[发明专利]低温等离子体循环床连续生产氯化聚氯乙烯的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气固相合成氯化聚氯乙烯(CPVC)的方法及装置，特别涉及一种采用低温等离子体循环流化床反应器连续生产CPVC的方法，属于氯碱工业中一种高分子材料的合成工艺及设备。

背景技术：

氯化聚氯乙烯(CPVC)是一种新型高性能塑料。它是以聚氯乙烯(PVC)为原料，通过反应氯化的手段制得，氯含量由PVC的56.8％上升为60％～70％，理论上最高可达73.2％，一般CPVC氯含量为61％～68％。由于极性元素含量的提高，CPVC表现出一系列大大优于PVC的特性：维卡软化温度达到90～125℃，经处理后，最高使用温度110℃，长期使用温度95℃，具有更好的耐候性，耐腐蚀性和耐老化性。

CPVC具有较高的性价比，有广泛的市场前景和很大的应用价值；可以广泛应用于冷热水管道，建筑材料等领域。同时，发展CPVC项目能够消耗氯碱工业中的过剩氯气，有重要意义。现有的CPVC生产工艺主要包括溶液法、水相悬浮法、气固相氯化法、液氯氯化法。水相悬浮法是现在各大公司普遍采取的生产方法，由于水相法CPVC合成工艺仍存在产品分离复杂，反应废液排放严重，污染环境，生产环境较恶劣等缺点，气固相氯化法由于其清洁高效，易于控制的特点受到广泛关注。

低温等离子体CPVC合成技术是一条新的、有前景的CPVC合成途径，中国科学院等离子体物理研究所的孟月东和熊新阳发明的一种低温等离子体氯化高分子聚合物的方法(CN1749285A)，其特点在于在同一个等离子体反应器中完成高分子聚合物的氯化过程，但得到的CPVC最高氯含量为64.5％。熊新阳等于2006年发表的篇名为《低温等离子体气相法制备氯化聚氯乙烯》的文章中，在一个传统流化床中实现了PVC氯化，然而其氯化结果仅能达到59.4％。清华大学化工系反应工程实验室的程易等发明的《低温等离子体合成氯化聚氯乙烯的喷动床反应器及其方法》CN200880015695.3和《低温等离子体循环流化床制备氯化聚氯乙烯的方法及装置》CN200910092928.6，首次成功的采用不同的反应器形式，以低温等离子体作为引发剂实现了CPVC气固相合成，得到了氯含量高于65％，最高可达69％的CPVC产品，但是不能实现连续生产。河北科技大学的王建英等发明的《一种气固相法制备氯化聚氯乙烯的装置及其方法》，采用循环流化床反应器，以紫外光为引发剂实现了CPVC生产，但没有实现连续生产，也没有涉及低温等离子体。

发明内容

本发明的目的是提出一种连续合成CPVC的方法简要流程及装置，包括PVC原料的预热，能够实现CPVC连续生产的循环流化床反应器，CPVC产品脱气处理，以及尾气净化吸收等工段。在反应器设计方面，采用两组流化床反应器和两组提升管反应器共用一组下行床反应器，轮流操作的方式，实现CPVC气固相连续生产。采用该方法可以避免由于反应器停车而造成的生产效率下降，原料浪费等问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供了一种低温等离子体循环流化床连续生产氯化聚氯乙烯的装置，该装置包括一个用于贮存并初步预热原料PVC颗粒的聚氯乙烯颗粒料仓；两个并列布置的第一流化床反应器和第二流化床反应器，两个流化反应器分别通过输料管与聚氯乙烯颗粒料仓相连接；一个下行床反应器，该下行床反应器分别通过带有控制阀的管路与两个流化床反应器的下部相连通，在该下行床反应器内部装有低温等离子体发生装置；两个并列布置的第一提升管反应器和第二提升管反应器，两个提升管反应器的底部分别通过带有控制阀的管路与下行床反应器的底部相连通，两个提升管反应器的上部分别通过气固分离器与两个流化床反应器的顶部相连通，在每个提升管反应器内部均装有低温等离子体发生装置；两条用于去除反应尾气中的氯化氢，使系统中的氯气循环利用的管路，该管路包括一个尾气净化装置和两个分别用于输送提升管输送气和原料气的循环风机；以及一个用于贮存产品，且具备脱气功能的氯化聚氯乙烯料仓。

在所述两个并列布置的流化床反应器中设有搅拌桨，以保证PVC颗粒在搅拌和原料气的作用下，在反应器内良好流化，实现气固相均匀接触。在个流化床反应器外部设有加热夹套8，其流化床反应器

所采用的低温等离子体为介质阻挡放电等离子体、射频等离子体或微波等离子体。放电方式包括间歇放电和连续放电两种。

本发明还提出了一种采用如权利要求1所述装置的低温等离子体循环流化床连续生产氯化聚氯乙烯的方法，该方法包括以下步骤：