Производство поливинилхлорида в массе

Основным сырьем для производства ПВХ служит винилхлорид (ВХ).

Винилхлорид при комнатной температуре и атмосферном давлении представляет собой бесцветный газ с приятным эфирным запахом, т. кип. -13,9 °С и плотность 970 кг/м³ (при -15 °С). ВХ растворяется в ацетоне, этиловом спирте, ароматических и алифатических углеводородах, но в воде практически нерастворим.

Особенности полимеризации ВХ состоят в следующем. В отсутствие кислорода и инициаторов термическая полимеризация мономера не происходит, но в присутствии кислорода полимер после некоторого индукционного периода образуется довольно быстро. Полимеризация ВХ в присутствии инициаторов протекает гораздо быстрее в атмосфере азота, чем воздуха. Реакция полимеризации очень чувствитель­на к наличию примесей. Так, ацетилен, метиловый и этиловый спирты, соляная кислота сильно замедляют скорость процесса, а стирол, гидрохинон, резорцин, анилин, дифениламин, фенол прекращают его.

При полимеризации ВХ в массе реакцию проводят в жидком мономере, в котором предварительно растворен инициатор. Она приводит к образованию порошка полимера, нерастворимого в мономере. Процесс осуществляется периодическим или непрерывным методом как при пониженных (-10÷-20°С), так и при обычных температурах (40÷70°С). По одной из схем технологический процесс включает следующие стадии: предварительная полимеризация ВХ, окончательная полимеризация ВХ, выделение порошка полимера, промывка, сушка, просеивание и упаковка порошка (рис. 7.1).

Из сборника 1 в автоклав 2 загружают ВХ и инициатор (динитрил азобисизомасляной кислоты, изопропилпероксидикарбонат и др.), а в рубашку автоклава подают воду температурой 60-65 °С. Давление в автоклаве повышается до 0,9-1,0 МПа. При непрерывном перемешивании турбинной мешалкой в течение 0,25-1 ч происходит предварительная полимеризация ВХ (на 10 %), приводящая к образованию суспензии ПВХ в жидком ВХ. Контроль полимеризации осуществляют по давлению в автоклаве и температуре воды, циркулирующей в рубашке.

Суспензию сливают в горизонтальный автоклав 3, снабженный рубашкой для обогрева и ленточно-спиральной мешалкой для перемешивания реакционной смеси, добавляют регулятор молекулярной массы (транс-дихлорэтилен, циклонентен, тетрагидрофуран) и низкотемпературный инициатор (пероксид водорода — аскорбиновая кислота — сульфат железа (II); гидропероксид трет-бутила — триэтилбор и др.) и реакцию в течение 7,5-9,5 ч доводят до 60-85 %-ной конверсии ВХ при температуре от -10 до -20 °С. Непрореагировавший ВХ из автоклава после фильтрования, охлаждения и конденсации возвращается в сборник 1, а порошок полимера поступает в бункер 4 и далее на вибросито 5, где отбирается фракция с размером частиц не более 1 мм. Порошок полимера промывают горячей водой на центрифуге 6, подают в бункер 7, а затем с помощью транспортера 8 загружают в сушилку 9. После сушки горячим воздухом порошок собирают в бункер 10, просеивают на вибросите 11 и упаковывают в тару 12. Крупную фракцию ПВХ измельчают и перерабатывают отдельно.

Процесс предварительной и окончательной полимеризации ВХ проводят в автоклавах, из которых тщательно удаляют кислород воздуха путем продувки ВХ.

Рис. 7.1. Схема производства поливинилхлорида в массе: 1 — сборник; 2 — автоклав; 3 — горизонтальный автоклав; 4, 7, 10 — бункеры; 5, 11 — вибросита; 6 — центрифуга; 8 — транспортер; 9 — сушилка; 12 — тара для порошка поливинилхлорида

Во время полимеризации приходится отводить теплоту реакции, так как повышение температуры реакционной смеси приводит к образованию полимера с более низкой молекулярной массой. После окончания процесса через каждые 3-4 операции автоклавы очищают от налипшего на стенки полимера, поскольку это ухудшает условия теплосъема. Получаемый ПВХ отличается высокой полидисперсностью и широким молекулярно-массовым распределением.

Достоинства полимеризации в массе: высокая чистота полимера, его повышенные электроизоляционные свойства, прозрачность изделий.

Date: 2015-11-15; view: 859; Нарушение авторских прав