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一种低耗环保型水相悬浮法氯化聚氯乙烯制备方法

阅读：902发布：2024-02-04

专利汇可以提供一种低耗环保型水相悬浮法氯化聚氯乙烯制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明实施例公开了一种低耗环保型水相悬浮法氯化聚氯乙烯制备方法，所述方法以脱盐水或盐酸解析液为悬浮液，聚氯乙烯以不高于30％的含固量悬浮于液相中，通过控制氯化反应四个阶段的通氯速度和氯化反应温度，通入不超过20％理论用氯量的氯气使树脂的含氯量至66～70％。氯化聚氯乙烯浆料经过离心机脱除盐酸，盐酸经深解析系统后得到盐酸解析液全部回用于悬浮液配制，粗氯化聚氯乙烯树脂经中和、水洗、离心脱水、干燥，得到耐热高、性能稳定的适合于制造耐腐蚀、耐高温的管材和管件用树脂。该制备方法用以解决现有制备氯化聚氯乙烯的方法中产品耐热性能差，生产成本高，环境污染，以及副产稀盐酸无法处理的问题。，下面是一种低耗环保型水相悬浮法氯化聚氯乙烯制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种低耗环保型水相悬浮法氯化聚氯乙烯制备方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
(1)在配料釜中，配制含固率为20～30wt％的聚氯乙烯的脱盐水悬浮液，然后移至氯化釜中；
(2)在氯化釜中加入引发剂和分散剂，在氮气氛围中，升温至70～80℃通入氯气，基于
1500Kg的聚氯乙烯，维持通氯速度2～4Kg/min，6～8分钟后关闭氯化釜尾气阀门；
(3)将氯化釜持续升温至105℃，在此过程中调节通氯速度2～9Kg/min，控制氯化釜压力0.05～0.30Mpa；
(4)从氯化釜中收集含氯量为66～70％的高耐热稳定性氯化聚氯乙烯，经脱酸离心机将氯化聚氯乙烯粗料中的盐酸彻底分离出来；
(5)将步骤(4)中的氯化聚氯乙烯粗料经中和、水洗、离心脱水、干燥，得到氯化聚氯乙烯成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，基于聚氯乙烯的质量，引发剂的加入量为0.01～1.5wt％，分散剂的加入量为0.05～5wt％。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自过氧化二苯甲酰。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂选自聚乙烯醇或硅溶胶。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，氯化釜的持续升温包括下列过程：
氯化釜升温至90～96℃，调节通氯速度2～5Kg/min，控制氯化釜压力0.05～0.1Mpa；
氯化釜升温至96～100℃，调节通氯速度3～8Kg/min，控制氯化釜压力0.1～0.13Mpa；
氯化釜升温至100～102℃，调节通氯速度3～7Kg/min，控制氯化釜压力0.13～
0.18Mpa；以及
氯化釜升温至102～105℃，调节通氯速度2～6Kg/min，控制氯化釜压力0.18～
0.30Mpa。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)还包括，当通入氯气量为理论用氯量的105～115％时，停止通氯，利用夹套冷却水对氯化釜快速降温降压，氯化釜压力至
0.1Mpa时打开氯化釜尾气阀，排放未参加反应的剩余氯气。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中分离出的盐酸经收储后，进入盐酸深解析系统脱除氯化氢气体，得到盐酸解析液。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述盐酸解析液中氯化氢的浓度为0～1.2wt％。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，除初始悬浮液采用脱盐水外，其余生产期的悬浮液均采用所述盐酸解析液配制。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，中和和水洗步骤产生的低盐废水经废水处理后排出；离心步骤产生的母液水回用于水洗步骤。

说明书全文

一种低耗环保型水相悬浮法氯化聚氯乙烯制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及化学制备技术领域，具体涉及一种低耗环保型水相悬浮法氯化聚氯乙烯制备方法。

背景技术

[0002] 氯化聚氯乙烯是由聚氯乙烯(PVC)树脂氯化改性制得，是一种新型工程塑料。该产品为白色或淡黄色无味、无臭、无毒的疏松颗粒或粉末。PVC树脂经过氯化后，分子链排列的不规则性增加，极性增加，使树脂的溶解性增大，化学稳定性增加，从而提高了材料的耐热性及耐酸、碱、盐、氧化剂等的腐蚀的性能。提高了树脂的热变形温度的机械性能，其氯含量一般为65％～72％(WT)，维卡软化温度由72-82℃提高到90-125℃，最高使用温度可达110℃，长期使用温度为95℃。

[0003] CPVC除了兼有PVC的很多优良性能外，其所具有的耐腐蚀性、耐热性、可溶性、阻燃性、机械强度等均比PVC有较大的提高，因而CPVC是一种应用前景广阔的、性能优良的新型材料，被广泛用于建筑、化工、冶金、造船、电器、纺织等领域，应用前景十分广阔。

[0004] 目前，制备氯化聚氯乙烯的方法主要有溶剂法、气固相法、水相悬浮法等。溶剂法的缺点是生产的产品耐热性能差，生产成本高，还有环境污染；气固相法的缺点是树脂氯化不均匀，耐热稳定性差等。水相悬浮法生产的产品耐热性能虽好，成本也低，但传统的生产工艺中存在以下问题：

[0005] 1、基本采用二段、三段氯化技术，通氯速度及温度、压力控制不够精细，产出的树脂分子支链和断链过多，树脂耐热性及稳定性较差；

[0006] 2、水相悬浮法生产中副产大量的浓度为10～15％盐酸无法处置。

[0007] 由此，需要对现有氯化聚氯乙烯的制备方法进行改进或提出新的制备方法，以克服现有技术的上述问题。

发明内容

[0008] 本发明实施例的目的在于提供一种低耗环保型水相悬浮法氯化聚氯乙烯制备方法，用以解决现有制备氯化聚氯乙烯的方法中产品耐热性能差，生产成本高，环境污染，以及副产稀盐酸无法处理的问题。

[0009] 为实现上述目的，本发明实施例提供一种低耗环保型水相悬浮法氯化聚氯乙烯制备方法，所述方法包括下列步骤：

[0010] (1)在配料釜中，配制含固率为20～30wt％的聚氯乙烯的脱盐水悬浮液，然后移至氯化釜中；

[0011] (2)在氯化釜中加入引发剂和分散剂，在氮气氛围中，升温至70～80℃通入氯气，基于1500Kg的聚氯乙烯，维持通氯速度2～4Kg/min，6～8分钟后关闭氯化釜尾气阀门；

[0012] (3)将氯化釜持续升温至105℃，在此过程中调节通氯速度2～9Kg/min，控制氯化釜压力0.05～0.30Mpa；

[0013] (4)从氯化釜中收集含氯量为66～70％的高耐热稳定性氯化聚氯乙烯，经脱酸离心机将氯化聚氯乙烯粗料中的盐酸彻底分离出来；

[0014] (5)将步骤(4)中的氯化聚氯乙烯粗料经中和、水洗、离心脱水、干燥，得到氯化聚氯乙烯成品。

[0015] 进一步的，步骤(2)中，基于聚氯乙烯的质量，引发剂的加入量为0.01～1.5wt％，分散剂的加入量为0.05～5wt％。

[0016] 进一步的，所述引发剂选自过氧化二苯甲酰。

[0017] 进一步的，所述分散剂选自聚乙烯醇或硅溶胶。

[0018] 进一步的，步骤(3)中，氯化釜的持续升温包括下列过程：

[0019] 氯化釜升温至90～96℃，调节通氯速度2～5Kg/min，控制氯化釜压力0.05～0.1Mpa；

[0020] 氯化釜升温至96～100℃，调节通氯速度3～8Kg/min，控制氯化釜压力0.1～0.13Mpa；

[0021] 氯化釜升温至100～102℃，调节通氯速度3～7Kg/min，控制氯化釜压力0.13～0.18Mpa；以及

[0022] 氯化釜升温至102～105℃，调节通氯速度2～6Kg/min，控制氯化釜压力0.18～0.30Mpa。

[0023] 进一步的，步骤(3)还包括，当通入氯气量为理论用氯量的105～115％时，停止通氯，利用夹套冷却水对氯化釜快速降温降压，氯化釜压力至0.1Mpa时打开氯化釜尾气阀，排放未参加反应的剩余氯气。

[0024] 进一步的，步骤(4)中分离出的盐酸经收储后，进入盐酸深解析系统脱除氯化氢气体，得到盐酸解析液。

[0025] 进一步的，所述盐酸解析液中氯化氢的浓度为0～1.2wt％。

[0026] 进一步的，步骤(1)中，除初始悬浮液采用脱盐水外，其余生产期的悬浮液均采用所述盐酸解析液配制。

[0027] 进一步的，步骤(5)中，中和和水洗步骤产生的低盐废水经废水处理后排出；离心步骤产生的母液水回用于水洗步骤。

[0028] 其中，上述的中和、水洗、离心脱水、干燥工序等步骤对于本领域技术人员来说是公知技术，因此不予细述。

[0029] 本发明方法以脱盐水或盐酸解析液为悬浮液，聚氯乙烯以不高于30％的含固量悬浮于液相中，通过控制氯化反应四个阶段的通氯速度和氯化反应温度，通入不超过20％理论用氯量的氯气使树脂的含氯量至66～70％。氯化聚氯乙烯浆料经过离心机脱除盐酸，盐酸经深解析后得到盐酸解析液全部回用于悬浮液配制，粗氯化聚氯乙烯树脂经中和、水洗、离心脱水、干燥，得到耐热高、性能稳定的适合于制造耐腐蚀、耐高温的管材和管件用树脂。

[0030] 本发明方法所述的低耗环保型水相悬浮法工艺控制稳定，操作简便，除初始悬浮液采用脱盐水外，正常生产期均采用经深解析后的盐酸解析液，大大降低了传统水相法生产工艺的脱盐水的耗用，同时也解决了传统水相法生产中产生大量浓度为10～15％盐酸无法利用的问题。

[0031] 本发明实施例的技术方案具有如下优点：

[0032] 1、本发明采用控制氯化反应四个阶段的通氯和控温过程的工艺过程：在通氯第一阶段采用低速通氯，避免树脂在大量引发剂存在的情况下，过量的自由基在树脂表面发生过度的氯化取代反应，树脂表面形成高含氯区；第二阶段提高温度，增加通氯量，树脂在引发剂的作用下使氯能渗入树脂发生取代反应；第三阶段控制氯化釜温度保持匀速平稳上升，稍减通氯量，树脂在引发剂用尽时继续保持高效的氯取代反应；第四阶段再次提高反应温度接近其软化温度，使树脂含氯量进一步提高，保证树脂由里及外的氯化均匀度，增加树脂的耐热稳定性。

[0033] 2、传统水相法的副产物10～15wt％的盐酸用途很窄，基本没有客户需求，传统的处置方法会耗用大量的中和剂，同时产生大量含盐废水。本发明方法采用盐酸深解析的方法制得0～1.2wt％的盐酸解析液，完全用于配制PVC悬浮液。这样既能大大减少脱盐水的用量，还能得到用途广泛的氯化氢气体(如氯碱企业作为生产氯乙烯的原料)，该方法从根本上解决了传统方法副产稀酸的处置问题。

[0034] 3、本发明实施例提供的水相悬浮法制备氯化聚氯乙烯的方法，工艺控制稳定，操作简便，低耗环保，其制备的氯化聚氯乙烯产品性能稳定，用途广泛。附图说明

[0035] 为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

[0036] 本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

[0037] 图1为本发明实施例提供的低耗环保型水相悬浮法氯化聚氯乙烯制备方法的工艺流程示意图。

[0038] 其中附图标记为：

[0039] 1、配料；2、氯化；3、离心脱酸；4、中和；5、水洗；6、离心；7、干燥；8、包装；9、酸槽；10、盐酸深解析；11、下游用户；12、废水处理。

具体实施方式

[0040] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0041] 实施例1

[0042] 如图1所示，显示了本发明一个实施例提供的低耗环保型水相悬浮法氯化聚氯乙烯制备方法的工艺流程示意图。

[0043] 该制备方法的工艺流程具体包括：

[0044] (1)在配料釜中，配制含固率为20～30wt％的聚氯乙烯的脱盐水悬浮液，进行配料过程1，然后移至氯化釜中；

[0045] (2)在氯化釜中加入引发剂和分散剂，在氮气氛围中，升温至70～80℃通入氯气，基于1500Kg的聚氯乙烯，维持通氯速度2～4Kg/min，6～8分钟后关闭氯化釜尾气阀门；

[0046] (3)将氯化釜持续升温至105℃，在此过程中调节通氯速度2～9Kg/min，控制氯化釜压力0.05～0.30Mpa，进行氯化过程2；

[0047] (4)从氯化釜中收集含氯量为66～70％的高耐热稳定性氯化聚氯乙烯，经脱酸离心机将氯化聚氯乙烯粗料中的盐酸彻底分离出来，进行离心脱酸过程3；

[0048] (5)将步骤(4)中的氯化聚氯乙烯粗料经中和4、水洗5、离心脱水6、干燥7和包装8，得到氯化聚氯乙烯成品；

[0049] (6)步骤(4)中分离出的盐酸经酸槽9收储后，进入盐酸深解析系统脱除氯化氢气体，进行盐酸深解析过程10，得到盐酸解析液，该盐酸解析液全部用于配置步骤(1)的悬浮液；获得的氯化氢气体用于下游用户11使用；

[0050] (7)步骤(5)中，中和4和水洗5步骤产生的低盐废水经废水处理12后排出；离心6步骤产生的母液水回用于水洗5步骤。

[0051] 实施例2

[0052] 在12500L的搪瓷氯化釜中，加入1500Kg聚合度1000的聚氯乙烯树脂和8500Kg的脱盐水，引发剂用量为聚氯乙烯用量的0.3wt％，即加入4.5Kg浓度75wt％的过氧化二苯甲酰，再加入4Kg浓度30wt％的硅溶胶后，氯化釜通入氮气，吹氮赶氧30分钟，同时夹套用热水升温至80℃，关氮气，通入流量为2Kg/min的氯气，通氯赶氮8分钟后关闭氯化釜尾气阀，温度控制90～96℃，通氯速度控制2～5Kg/min维持120分钟，升温至96～100℃，调节通氯速度3～8Kg/min，保持90分钟，升温至100～102℃，调节通氯速度3～6Kg/min，保持60分钟，升温至102～105℃，调节通氯速度2～6Kg/min，保持45分钟，此时总通氯量为理论用氯量的110～115％，停止通氯，此时反应压力达到0.3Mpa；同时通过夹套冷却水强制快速降温降压，反应温度降至90℃时，打开尾气阀，然后出料，经离心脱酸、中和、水洗、离心、干燥，得到氯化聚氯乙烯产品，含氯量、热分解温度等分析指标见表1。

[0053] 表1 实施例2得到氯化聚氯乙烯产品性能分析

[0054]

[0055] 实施例3

[0056] 在12500L的搪瓷氯化釜中，加入1500Kg聚合度1000的聚氯乙烯树脂和8500Kg的氯化氢浓度1.2wt％盐酸解析液，引发剂用量为聚氯乙烯用量的0.3wt％，即加入4.5Kg浓度75wt％的过氧化二苯甲酰，再加入4Kg浓度30wt％的硅溶胶后，氯化釜通入氮气，吹氮赶氧
30分钟，同时夹套用热水升温至80℃，关氮气，通入流量为2Kg/min的氯气，通氯赶氮8分钟后关闭氯化釜尾气阀，温度控制90～96℃，通氯速度控制2～5Kg/min维持120分钟，升温至
96～100℃，调节通氯速度3～8Kg/min，保持90分钟，升温至100～102℃，调节通氯速度3～
6Kg/min，保持60分钟，升温至102～105℃，调节通氯速度2～6Kg/min，保持45分钟，此时总通氯量为理论用氯量的110～115％，停止通氯，此时反应压力达到0.3Mpa；同时通过夹套冷却水强制快速降温降压，反应温度降至90℃时，打开尾气阀，然后出料，经离心脱酸、中和、水洗、离心、干燥，得到氯化聚氯乙烯产品，含氯量、热分解温度等分析指标见表2。

[0057] 表2 实施例3得到氯化聚氯乙烯产品性能分析

[0058]

[0059] 本发明上述实施例提供的水相悬浮法制备氯化聚氯乙烯的方法，工艺控制稳定，操作简便，低耗环保，其制备的氯化聚氯乙烯产品性能稳定，性能参数完全满足各项引用标准，用途广泛。

[0060] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

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