Важную роль при полимеризации винилхлорида играют качество загружаемых компонентов, температура полимеризации, точность дозировки, способ и порядок загрузки компонентов и наличие примесей в исходном сырье.
Наличие кислорода ведет к снижению водородного показателя (рН) реакции, что, в свою очередь, обуславливает нестабильное протекание процесса и получение нестандартного полимера. Кислород обуславливает индукционный период процесса, изменение скорости реакции, уменьшает среднюю молекулярную массу поливинилхлорида. Кислород воздуха легко окисляет винилхлорид, образующиеся при этом перекисные соединения легко гидролизуются с образованием альдегидов, которые являются хорошими передатчиками цепи, а также хлористого водорода, замедляющего процесс полимеризации.
Наличие примесей изопрена, винилиденхлорида в техническом винилхлориде значительно влияет на степень полимеризации поливинилхлорида, а также на его термостабильность. Бутадиен и винилацетилен оказывают ингибирующее действие и вызывают повышенное коркообразование.
Ацетилен и ацетальдегид являются сильными ингибиторами процесса полимеризации, в их присутствии уменьшается длина цепей поливинилхлорида, они вызывают автоокисление винилхлорида. Дихлорэтан является передатчиком цепи, а также уменьшает молекулярный вес полимера.
Хлористый водород в присутствии воды вызывает коррозию аппаратуры с образованием ионов железа, которые инициируют окисление винилхлорида. Получаемые перекисные соединения в присутствии влаги гидролизуются, образуя хлористый водород и карбонильные соединения, которые также вызывают окисление мономера. Ионы железа резко снижают стабилизирующее действие эмульгаторов.
Важнейшим параметром процесса, определяющим молекулярную массу поливинилхлорида и степень разветвленности его макромолекулы, является температура полимеризации. Для получения поливинилхлорида с узким молекулярно-массовым распределением отклонение от режимной температуры не должно превышать 0,5 0С.
Способ и порядок загрузки компонентов должен обеспечивать наилучшее распределение их в реакционной смеси. При нарушении порядка, то есть при предварительном смешении мономера с водной фазой, капли мономера обволакиваются защитной пленкой коллоида, которая препятствует растворению в мономере инициатора и других компонентов. Соотношение используемых количеств воды и мономера оказывает существенное влияние на отвод тепла в ходе реакции полимеризации и однородность поливинилхлорида. Недостаточное количество воды в реакционной смеси может привести к перегревам внутри частиц, к усиленному дегидрохлорированию полимера и получению продукта с повышенной разветвленностью цепей и низкой термостабильностью.
Описание технологической схемы производства поливинилхлорида
Технологический процесс получения суспензионного поливинилхлорида состоит из трех стадий.
Стадия 1. Полимеризация винилхлорида
В состав стадии входят следующие узлы:
полимеризация винилхлорида;
гидроочистка реакторов полимеризации.
Полимеризация винилхлорида
Процесс полимеризации винилхлорида осуществляется периодическим способом в реакторах Р-11/1-4 вместимостью 65 м3 каждый. Реактор снабжен рубашкой для подогрева или охлаждения, импеллерной мешалкой. Привод мешалки - нижний от электродвигателя через редуктор. Реактора Р-11/3,4 снабжены редукторами с переменным числом оборотов, реактора Р-11/1,2 - редукторами с постоянным числом оборотов. Уплотнение вала мешалки - двойное торцевое.
Прокачиваемая жидкость, в качестве которой используется обессоленная вода, подается в торцевое уплотнение с целью предотвращения попадания в него рабочей среды - суспензии ПВХ.
В качестве запирающей жидкости используется масло.
При достижении на линии нагнетания насосов давления более 2,0 МПа насосы останавливаются.
Реактора полимеризации кроме перечисленных выше устройств снабжены также следующими устройствами и сопутствующим оборудованием, обеспечивающими их нормальную работу и безопасность проведения процесса полимеризации:
Устройством гидроочистки стенок реактора водой высокого давления, смонтированным на штуцере в крышке реактора;
Узлом для нанесения покрытия на стенки реактора, состоящим из мерника Е-15 для приема и нагрева раствора нигрозина и форсунки для распыления раствора внутри реактора, установленной на штуцере в крышке реактора;
Узлом для впрыска в реактор раствора прерывателя реакции полимеризации, состоящим из мерника Е-14 для хранения раствора третбутилпирокатехина, сборника Е-13 для хранения азота Р=1,4 МПа с целью обеспечения впрыска раствора в реактор и донного клапана, вмонтированного в днище реактора, через который раствор поступает в реактор;
Мерником раствора агидола в гексановой фракции Е-11;
Сборником Е-12 (шлюз) для обеспечения загрузки через него в реактор инициаторов и других добавок при использовании их в виде порошка (твердые добавки);
Боковыми контрмешалками (волнорезами), установленными в верхней части реактора для регулирования потоков жидкости при перемешивании.
Перед загрузкой реактора на полимеризацию необходимо выполнить следующие операции:
Заполнить мерник Е-15 раствором нигрозина и провести аэрозольное нанесение нигрозина на внутреннюю поверхность реактора;
Заполнить сборник Е-14 раствором третбутилпирокатехина;
Загрузить в сборник Е-12 твердые добавки согласно рецептурному формату (инициаторы, агидол и другие);
Заполнить сборник Е-11 раствором агидола в гексановой фракции, если это оговорено в рецептурном формате.
Аэрозольное нанесение нигрозина, заполнение сборников Е-14 и Е-12 проводятся только на остановленном реакторе. Процесс нанесения покрытия осуществляется с помощью системы управления или дистанционно оператором со своего рабочего места, при этом выполняются следующие операции:
включается насос ЦН-11 для осуществления циркуляции воды в контуре реактора;
при достижении в мернике Е-15 давления 1,3 МПа, открывается отсечной клапан 6-3 на трубопроводе подачи раствора нигрозина в реактор и включается мешалка реактора;
при выравнивании давления в мернике Е-15 и реакторе закрывается отсечной клапан 6-3;
через 10 минут после закрытия отсечного клапана 6-3 останавливается мешалка и подается сигнал в систему управления о готовности реактора к загрузке.
Заполнение сборника Е-14 раствором третбутилпирокатехина осуществляется следующим образом: аппаратчик открывает ручную арматуру и быстросъемную заглушку на воздушке сборника Е-14, закрывает ручную арматуру на трубопроводе азота между сборником Е-13 и сборником Е-14 и открывает клапан 7-3 на трубопроводе подачи раствора третбутилпирокатехина в сборнике Е-14. При достижении в сборнике максимального уровня 860 мм подается сигнал на рабочем месте оператора, отсечной клапан 7-3 автоматически закрывается.
После заполнения сборника Е-14 аппаратчик закрывает ручную арматуру и устанавливает заглушку на воздушке сборника Е-14 и открывает ручную арматуру на трубопроводе азота между Е-13 и Е-14 и опломбирует ее в открытом состоянии, затем сообщает оператору о готовности ресивера Е-13 к заполнению азотом. Оператор дистанционно открывает отсечной клапан 9-3 на трубопроводе азота в сборник Е-13. При достижении в сборнике Е-13 давления более 1,45 МПа автоматически закрывается отсечной клапан 9-3.
Скачать реферат