專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氣固相法制備氯化聚氯乙烯的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工工藝及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以聚氯乙烯(簡(jiǎn)稱(chēng)PVC)和氯氣為 原料于干態(tài)下反應(yīng)制備氯化聚氯乙烯(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CPVC)的工藝方法和裝置。
背景技術(shù)：
氯堿行業(yè)中，電解過(guò)程產(chǎn)生的氯氣約60%用于生產(chǎn)聚氯乙烯，20%用作有機(jī)氯化 物的原料，大概還有20%的剩余。由于液氯不便于長(zhǎng)途運(yùn)輸，長(zhǎng)期存放存在潛在的環(huán)境問(wèn) 題。隨著氯堿行業(yè)的發(fā)展，富余氯氣的消納是急需解決的一個(gè)問(wèn)題。而利用氯氣與聚氯乙 烯反應(yīng)，既可生成高附加值的氯化聚氯乙烯產(chǎn)品，又可平衡生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)剩氯氣，具 有很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。CPVC是將PVC進(jìn)一步氯化改性的產(chǎn)物。國(guó)際上CPVC生產(chǎn)普遍采用的方法有三種 溶劑法、水相懸浮法、氣固相法。溶劑法是最早采用的方法，工藝比較成熟，其主要工藝過(guò)程是將PVC樹(shù)脂溶解于 鹵代烴中后再進(jìn)行氯化，如US2996489。由于該法使用大量有機(jī)溶劑存在環(huán)境污染問(wèn)題正逐 步被淘汰。目前生產(chǎn)CPVC普遍采用水相懸浮法如US5821304、US5981663、US6187868等，是 將粉狀PVC樹(shù)脂懸浮于水中或氯化氫溶液中，加入助劑后，采用低溫(30 90°C )和高溫 (90 130°C)的兩段氯化工藝。采用該法制備CPVC的過(guò)程中，探索出了一些提高氯化速 率及產(chǎn)品性能的工藝方法，如US6197895中提出加入有機(jī)過(guò)氧化物并且紫外光引發(fā)反應(yīng)； US3506637中引入適量氧氣參與反應(yīng)均可提高氯化速率及產(chǎn)品性能。水相懸浮工藝也有大 量有機(jī)溶劑參與反應(yīng)，產(chǎn)生“三廢”較多，設(shè)備有效利用率較低，后處理過(guò)程復(fù)雜，成本相對(duì) 較高。尤其隨著CPVC需求量日益增加，大量有機(jī)溶劑對(duì)設(shè)備造成的腐蝕問(wèn)題越來(lái)越尖銳， 使得對(duì)設(shè)備的要求較高，從而增加了生產(chǎn)成本。氣固相氯化法是將PVC粉料，干態(tài)情況下置于帶有捕集器的固定床或流化床內(nèi)， 在外加能量引發(fā)下通氯氯化。西德勞倫爾公司1958年首先提出了氣固相氯化法的設(shè)想， 該方法與水相法和溶液法相比，具有無(wú)需介質(zhì)、工藝簡(jiǎn)單、基本無(wú)設(shè)備腐蝕、后處理大大簡(jiǎn) 化和對(duì)環(huán)境污染輕的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的發(fā)展前景。青島科技大學(xué)楊金平等人用氣固相攪拌 式氯化法制備CPVC，推導(dǎo)出了 PVC氯化的動(dòng)力學(xué)方程，分析了固相氯化法制備CPVC的反應(yīng) 機(jī)理。攪拌釜工藝雖然流程簡(jiǎn)單、污染物排放小，但傳熱效果較差，易產(chǎn)生局部過(guò)熱結(jié)塊和 產(chǎn)品變色問(wèn)題，不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。US3532612提出的用氣固相流化床法生產(chǎn)CPVC，采用 紫外燈及引發(fā)劑催化反應(yīng)，反應(yīng)溫度較低，可實(shí)現(xiàn)CPVC的放大生產(chǎn)，但該工藝流程復(fù)雜，未 見(jiàn)有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的報(bào)道。中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所的孟月東和熊新陽(yáng)等在其專(zhuān)利 CN1749285A中，提出采用低溫等離子體制備CPVC，使PVC快速氣固相氯化，但制得的CPVC 中氯含量最高僅為64.5%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)在技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種簡(jiǎn)便易行的紫外光引發(fā)氣固相法制備氯化聚氯乙烯(簡(jiǎn)稱(chēng)CPVC)的裝置及其方法，它具有工藝流程短、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、能耗低、污 染小的特點(diǎn)。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種氣固相法制備氯化聚氯乙烯的裝置，它包括提升管反應(yīng)器、湍動(dòng)流化床反應(yīng) 器和上連接管、下連接管。所述提升管反應(yīng)器包括從上至下依次相連的不等徑筒狀體的氣固分離室、提升管 反應(yīng)段和原料氣入口 ；所述氣固分離室上部的一側(cè)設(shè)有視鏡，所述氣固分離室的內(nèi)部中心 位置設(shè)有旋風(fēng)分離器；所述氣固分離室的上部設(shè)有與旋風(fēng)分離器相連的提升管反應(yīng)器尾氣 出口 ；提升管反應(yīng)器尾氣出口經(jīng)管道依次與循環(huán)風(fēng)機(jī)和湍動(dòng)流化床反應(yīng)器的反應(yīng)氣入口相 連；所述提升管反應(yīng)段內(nèi)設(shè)有若干組提升管反應(yīng)器加熱器、若干視鏡和若干紫外燈；所述 提升管反應(yīng)段的上端一側(cè)設(shè)有上連接管，并與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器的上側(cè)連接；所述提升管 反應(yīng)段下端一側(cè)設(shè)有下連接管，并與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器的下側(cè)連接；所述上連接管和下連 接管分別設(shè)有閥門(mén)；所述提升管反應(yīng)段的下端另一側(cè)設(shè)有出料口，所述提升管反應(yīng)段下端 內(nèi)部設(shè)有氣體分布器；所述提升管反應(yīng)器的下端設(shè)有原料氣入口，所述氣體分布器和原料 氣入口之間設(shè)有布風(fēng)室。所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器的上部一側(cè)設(shè)有與提升管反應(yīng)段上部相連的上連接管，上 部另一側(cè)設(shè)有固體原料入口，所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器的內(nèi)部設(shè)有旋風(fēng)分離器，所述湍動(dòng)流 化床反應(yīng)器的上部設(shè)有與旋風(fēng)分離器的上部相連的氣體出口 ；所述氣體出口經(jīng)管道依次與 飽和食鹽水吸收塔、濃硫酸干燥器、循環(huán)風(fēng)機(jī)和原料氣入口相連；加熱器位于湍動(dòng)流化床反 應(yīng)器的外部，所述加熱器上部一側(cè)設(shè)有加熱油入口，另一側(cè)設(shè)有加熱油出口 ；所述湍動(dòng)流化 床反應(yīng)器的下部一側(cè)設(shè)有湍動(dòng)流化床出料口，另一側(cè)設(shè)有與提升管反應(yīng)段下部相連的下連 接管；所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器的下端設(shè)有反應(yīng)氣入口，所述氣體分布器和反應(yīng)氣入口之間 設(shè)有布風(fēng)室。一種使用上述裝置制備氯化聚氯乙烯的方法，它包括如下步驟a.用螺旋給料器將原料PVC由固體原料入口加入到湍動(dòng)流化床反應(yīng)器，同時(shí)將連 接湍動(dòng)流化床反應(yīng)器和提升管反應(yīng)器的上連接管、下連接管上的兩個(gè)閥門(mén)打開(kāi)，此時(shí)有少 量PVC在重力作用下由湍動(dòng)流化床反應(yīng)器經(jīng)下連接管流入提升管反應(yīng)器中；b.將原料氣從提升管反應(yīng)器底部的原料氣入口、經(jīng)布風(fēng)室、氣體分布器通入提升 管反應(yīng)器內(nèi)，使提升管反應(yīng)器內(nèi)的固體PVC顆粒發(fā)生流化，通過(guò)上連接管進(jìn)入湍動(dòng)流化床 反應(yīng)器中，同時(shí)，反應(yīng)剩余的氯氣與生成的氯化氫氣體經(jīng)氣固分離室進(jìn)入旋風(fēng)分離器，分離 出夾帶的固體顆粒后，經(jīng)提升管反應(yīng)器尾氣出口中流出，被分離出的固體顆粒通過(guò)旋風(fēng)分 離器的下料管返回提升管反應(yīng)段的底部，經(jīng)提升管反應(yīng)器尾氣出口中流出的尾氣經(jīng)循環(huán)風(fēng) 機(jī)加壓后作為循環(huán)氣流入湍動(dòng)流化床反應(yīng)器的反應(yīng)氣入口中，通過(guò)布風(fēng)室和氣體分布器， 使湍動(dòng)流化床反應(yīng)器中的固體PVC顆粒在的松動(dòng)風(fēng)的作用下發(fā)生湍動(dòng)流化，并在重力和氣 壓下通過(guò)下連接管流向提升管反應(yīng)器中，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)使湍動(dòng)流化床反應(yīng)器流出的PVC固 體量與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器流入的PVC固體量相等(可通過(guò)提升管反應(yīng)器的視鏡觀察物料高 度來(lái)判定)；從湍動(dòng)流化床反應(yīng)器中流出的尾氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離出夾帶的固體顆粒，再 經(jīng)氣體出口進(jìn)入飽和食鹽水吸收塔脫除HC1后，未反應(yīng)的Cl2經(jīng)濃硫酸干燥器26干燥后作 為循環(huán)氣由循環(huán)風(fēng)機(jī)加壓后與原料氣一起進(jìn)入原料氣入口；
c.開(kāi)啟提升管反應(yīng)器加熱器和紫外燈，使提升管反應(yīng)器的溫度達(dá)到60 120°C， 同時(shí)，從加熱器的加熱油入口通入加熱油，使湍動(dòng)流化床反應(yīng)器溫度與提升管反應(yīng)器的溫 度相同，即為60 120°C，換熱后的加熱油從加熱油出口流出；提升管反應(yīng)器內(nèi)，在紫外光 的激發(fā)下，氯氣分解為氯自由基，并完成鏈引發(fā)過(guò)程，進(jìn)而開(kāi)始聚氯乙烯的氯化反應(yīng)，已完 成表面反應(yīng)的聚氯乙烯，經(jīng)上連接管進(jìn)入湍動(dòng)流化床反應(yīng)器中，進(jìn)一步完成鏈傳遞過(guò)程，實(shí) 現(xiàn)深度氯化；d.將達(dá)到氯含量要求的氯化聚氯乙烯顆粒從湍動(dòng)流化床出料口或出料口直接排 除，未達(dá)到氯含量要求的顆粒再次循環(huán)經(jīng)過(guò)提升管反應(yīng)段與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器，直到達(dá)到 氯含量要求為止。上述的制備氯化聚氯乙烯的方法，其所述原料氣為純凈氯氣或氮?dú)饣蚨叩幕旌?氣體；所述原料PVC的粒徑為在25 500 u m。上述的制備氯化聚氯乙烯的方法，所述提升管反應(yīng)器內(nèi)的操作壓力為0.05 0. IMPa, PVC顆粒在提升管反應(yīng)器中的單程停留時(shí)間為0. 5 2min。上述制備氯化聚氯乙烯的方法，所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器的操作壓力為0.05 0. IMPa，PVC顆粒單程停留時(shí)間為10 40min。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果為①在提升管中利用紫外光活化氯氣并實(shí)現(xiàn)鏈引發(fā)過(guò)程，在湍動(dòng)床中完成鏈傳遞， 將整個(gè)過(guò)程解耦為快慢兩個(gè)過(guò)程，從而使物料氯化均勻，可有效防止粘結(jié)和變色，降低了能 源消耗，簡(jiǎn)化了操作。②紫外光活化氯氣以及鏈引發(fā)過(guò)程在提升管中進(jìn)行，氣固兩相接觸效率高，氣固 相間傳熱快，熱量移入移出能力強(qiáng)，從而使反應(yīng)順利進(jìn)行。③提升管反應(yīng)器內(nèi)在水平面上按互相垂直方向設(shè)置多盞紫外燈，紫外燈分布均 勻，光照充分，從而大大提高光催化效率。④提升管反應(yīng)器內(nèi)在水平面上按互相垂直方向設(shè)置的多盞紫外燈相當(dāng)于擋板的 作用，可有效消除超細(xì)顆粒在流化時(shí)的溝流和節(jié)涌現(xiàn)象。⑤湍動(dòng)流化床直徑大于提升管反應(yīng)段直徑，顆粒停留時(shí)間長(zhǎng)，有利于速度較慢的 鏈傳遞過(guò)程充分進(jìn)行。⑥本發(fā)明是循環(huán)流化床系統(tǒng)，氣體速度調(diào)節(jié)范圍廣，操作彈性大，產(chǎn)量較大。⑦該反應(yīng)為氣固相反應(yīng)，無(wú)有機(jī)溶劑參與，后處理簡(jiǎn)單，基本無(wú)污染?？傊景l(fā)明具有工藝流程短、能耗低、反應(yīng)均勻、操作平穩(wěn)和容易控制的特點(diǎn)。利 用這種工藝方法和裝置可使原料PVC轉(zhuǎn)化為高附加值的CPVC，并實(shí)現(xiàn)氯氣的回收利用。


圖1是本發(fā)明氣固相法制備氯化聚氯乙烯的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中符號(hào)的說(shuō)明1、提升管反應(yīng)器尾氣出口 ；2a，2b、旋風(fēng)分離器；3、氣固分離室；4、提升管反應(yīng)器 加熱器；5、提升管反應(yīng)器；6、提升管反應(yīng)段；7、視鏡；8、紫外燈；9、出料口 ；10、氣體分布 器；11、布風(fēng)室；12、原料氣入口 ；13、上連接管；14、下連接管；15、閥門(mén)；16、湍動(dòng)流化床反 應(yīng)器；17、氣體出口 ；18、固體原料入口 ；19、加熱器；20、加熱油入口 ；21、加熱油出口 ；22、湍動(dòng)流化床出料口 ；23、氣體分布器；24、反應(yīng)氣入口 ；25a，25b、循環(huán)風(fēng)機(jī)；26、濃硫酸干燥 器；27、飽和食鹽水吸收塔
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1是本發(fā)明氣固相法制備氯化聚氯乙烯的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明一種氣固相法制備氯化聚氯乙烯的裝置，它包括提升管反應(yīng)器5、湍動(dòng)流化 床反應(yīng)器16和上連接管13、下連接管14。所述提升管反應(yīng)器5包括從上至下依次相連的不等徑筒狀體的氣固分離室3、提 升管反應(yīng)段6和原料氣入口 12 ；所述氣固分離室3上部的一側(cè)設(shè)有視鏡7，所述氣固分離室 3的內(nèi)部中心位置設(shè)有旋風(fēng)分離器2a ；所述氣固分離室3的上部設(shè)有與旋風(fēng)分離器2a相連 的提升管反應(yīng)器尾氣出口 1 ；提升管反應(yīng)器尾氣出口 1經(jīng)管道依次與循環(huán)風(fēng)機(jī)25b和湍動(dòng) 流化床反應(yīng)器16的反應(yīng)氣入口 24相連；所述提升管反應(yīng)段6內(nèi)設(shè)有若干組提升管反應(yīng)器 加熱器4、若干視鏡7和若干紫外燈8 ；所述提升管反應(yīng)段6的上端一側(cè)設(shè)有上連接管13， 并與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16的上側(cè)連接；所述提升管反應(yīng)段6下端一側(cè)設(shè)有下連接管14，并 與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16的下側(cè)連接；所述上連接管13和下連接管14分別設(shè)有閥門(mén)15 ；所 述提升管反應(yīng)段6的下端另一側(cè)設(shè)有出料口 9，所述提升管反應(yīng)段6下端內(nèi)部設(shè)有氣體分 布器10 ；所述提升管反應(yīng)器5的下端設(shè)有原料氣入口 12，所述氣體分布器10和原料氣入口 12之間設(shè)有布風(fēng)室11a。所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16的上部一側(cè)設(shè)有與提升管反應(yīng)段6上部相連的上連接 管13，上部另一側(cè)設(shè)有固體原料入口 18，所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16的內(nèi)部設(shè)有旋風(fēng)分離器 2b，所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16的上部設(shè)有與旋風(fēng)分離器2b的上部相連的氣體出口 17 ；所 述氣體出口 17經(jīng)管道依次與飽和食鹽水吸收塔27、濃硫酸干燥器26、循環(huán)風(fēng)機(jī)25a和原料 氣入口 12相連；加熱器19位于湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16的外部，所述加熱器19上部一側(cè)設(shè)有 加熱油入口 20，另一側(cè)設(shè)有加熱油出口 21 ；所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16的下部一側(cè)設(shè)有湍動(dòng) 流化床出料口 22，另一側(cè)設(shè)有與提升管反應(yīng)段6下部相連的下連接管14 ；所述湍動(dòng)流化床 反應(yīng)器16的下端設(shè)有反應(yīng)氣入口 24，所述氣體分布器23和反應(yīng)氣入口 24之間設(shè)有布風(fēng)室 lib。一種使用上述裝置制備氯化聚氯乙烯的方法，它包括如下步驟a.用螺旋給料器將原料PVC由固體原料入口 18加入到湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16，同 時(shí)將連接湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16和提升管反應(yīng)器5的上連接管13、下連接管14上的兩個(gè)閥 門(mén)15打開(kāi)，此時(shí)有少量PVC在重力作用下由湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16經(jīng)下連接管14流入提升 管反應(yīng)器5中；b.將原料氣從提升管反應(yīng)器底部的原料氣入口 12、經(jīng)布風(fēng)室11a、氣體分布器10 通入提升管反應(yīng)器5內(nèi)，使提升管反應(yīng)器5內(nèi)的固體PVC顆粒發(fā)生流化，通過(guò)上連接管13進(jìn) 入湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16中，同時(shí)，反應(yīng)剩余的氯氣與生成的氯化氫氣體經(jīng)氣固分離室3進(jìn) 入旋風(fēng)分離器2a，分離出夾帶的固體顆粒后，經(jīng)提升管反應(yīng)器尾氣出口 1中流出，被分離出 的固體顆粒通過(guò)旋風(fēng)分離器2a的下料管返回提升管反應(yīng)段6的底部，經(jīng)提升管反應(yīng)器尾氣 出口 1中流出的尾氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)25b加壓后作為循環(huán)氣流入湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16的反應(yīng)氣入口 24中，通過(guò)布風(fēng)室lib和氣體分布器23，使湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16中的固體PVC顆粒 在的松動(dòng)風(fēng)的作用下發(fā)生湍動(dòng)流化，并在重力和氣壓下通過(guò)下連接管14流向提升管反應(yīng) 器5中，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)15使湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16流出的PVC固體量與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器 16流入的PVC固體量相等(通過(guò)提升管反應(yīng)器5的視鏡7觀察物料高度來(lái)判定)；從湍動(dòng) 流化床反應(yīng)器中流出的尾氣經(jīng)旋風(fēng)分離器2b分離出夾帶的固體顆粒，再經(jīng)氣體出口 17進(jìn) 入飽和食鹽水吸收塔27脫除HC1后，未反應(yīng)的C12經(jīng)濃硫酸干燥器26干燥后作為循環(huán)氣 由循環(huán)風(fēng)機(jī)25a加壓后與原料氣一起進(jìn)入原料氣入口 12 ；c.開(kāi)啟提升管反應(yīng)器加熱器4和紫外燈8，使提升管反應(yīng)器的溫度達(dá)到60 120°C，同時(shí)，從加熱器19的加熱油入口 20通入加熱油，使湍動(dòng)流化床反應(yīng)器溫度與提升管 反應(yīng)器的溫度相同，即為60 120°C，換熱后的加熱油從加熱油出口 21流出；提升管反應(yīng) 器5內(nèi)，在紫外光的激發(fā)下，氯氣分解為氯自由基，并完成鏈引發(fā)過(guò)程，進(jìn)而開(kāi)始聚氯乙烯 的氯化反應(yīng)，已完成表面反應(yīng)的聚氯乙烯，經(jīng)上連接管進(jìn)入湍動(dòng)流化床反應(yīng)器中，進(jìn)一步完 成鏈傳遞過(guò)程，實(shí)現(xiàn)深度氯化；d.將達(dá)到氯含量要求的氯化聚氯乙烯顆粒從湍動(dòng)流化床出料口 22或出料口 9直 接排除，未達(dá)到氯含量要求的顆粒再次循環(huán)經(jīng)過(guò)提升管反應(yīng)段6與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器16， 直到達(dá)到氯含量要求為止。上述的制備氯化聚氯乙烯的方法，其所述原料氣為純凈氯氣或氮?dú)饣蚨叩幕旌?氣體；所述原料PVC的粒徑為在25 500 u m。上述的制備氯化聚氯乙烯的方法，所述提升管反應(yīng)器內(nèi)的操作壓力為0.05 0. IMPa, PVC顆粒在提升管反應(yīng)器中的單程停留時(shí)間為0. 5 2min。上述制備氯化聚氯乙烯的方法，所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器的操作壓力為0.05 0. IMPa，PVC顆粒單程停留時(shí)間為10 40min。實(shí)施例1 在如圖1所示的本發(fā)明裝置中，采用顆粒直徑在100 150iim的PVC為原料， 原料氣為純凈氯氣，純氯氣氯化，氯化溫度為100 110°C，提升管反應(yīng)器中操作壓力為 0. 05MPa，顆粒單程停留時(shí)間為lmin，湍動(dòng)流化床反應(yīng)器中操作壓力為0. 08MPa，顆粒單程 停留時(shí)間為lOmin，反應(yīng)lh后，產(chǎn)品CPVC的氯含量為68%，完全滿(mǎn)足CPVC含量的要求。實(shí)施例2 在如圖1所示的本發(fā)明裝置中，采用顆粒直徑在150 200iim的PVC為原料，原 料氣為含氯30%的氯氣與氮?dú)饣旌蠚怏w，氯化溫度為110 120°C，提升管反應(yīng)器中操作壓 力為0. 05MPa，顆粒單程停留時(shí)間為2min，湍動(dòng)流化床反應(yīng)器中操作壓力為0. 06MPa，顆粒 單程停留時(shí)間為20min，反應(yīng)1. 5h后，產(chǎn)品CPVC的氯含量為69%，完全滿(mǎn)足CPVC含量的要 求。實(shí)施例3 在如圖1所示的反應(yīng)裝置中，采用顆粒直徑在150 200 ii m的PVC為原料，原料 氣為含氯30%的氯氣與氮?dú)饣旌蠚怏w，氯化溫度為110 120°C，提升管反應(yīng)器中操作壓力 為0. 06MPa，顆粒單程停留時(shí)間為0. 5min，湍動(dòng)流化床反應(yīng)器中操作壓力為0. 08MPa，顆粒 單程停留時(shí)間為lOmin，反應(yīng)1. 5h后，產(chǎn)品CPVC的氯含量為67%，完全滿(mǎn)足CPVC含量的要 求。
權(quán)利要求
一種氣固相法制備氯化聚氯乙烯的裝置，其特征是它包括提升管反應(yīng)器(5)、湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)和上連接管(13)、下連接管(14)；所述提升管反應(yīng)器(5)包括從上至下依次相連的不等徑筒狀體的氣固分離室(3)、提升管反應(yīng)段(6)和原料氣入口(12)；所述氣固分離室(3)上部的一側(cè)設(shè)有視鏡(7)，所述氣固分離室(3)的內(nèi)部中心位置設(shè)有旋風(fēng)分離器(2a)；所述氣固分離室(3)的上部設(shè)有與旋風(fēng)分離器(2a)相連的提升管反應(yīng)器尾氣出口(1)；提升管反應(yīng)器尾氣出口(1)經(jīng)管道依次與循環(huán)風(fēng)機(jī)(25b)和湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)的反應(yīng)氣入口(24)相連；所述提升管反應(yīng)段(6)內(nèi)設(shè)有若干組提升管反應(yīng)器加熱器(4)、若干視鏡(7)和若干紫外燈(8)；所述提升管反應(yīng)段(6)的上端一側(cè)設(shè)有上連接管(13)，并與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)的上側(cè)連接；所述提升管反應(yīng)段(6)下端一側(cè)設(shè)有下連接管(14)，并與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)的下側(cè)連接；所述上連接管(13)和下連接管(14)分別設(shè)有閥門(mén)(15)；所述提升管反應(yīng)段(6)的下端另一側(cè)設(shè)有出料口(9)，所述提升管反應(yīng)段(6)下端內(nèi)部設(shè)有氣體分布器(10)；所述提升管反應(yīng)器(5)的下端設(shè)有原料氣入口(12)，所述氣體分布器(10)和原料氣入口(12)之間設(shè)有布風(fēng)室(11a)；所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)的上部一側(cè)設(shè)有與提升管反應(yīng)段(6)上部相連的上連接管(13)，上部另一側(cè)設(shè)有固體原料入口(18)，所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)的內(nèi)部設(shè)有旋風(fēng)分離器(2b)，所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)的上部設(shè)有與旋風(fēng)分離器(2b)的上部相連的氣體出口(17)；所述氣體出口(17)經(jīng)管道依次與飽和食鹽水吸收塔(27)、濃硫酸干燥器(26)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(25a)和原料氣入口(12)相連；加熱器(19)位于湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)的外部，所述加熱器(19)上部一側(cè)設(shè)有加熱油入口(20)，另一側(cè)設(shè)有加熱油出口(21)；所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)的下部一側(cè)設(shè)有湍動(dòng)流化床出料口(22)，另一側(cè)設(shè)有與提升管反應(yīng)段(6)下部相連的下連接管(14)；所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)的下端設(shè)有反應(yīng)氣入口(24)，所述氣體分布器(23)和反應(yīng)氣入口(24)之間設(shè)有布風(fēng)室(11b)。
2.一種使用權(quán)利要求1所述裝置制備氯化聚氯乙烯的方法，其特征是它包括如下步驟a.用螺旋給料器將原料PVC由固體原料入口(18)加入到湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)，同 時(shí)將連接湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)和提升管反應(yīng)器(5)的上連接管(13)、下連接管(14)上 的兩個(gè)閥門(mén)(15)打開(kāi)，此時(shí)有少量PVC在重力作用下由湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)經(jīng)下連接 管(14)流入提升管反應(yīng)器(5)中；b.將原料氣從提升管反應(yīng)器底部的原料氣入口(12)、經(jīng)布風(fēng)室(11a)、氣體分布器 (10)通入提升管反應(yīng)器(5)內(nèi)，使提升管反應(yīng)器(5)內(nèi)的固體PVC顆粒發(fā)生流化，通過(guò)上連 接管(13)進(jìn)入湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)中，同時(shí)，反應(yīng)剩余的氯氣與生成的氯化氫氣體經(jīng)氣 固分離室(3)進(jìn)入旋風(fēng)分離器(2a)，分離出夾帶的固體顆粒后，經(jīng)提升管反應(yīng)器尾氣出口 (1)中流出，被分離出的固體顆粒通過(guò)旋風(fēng)分離器(2a)的下料管返回提升管反應(yīng)段(6)的 底部，經(jīng)提升管反應(yīng)器尾氣出口(1)中流出的尾氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)(25b)加壓后作為循環(huán)氣流 入湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)的反應(yīng)氣入口(24)中，通過(guò)布風(fēng)室(lib)和氣體分布器(23)，使 湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)中的固體PVC顆粒在的松動(dòng)風(fēng)的作用下發(fā)生湍動(dòng)流化，并在重力和 氣壓下通過(guò)下連接管(14)流向提升管反應(yīng)器(5)中，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)(15)使湍動(dòng)流化床反 應(yīng)器(16)流出的PVC固體量與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器(16)流入的PVC固體量相等；從湍動(dòng)流化床反應(yīng)器中流出的尾氣經(jīng)旋風(fēng)分離器(2b)分離出夾帶的固體顆粒，再經(jīng)氣體出口(17) 進(jìn)入飽和食鹽水吸收塔(27)脫除HC1后，未反應(yīng)的C12經(jīng)濃硫酸干燥器(26)干燥后作為 循環(huán)氣由循環(huán)風(fēng)機(jī)(25a)加壓后與原料氣一起進(jìn)入原料氣入口(12)；c.開(kāi)啟提升管反應(yīng)器加熱器(4)和紫外燈(8)，使提升管反應(yīng)器的溫度達(dá)到60 120°C，同時(shí)，從加熱器(19)的加熱油入口(20)通入加熱油，使湍動(dòng)流化床反應(yīng)器溫度與提 升管反應(yīng)器的溫度相同，即為60 120°C，換熱后的加熱油從加熱油出口(21)流出；提升 管反應(yīng)器(5)內(nèi)，在紫外光的激發(fā)下，氯氣分解為氯自由基，并完成鏈引發(fā)過(guò)程，進(jìn)而開(kāi)始 聚氯乙烯的氯化反應(yīng)，已完成表面反應(yīng)的聚氯乙烯，經(jīng)上連接管進(jìn)入湍動(dòng)流化床反應(yīng)器中， 進(jìn)一步完成鏈傳遞過(guò)程，實(shí)現(xiàn)深度氯化；d.將達(dá)到氯含量要求的氯化聚氯乙烯顆粒從湍動(dòng)流化床出料口(22)或出料口(9)直 接排除，未達(dá)到氯含量要求的顆粒再次循環(huán)經(jīng)過(guò)提升管反應(yīng)段(6)與湍動(dòng)流化床反應(yīng)器 (16)，直到達(dá)到氯含量要求為止。
3.如權(quán)利要求2所述的制備氯化聚氯乙烯的方法，其特征是，所述原料氣為純凈氯氣 或氮?dú)饣蚨叩幕旌蠚怏w；所述原料PVC的粒徑為在25 500 u m。
4.如權(quán)利要求2所述的制備氯化聚氯乙烯的方法，其特征是，所述提升管反應(yīng)器內(nèi)的 操作壓力為0. 05 0. IMPa, PVC顆粒在提升管反應(yīng)器中的單程停留時(shí)間為0. 5 2min。
5.如權(quán)利要求2所述的制備氯化聚氯乙烯的方法，其特征是，所述湍動(dòng)流化床反應(yīng)器 的操作壓力為0. 05 0. IMPa，PVC顆粒單程停留時(shí)間為10 40min。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工工藝及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣固相法制備氯化聚氯乙烯的裝置及其方法，以聚氯乙烯(PVC)和氯氣為原料于干態(tài)下反應(yīng)制備氯化聚氯乙烯。本發(fā)明裝置包括提升管反應(yīng)器、湍動(dòng)流化床反應(yīng)器和上連接管、下連接管，提升管反應(yīng)器、湍動(dòng)流化床反應(yīng)器中進(jìn)行氯化聚氯乙烯的合成。并利用紫外光活化氯氣實(shí)現(xiàn)鏈引發(fā)過(guò)程和完成鏈傳遞，從而將整個(gè)過(guò)程解耦為快慢兩個(gè)過(guò)程，從而使物料氯化均勻，可有效防止粘結(jié)和變色，降低了能源消耗，簡(jiǎn)化了操作，且設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，實(shí)用性強(qiáng)，效率明顯提高。反應(yīng)尾氣分離出氯化氫后，可循環(huán)回利用，整個(gè)過(guò)程無(wú)廢物排放。
文檔編號(hào)C08F8/22GK101831021SQ201010165999
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者劉潤(rùn)靜, 劉玉敏, 張向京, 王建英, 胡永琪, 郭欣欣 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)