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聚氯乙烯生产聚合釜开发研究进展高材075 10072861 张少军摘要:综述了国内生产的30m3、45m3、70m3、100m3、135m3等多种型号的PVC生产用聚合釜的开发及改进情况，概述了聚合釜发展的现状及未来的开发研究方向。
关键词：PVC；聚合釜；开发；生产1.前言聚氯乙烯(PVC> 树脂是合成树脂中的大宗品种之一,随着我国国民经济的高速增长,PVC 树脂的需求量也在迅猛增长。
聚合釜是聚氯乙烯生产装置中的关键设备, 聚合釜的设计水平及制造质量直接影响着聚氯乙烯树脂的产量和质量。
国内PVC 生产聚合釜的容积可分为4、5、7、13.5、30、48、70、108、135m3。
2000年以后, 随着我国PVC需求量的不断增加，对聚合釜的容积和质量要求也越来越高。
国内众多的化工机械企业在聚合釜的研制生产方面取得了长足的进步。
2.国内主要型号PVC生产聚合釜开发研究进展2.130m3型聚合釜30m3聚合釜曾一度成为我国PVC生产装置的主体釜型，国内许多化工机械企业也都掌握了其生产技术。
随着生产装置规模的不断扩大，30m3聚合釜的需求越来越小。
但由于仍有大量聚合釜处于生产状态，对聚合釜的生产技术改进还是非常必要的。
在这方面天津大沽化工有限责任公司和锦西化工机械厂走在国内前列。
天津大沽化工有限责任公司【1】通过采用复合引发体系、反应中间连续注水、反应后期缩短降压时间、新型防黏釜剂、密闭入料、粗料监测及DCS计算机自控技术等使聚合釜的生产能力由0.5万t/a提高到1万t/a,VCM单体消耗大幅降低，树脂优级品率显著提高，提升了生产技术水平。
锦西化工机械厂【2】研制的PVC 聚合釜在国内首次采用半圆管式夹套及可拆卸、底伸式套管内挡板, 研制了新型传动和机械密封全新结构，设计了底轴瓦釜底注水系统, 经一年多生产考核表明,与传统釜比, 可降低搅拌功耗18%, 总传热系数提高10%~ 15%, 生产能力提高10%以上, 机械密封寿命长、泄漏量少、拆装方便, 树脂质量稳定, 符合国标。
第48卷第12期 2020年12月聚氯乙烯 Polyvinyl ChlorideVol .48, No . 12 Dec . , 2020【科研与生产】本体法P V C 树脂残留氯乙烯单体含量超标原因及调整措施王西能*(新疆中泰化学托克逊能化有限公司，新疆吐鲁番830〇24)[关键词]本体法P V C 树脂；残留氯乙烯含量；表观密度；颗粒形态；真空；汽提[摘要]分析残留氯乙烯含量超标树脂的质量，深人讨论本体聚合过程，找到了本体法P V C 树脂残留氯乙 烯含量超标的原因，并有针对性地进行了工艺优化和配方调整，使本体法P V C 树脂残留氯乙烯含量从2 000 pg/g 降至5 pg /g 以下，解决了制约本体法P V C 树脂质量提升的关键问题。
[中图分类号]TQ 325.3[文献标志码]B[文章编号]1009 -7937(2020) 12 -0001 -05Cause of excess vinyl chloride content in bulk PVC resin and adjustment measuresWANG X i9 neng(Xinjiang Zhongtai Chemical Toksun Energy Chemical C o . , L td.，Turpan 830024，China )Key words ： bulk PVC resin ； residual vinyl chloride content ； apparent density ； particle morpholo gy ;vacuum ； strippingAbstract ： Through the quality analysis of the bulk PVC resin with excess residual vinyl chloridecontent and in-depth discussion on the bulk polymerization process , the reasons for the excess residual vi nyl chloride content in the bulk PVC resin were found out . Process optimization and formula adjustment were made to target the reduction in the residual vinyl chloride content of bulk PVC resin from 2 000 jxg /g to blow 5 jxg /g , thus the key problem restricting the quality improvement of bulk PVC resin was solved .新疆中泰化学托克逊能化有限公司（以下简称 托克逊能化）20万t /a 本体法P V C 生产装置于 2019年11月建成投产。
聚氯乙烯悬浮法具体工艺路线如下：1.聚合悬浮聚合的过程是先将去离子水用泵打入聚合釜中启动搅拌器,依次将分散剂溶液、引发剂及其他助剂加入聚合釜内。
2.碱处理聚合物悬浮液送碱处理釜，用浓度为36％～42％的NaOH溶液处理,加入量为悬浮液的0.05%～0.2%,用蒸汽直接加热至70～80℃,维持1.5～2.0h,然后用氮气进行吹气降温至65℃双下时,再送去过滤和洗涤。
碱处理的目的：破坏残存的引发剂、分散剂、低聚物和挥发性物质，使其变成能溶于热水的物质，便于水洗清除。
3.树脂的干燥方法聚氯乙烯树脂的干燥方法多是采用二段干燥法，即气流干燥管与沸腾床干燥器结合使用，其中气流干燥管脱除的是树脂上的表面非结合水，沸腾床干燥器脱除的是树脂内部结合水。
4．脱水与成品：在卧式刮刀自动离心机或螺旋沉降式离心机中，先进行过滤，再用70～80℃热水洗涤二次。
经脱水后的树脂具有一定含水量，经螺旋输送器送入气流干燥管，以140～150℃热风为载体进行第一段干燥，出口树脂含水量小于4%；再送入以120℃热风为载体的沸腾床干燥器中进行第二段干燥，得到含水量小于0.3%的聚氯乙烯树脂。
再经筛分、包装后入库。
聚氯乙烯本体法生产工艺路线如下：在聚氯乙烯本体法生产工艺中,聚合反应无需水和分散剂,氯乙烯单体(VCM)既作反应物又作分散剂,成品由聚合条件(尤其是反应温度)决定。
根据生产的树脂质量不同,其反应通常在45～75℃下进行。
1工艺特点聚合反应分两步进行:(1)在预聚xx形成“种子”;(2)在聚合釜中“种子”增长。
聚合釜中的物料由液态逐渐变成稠状,再变成粉状。
要想实现本体法聚合的工业化生产,必须解决如下3个问题:(1)通过在液体介质中进行湍流搅拌使粒子形成;(2)在粉状介质中进行适当搅拌使粒子增长;(3)除去聚合反应热。
工艺方案选择依据悬浮聚合：悬浮聚合是一种成熟的工艺，典型的悬浮聚合过程是向聚合釜仲加入无离子水合悬浮剂，加入引发剂后密封聚合釜，脱除氧，加入单体氯乙烯进行聚合。
浅谈本体法聚氯乙烯的生产工艺特点摘要：聚氯乙烯（M—PVC）生产工艺是法国阿托公司的一项专利技术。
中国在引进技术和设备的基础上，通过吸收和二次创新，发展了自主知识产权的生产技术体系。
我国已达到全球领先水平，无论是制定工作流程、业务技术、生产设备、控制系统及产品质量、原材料和能源的消耗强度，生产设施、环境污染等。
分析了散装PVC生产工艺的特点。
关键词：聚氯乙烯；本体法；工艺在聚氯乙烯的批量生产过程中，聚合反应不需要水和分散剂；氯乙烯单体（VCM）既是试剂又是分散剂，成品由聚合条件（特别是反应温度）决定。
据制造树脂质量的反应通常45-75℃。
一、聚合工序控制聚合釜试压是先对干净的聚合釜抽真空，排除反应器中的空气，保持反应器内一定的负压，然后加入2-3吨单体试压，试验合格后按配方加入一定的单体和添加剂。
在单体计量方面，采用称重法对加入反应器中的VCM单体进行称量。
首先将计数器清零，然后将聚合釜称重。
然后通过VCM单体输送泵将vCM送入釜内，并通过自动称量系统准确地控制加入的VCM量，能够及时准确的计量单体的加入量。
树脂粒度的控制是在预聚釜内采用特殊的搅拌形式，在高速搅拌的条件下，液相单体在引发剂的作用下形成一定数量的胶乳——“种子”；然后将“种子”送入聚合釜内，并加入一定量VCM单体和引发剂，在这些“种子”的基础上继续聚合使“种子”逐渐长大到一定的程度，通过计数器计量反应放出的热量，来确定终止反应；通过控制胶乳的数量来达到对树脂粒度的控制，并通过分级、研磨来进一步控制树脂的粒度分布，故而可得到较窄粒度分布的树脂。
本体法聚合反应热量一部分是靠釜内，VCM连续脱气来带走；另一部分反应热量是靠搅拌系统的冷却水来移出，还有一部分是靠釜壁外夹套的冷却水来移出。
聚合反应是控制反应器中的压力，使其保持恒定的压力。
反应是否终止取决于反应时间和从反应热中除去的能量。
二、聚合过程的DCS控制1.进料控制。
预聚合釜和聚合釜安装在重力传感器上。
聚氯乙烯的聚合一、聚氯乙烯悬浮聚合原理聚氯乙烯工业化生产方法有四种：悬浮法、乳液法、本体法、微悬浮法。
悬浮聚合：通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中由油溶性引起剂引起而进行的聚合反应。
溶有引起剂的单体以液滴状悬浮于水中进行自由基聚合的方法称为悬浮聚合法。
整体看水为连续相，单体为分散相。
聚合在每一个小液滴内进行，反应机理与本体聚合相同，可看做小液珠本体聚合。
悬浮聚合体系普通由单体、引起剂、水，分散剂四个基本组分组成。
悬浮聚合体系是热力学不稳定体系，需借搅拌和分散剂维持稳定。
在搅拌剪切作用下，溶有引起剂的单体分散成小液滴，悬浮于水中引起聚合。
不溶于水的单体在强力搅拌作用下，被粉碎分散成小液滴，它是不稳定的，随着反应的进行，分散的液滴又可能凝结成块，为防止粘结，体系中必须加入分散剂。
悬浮聚合产物的颗粒粒径普通在0.05～0.2mm。
其形状、大小随搅拌强度和分散剂的性质而定。
悬浮聚合法的典型生产工艺过程是将单体、水、引起剂、分散剂等加入反应釜中，加热，并采取适当的手段使之保持在一定温度下进行聚合反应，反应结束后回收未反应单体，离心脱水、干燥得产品。
悬浮聚合所使用的单体或者单体混合物应为液体，要求单体纯度≥99.9%。
表1.氯乙烯单体的指标，% 水，ppm 铁，ppm 乙醛，ppm 低沸物，ppm 高沸物，ppm 纯度≥99.9 ≤300 ≤5≤10≤10≤500在工业生产中，引起剂、份子量调节剂分别加入到反应釜中。
引起剂用量为单体量的0.1% ～ 1%。
悬浮聚合目前大都为自由基聚合，但在工业上应用很广。
如聚氯乙烯的生产75％采用悬浮聚合过程，聚合釜也渐趋大型化；聚苯乙烯及苯乙烯共聚物主要也采用悬浮聚合法生产；其他还有聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯类、氟树脂等。
聚合在带有夹套的搪瓷釜或者不锈钢釜内进行，间歇操作。
大型釜除依靠夹套传热外，还配有内冷管或者(和)釜顶冷凝器，并设法提高传热系数。
本体法聚氯乙烯简介摘要：国内本体聚合装置的设备、工艺、自动化控制基本均从国外引进。
虽说技术的先进程度影响着一个企业的增产、提质和降耗的水平，但技术的消化吸收、工艺参数的优化程度以及操作技术和科学管理水平也决定着企业的经济效益。
相信经过我们大家的共同努力，本体法聚氯乙烯会日益完善。
关键词：本体法；制聚氯乙烯；反应釜在本体法聚氯乙烯工艺生产中，聚合反应无需水和分数剂，氯乙烯单体（VCM）既作反应物又作分散剂，成品由聚合条件（尤其是反应温度）决定。
根据生产的树脂质量不同，其反应通常在45--75℃下进行。
一、慨况本体法聚氯乙烯在聚合生产过程，分两步聚合：第一步在预聚釜中进行，加入一定量的VCM单体、引发剂和添加剂，经加热后在强搅拌（相对第二步聚合过程）的作用下，保持恒定的压力和温度进行预聚合反应；当VCM的转化率达到8～12%时，停止反应，将生成的“种子”送入聚合釜内进行第二步反应。
第二步聚合反应是在聚合釜内进行，在接收预聚合的“种子”后，再加入一定量的VCM单体、添加剂和引发剂。
在低速搅拌的作用下，保持恒定的压力进行聚合反应。
当反应转化率达到60～85%（根据配方而定）时终止反应；并在聚合釜内进行脱气、回收、汽提未反应的单体，进一步脱除残留在PVC树脂粉料中的VCM，最后经风送系统将釜内PVC粉料送往分级、均化、贮存和包装工序。
二、工艺特点聚合反应分两步进行：（1）在预聚釜中形成“种子”；（2）在聚合釜中“种子”增长。
聚合釜中的物料由液态逐渐变成稠状，再变成粉状。
在介于液态和粘稠态时，可能会有新的粒子形成，并粘附在颗粒表面使颗粒增长。
在粉状阶段，所有VCM被吸入微粒内，反应只在微粒内部发生，其后，颗粒增大，出现不规则颗粒，孔隙度减小。
要想实现本体法聚合的工业化生产，必须解决如下3个问题：（1）通过在液体介质中进行湍流搅拌使粒子形成；（2）在粉状介质中进行适当搅拌使粒子增长；（3）除去聚合反应热。
对于搅拌来说，本体法聚合采用立式预聚合釜，配有涡轮搅拌器，并有立式叶片和侧壁上的挡板，可以防止涡流的形成。
一、实验目的1. 理解本体聚合的原理和过程。
2. 掌握本体聚合实验的基本操作方法。
3. 观察和记录本体聚合过程中的现象，分析实验结果。
4. 了解本体聚合在材料制备中的应用。
二、实验原理本体聚合是指单体在无介质存在的情况下，通过引发剂的作用，在引发剂分解产生的自由基的引发下，形成聚合物。
本体聚合具有以下特点：1. 产品纯净，无杂质。
2. 聚合物分子量分布较窄。
3. 聚合设备简单，可连续或间歇生产。
4. 体系粘稠，散热困难，温度控制难度较大。
三、实验药品及仪器药品：- 甲基丙烯酸甲酯（MMA）- 过氧化苯甲酰（BPO）仪器：- 恒温水浴锅- 三口烧瓶- 直型冷凝管- 磨口锥形瓶- 牛角管- 温度计四、实验步骤1. 称量与配置：准确称取一定量的甲基丙烯酸甲酯和过氧化苯甲酰，将其加入三口烧瓶中。
2. 加热：将烧瓶放入恒温水浴锅中，加热至预定温度，保持一段时间，使单体充分溶解。
3. 引发聚合：在预定的温度下，加入引发剂BPO，引发单体聚合。
4. 观察与记录：在聚合过程中，观察聚合物的粘度变化、颜色变化等现象，并记录实验数据。
5. 终止聚合：当聚合物粘度达到预定值时，停止加热，使聚合反应终止。
6. 产物处理：将聚合物从烧瓶中取出，用蒸馏水清洗，去除残留的引发剂等杂质。
五、实验结果与分析1. 粘度变化：在聚合过程中，随着反应的进行，聚合物粘度逐渐增大。
这是因为单体逐渐转化为聚合物，体系粘度逐渐增大。
2. 颜色变化：在聚合过程中，聚合物颜色逐渐变深。
这是因为聚合物分子量逐渐增大，分子结构更加复杂。
3. 实验数据：根据实验数据，计算聚合物的分子量、分子量分布等指标。
六、结论1. 本体聚合是一种重要的聚合物制备方法，具有产品纯净、分子量分布窄等优点。
2. 在本体聚合过程中，温度、引发剂浓度等因素对聚合反应有重要影响。
3. 通过控制实验条件，可以获得具有良好性能的聚合物。
七、实验讨论1. 本体聚合过程中，如何控制温度、引发剂浓度等因素，以获得最佳聚合效果？2. 本体聚合在材料制备中的应用有哪些？3. 如何提高本体聚合产物的性能？八、参考文献[1] 王忠义，张晓辉，等. 本体聚合实验研究[J]. 化工教育，2018，43（3）：65-68.[2] 张永刚，李晓东，等. 甲基丙烯酸甲酯本体聚合工艺研究[J]. 化工进展，2016，35（11）：3223-3228.[3] 刘立峰，李娜，等. 本体聚合技术在聚合物材料制备中的应用[J]. 化工进展，2019，38（1）：60-65.。
