳熱（傳熱（能量的傳遞能量的傳遞） 物料平衡物料平衡 能量守恒能量守恒工藝流程介紹3.3Company Logo 配方設定配方設定涂壁涂壁涂后沖洗涂后沖洗加緩沖劑加緩沖劑加水和加水和單體單體混合調整混合調整加分散劑加分散劑A A加分散劑加分散

18、劑B B混合混合調整調整加引發(fā)劑加引發(fā)劑反應監(jiān)測反應監(jiān)測終止反應終止反應 出料出料 回收回收 汽提汽提 回收回收 離心干燥離心干燥1.1.聚合崗位方框流程圖聚合崗位方框流程圖Company Logo單體和水單元流程圖單體和水單元流程圖Company Logo助劑及聚合單元流程圖助劑及聚合單元流程圖Company LogoCompany Logo氣提單元流程圖氣提單元流程圖Company Logo回收單元流程圖回收單元流程圖Company Logo廢水單元流程圖廢水單元流程圖Company Logo聚合反應監(jiān)控點聚合反應監(jiān)控點v釜溫，釜壓，攪拌功率，冷凍水進口、出口溫度，釜溫，釜壓，攪拌功率，冷

19、凍水進口、出口溫度，夾套、擋板水流量，頂部、底部注入水。夾套、擋板水流量，頂部、底部注入水。Company Logo2.2.干燥崗位方框流程圖（老系統(tǒng)）干燥崗位方框流程圖（老系統(tǒng)） 汽提汽提TK-2G/4G1#-3#號離心機號離心機1#-3#螺旋輸送器螺旋輸送器氣流干燥塔（氣流干燥塔（1#風機）風機）一級一級旋風分離器旋風分離器4#螺旋輸送器螺旋輸送器旋流干燥塔旋流干燥塔3#旋風分離器旋風分離器 鋼性葉輪鋼性葉輪5#-8#振動篩振動篩 旋轉旋轉給料器給料器1#、2#羅茨機羅茨機AB料倉料倉電子稱電子稱放料斗放料斗放料夾放料夾皮帶輸送機皮帶輸送機縫包、碼包縫包、碼包一一級旋風級旋風二級旋風分離器

20、二級旋風分離器2#旋風分離器料斗旋風分離器料斗定時下放定時下放Company Logo2.2.干燥崗位方框流程圖（新系統(tǒng)）干燥崗位方框流程圖（新系統(tǒng)）方框圖方框圖:汽提汽提TK-2G/4G4#5#離心機離心機6#-8#螺旋輸送器螺旋輸送器氣流干燥塔（經氣流干燥塔（經3#風風機）機）旋流干燥塔旋流干燥塔V06（經引風機）（經引風機） 鋼性鋼性葉輪葉輪1#-4#振動篩振動篩旋轉給料器旋轉給料器3#4#羅羅茨茨AB料倉料倉電子稱電子稱放料斗放料斗放料夾放料夾皮帶輸送機皮帶輸送機縫包、碼包縫包、碼包 Company Logo旋流干燥工藝流程圖（老系統(tǒng)）旋流干燥工藝流程圖（老系統(tǒng)）Company Log

21、o旋風干燥工藝流程圖（新系統(tǒng)）旋風干燥工藝流程圖（新系統(tǒng)）Company Logo各類助劑與工藝指標3.41. 1. 涂壁劑（涂壁劑（意大利黃意大利黃） 作用：作用：防止粘釜，保證聚合釜的傳熱效果，減少清釜次數防止粘釜，保證聚合釜的傳熱效果，減少清釜次數2. 2. 緩沖劑（緩沖劑（碳酸氫銨碳酸氫銨） 作用：作用：保證聚合反應體系呈中性保證聚合反應體系呈中性3. 3. 分散劑（分散劑（72.5%,88%72.5%,88%的的PVAPVA） 作用：作用：穩(wěn)定由攪拌形成的單體油滴，并阻止油滴相互聚集或合并穩(wěn)定由攪拌形成的單體油滴，并阻止油滴相互聚集或合并4. 4. 引發(fā)劑（引發(fā)劑（EHPEHP,CN

22、P,CNP） 作用：作用：能在較低溫度下提供自由基來引發(fā)氯乙烯加成反應能在較低溫度下提供自由基來引發(fā)氯乙烯加成反應 5. 5. 終止劑（終止劑（ATSCATSC，NONO） 作用：作用：終止反應和調整聚合反應速率終止反應和調整聚合反應速率6. 6. 阻聚劑（阻聚劑（壬基苯酚壬基苯酚） 作用：作用：防止回收單體自聚防止回收單體自聚各各類類助助劑劑Company Logo分散劑的作用機理分散劑的作用機理Company Logo1. 1. 按種類：按種類：溫度、壓力、液位、濃度溫度、壓力、液位、濃度2. 2. 按級別：按級別：班組級、片區(qū)級、事業(yè)部級班組級、片區(qū)級、事業(yè)部級工工藝藝指指標標序號序號概念名稱概念名稱內容內容1抓好四個環(huán)節(jié)抓好四個環(huán)節(jié)聚合釜環(huán)節(jié)聚合釜環(huán)節(jié)、汽提環(huán)節(jié)汽提環(huán)節(jié)、回收環(huán)節(jié)回收環(huán)節(jié)和和助劑環(huán)節(jié)助劑環(huán)節(jié)2監(jiān)控三個溫度、二監(jiān)控三個溫度、二個流量、一個個流量、一個壓力、壓力、冷庫溫度、聚合釜溫度、冷凍水溫度、冷凍水冷庫溫度、聚合釜溫度、冷凍水溫度、冷凍水流量、注入水流量、聚合釜壓力流量、注入水流量、聚合釜壓力3控制一個溫度、一控制一個溫度、一個壓力個壓力反應溫度、反應壓力反應溫度、反應壓力4實現(xiàn)兩個目標實現(xiàn)兩個目標PVC粘數合格率粘數合格率100%，聚合釜超壓次數，聚合釜超壓次數0次次Company Lo