国产分散剂在聚氯乙烯生产中的应用

国产分散剂在聚氯乙烯生产中的应用

邓燕海

新疆中泰化学阜康能源有限公司 新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：在聚录乙烯生产中，国产分散剂的应用十分广泛。为优化聚氯乙烯聚合反应过程中温度控制的对策，取得更理想的温度控制效果，文章首先分析聚乙烯醇分散机理，其次探讨国产分散剂在聚氯乙烯生产中的应用，研究结果可为废塑料脱氯和资源化利用提供理论基础参考，以期为相关人员提供参考。

关键词：氯乙烯合成；危险化工工艺；自动化改造方案

引言

随着我国现代化建设加快，对化工产品的需求与日俱增，化工行业成为安全生产的高危行业。氯乙烯是无色易液化气体，可与丁二烯、丙烯腈等共聚，主要用于制备冷冻剂等。聚氯乙烯是广泛应用于建材农业等工业领域的塑料产品，聚氯乙烯是木材钢铁等传统材料的良好代用品。聚氯乙烯生产是大规模工业化过程，近年来氯乙烯生产技术快速更新，氯乙烯生产工艺技术水平直接影响产品质量与市场竞争力。

1聚乙烯醇分散机理

氯乙烯单体（VCM）加入聚合釜后，在搅拌和分散剂的共同作用下分散在水中，成为小液滴。聚合反应在单体液滴内进行。聚合装置是以氯乙烯单体（VCM）为主要基础原料，多种复合配制的工业化学助剂为主要辅助原料，采用密闭式悬浮法聚合生产技术，通过化学聚合反应生产聚氯乙烯（PVC）树脂的装置。以聚合工艺系统入料方式为例，主要采用冷水加料方式，先按配方量同时加入冷软水、分散剂和缓冲剂，再加入新鲜单体和热软水，夹套升温到设定温度后加入引发剂。分散剂的作用是稳定搅拌形成的单体油珠和阻止油珠的相互聚合及合并，根据分散剂在氯乙烯悬浮聚合成粒过程中的作用，一般分为主分散剂和助分散剂。分散剂的水溶液具有保胶功能，其黏度随相对分子质量（聚合度）而变化，即相对分子质量越高则黏度越大，吸附于氯乙烯-水相界面的保护膜强度越高，越不容易发生膜破裂导致并粒变粗现象；分散剂的水溶液具有界面活性，分散剂水溶液的表面张力越小，其表面活性越高，形成的氯乙烯油珠越小，得到的树脂颗粒表观密度越小，也越疏松多孔。通过调整分散剂的种类和用量，可以调节聚氯乙烯树脂的颗粒大小、表观密度、粒度分布和孔隙率等性能。此外，分散剂的种类和用量直接影响聚氯乙烯的颗粒形态，进而影响聚合体系的传热性能。聚乙烯醇是氯乙烯悬浮聚合常用的分散剂之一，在聚合过程中聚乙烯醇首先吸附在氯乙烯单体和水相界面，起到降低相间界面张力、促进单体分散的作用；随着单体的进一步分散，液滴直径变小，表面积增大，分散剂进一步吸附，甚至与氯乙烯发生接枝共聚，对单体液滴起到保护作用。使用单一分散剂难以得到综合性能优越的聚氯乙烯树脂，须采用两种或两种以上聚乙烯醇分散剂，甚至与纤维素醚分散剂或表面活性剂等助剂复配。复配的原则是要兼顾分散能力和保胶能力，有意识地选择一种分散剂以降低界面张力、提高分散能力；而另一种分散剂则保证有足够的保胶能力。在此基础上再考虑添加第三组分助剂来满足特殊聚氯乙烯树脂性能要求，如低醇解度聚乙烯醇。

2国产分散剂在聚氯乙烯生产中的应用

2.1聚氯乙烯聚合反应温度控制流程

主要以某化工企业聚氯乙烯生产时的聚合釜温度控制为例展开研究，选择夹套水串级分程控制回路，搭配回流冷凝器，科学控制聚合反应温度，同时在实际操作中，要求全部以程序控制完成。聚合反应升温之前，提前控制工艺中的2个回路，同时将副调节器TC222输出值设定为69%，可以使整个流程达到核定温度后，关掉3个调节阀，即TV222-1/2/3。做好准备后启动升温程序，立即关闭程控阀SV-262，打开程控阀SV-261，保证聚合釜反应中热水顺利进入夹套，加热釜内物料。待聚合釜反应温度达到规定值，打开SV-262，关闭SV-261，副调节器TC222便进入自动运行程序。这期间主调节器TC221并未运行，在随后的聚合反应流程中，全部依靠副调节器TC222支撑并控制，并且系统中的TV222-3(控制热水阀)处于打开状态。此时聚合釜反应流程持续升温运行，随着反应时间的延长，温度升高至一定值，灵活调整调节阀TV222-3，直至将其关闭。当温度测量值逐渐接近于主调节器(TC221)设定值，并待最小值≤0.5℃期间，升温过程接近尾声，聚氯乙烯生产正式进入聚合反应控制阶段。在聚合反应≥3h后，聚氯乙烯回流冷凝程序的启动，回流冷凝器迅速接收气相氯乙烯并进行冷凝处理，得到液态氯乙烯，将其汇集整理后沉降，迅速进入回流冷凝器底部。在过程中对SV236、SV238的启动与停止调整，需结合控温具体情况灵活控制。循环水调节阀的开关即FV222，主要调整依据为聚合釜终止剂加入时间，随着其关闭，代表着聚合反应中回流冷凝处理完毕。随后工作人员可适当调整单回路定值，严格控制冷却水流量，待冷却水流量进入恒定状态，表明聚合釜夹套水流量必须做出调整，这样才能有效控制聚氯乙烯聚合反应温度。

2.2高强聚氯乙烯声测管

用高强度聚氯乙烯厚壁管材来替代薄壁钢管。管体采用添加了增韧成分的特殊高分子材料进行增韧改性，具有强度高、韧性及回弹性好，受外力撞击不易破裂等特点；外力消除后，管体能快速恢复原状，保持内部管路通畅、不发生堵管。由该管体材料结合特殊螺纹密封接头结构组成高强聚氯乙烯声测管，接头两端均可插入管节的螺纹接头，接头内装O形橡胶密封圈，通过旋紧实现管节的连接；同时橡胶材质的密封圈在受挤压后变形贴服在管材之间，起到双重密封作用。

2.3氯乙烯合成危化工艺生产危险性评价

化工生产中存在很多危险因素，需要采取措施预防危险因素，风险评价是依据现存专业经验准则对危害分析结果得出系统发生危险可能性的评价，寻求最少损失的安全环境投资效益。风险评价体现预防为主的思想，系统从计划设计等过程考虑安全管理问题。根据对象特点采用不同的危险性评价方法，形成达到评价目的的评价模式。根据化学公司火灾爆炸指数评价，将氯乙烯生产装置单元分为氯化氢制备、氯乙烯生成与精馏单元。氯乙烯生产中氯化氢合成单元、氯乙烯转化单元发生火灾爆炸可能性较大，应作为危险性分析的重点单元。氯乙烯生产单元中需要评价氯化氢气体制备单元，氯乙烯转化单元等，发生爆炸危险主要设备包括合成炉、压缩机与混合器。研究对氯化氢合成炉、压缩机与混合器爆炸事故进行事故树分析，氢氯气体站送来的复合纯度要求气体发生化学反应生成氯化氢，根据化学反应器火灾爆炸事故类型主要有爆炸混合气体与反应失控型爆炸。

结语

综上所述，通过对聚氯乙烯聚合反应温度控制的研究，对聚合反应中温度控制方法创新与策略优化有了重新认识。因为在聚合反应过程中，温度变化滞后性明显，所以为取得更理想的温度控制效果，必须采取合理措施对升温时间适当缩短，并严格控制超调量，应用串级控制系统，调节器对积分作用适当屏蔽与加入，科学抑制聚合反应中温度波动情况，灵活调整PID参数，预防积分饱和问题。基于此，达到优化聚氯乙烯聚合反应温度控制策略和提高温度控制水平的目的。

参考文献

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