[發明專利]生產聚氯乙烯的系統和方法

無效

• 申請號: 201210087068.9
• 申請日: 2008-06-23
• 公開（公告）號: CN102627714A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 阿巴斯·哈桑;易卜拉西姆·巴蓋爾扎德;雷福德·G·安東尼;格雷戈里·博爾西格;阿齊茲·哈桑
• 申請（專利權）人: HRD有限公司
• 主分類號: C08F14/06
• 分類號: C08F14/06;C08F2/01;B01J19/18;B01F7/16
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 劉慧;楊青

本申請為國際申請PCT/US2008/067832于2009年12月18日進入中國國家階段、申請號為200880020903.9、發明名稱為“生產聚氯乙烯的系統和方法”的分案申請。

關于由聯邦資助的研究或開發的聲明

不適用。

技術領域

本發明總地涉及氯乙烯液相聚合以形成聚氯乙烯。更具體地，本發明涉及用于生產聚氯乙烯的裝置和方法，其采用了反應物的高剪切混合。

背景技術

聚氯乙烯(PVC)是一種熱塑性聚合物，廣泛用于生產各種民用產品，包括建筑材料、鉛錘管、服裝、室內裝飾、地板和乙烯基錄音帶，僅舉幾個例子。PVC通過使用單體可溶的引發劑或催化劑進行氯乙烯單體的自由基聚合來合成。一些已知的引發劑是偶氮二異丁腈、叔丁基氫過氧化物、月桂酰過氧化物、過氧苯甲酰和異丙基過氧化二碳酸酯。一批懸浮液制備物一般包含約0.01到1.0重量％的氯乙烯單體，pH為約7-9。如下開始聚合，將引發劑溶解在單體溶液中并在約35-75℃的溫度范圍加熱約2-12小時，并且持續攪拌反應物。該過程在一個分解的氫原子連接于PVC鏈末端的不成對電子上時、或者在碳原子通過被稱為歧化(其產生游離的氫原子)的過程形成雙鍵時結束。

氯乙烯單體的自由基聚合一般被認為是目前合成PVC的最容易和最經濟的方法，盡管該聚合過程也可能在聚合物中產生雜質和缺陷。由于自由基聚合的不可預測的性質，有時碳-氫鍵斷開，而不只是單體的碳-碳鍵斷開，導致在生長的聚合物鏈上的碳-氫鍵斷開的多個位置出現支鏈。與一些PVC合成反應有關的另一個挑戰是有時在聚合反應停止之后有一定量的未聚合的單體剩余。許多現有技術的用于生產聚氯乙烯的方法和生產設施還有各種限制，例如質量流限制、產品產率、工廠規模和能量消耗。因此，持續需要開發出改善從氯乙烯單體的自由基聚合生產聚氯乙烯的選擇性和收率的方法。

發明內容

根據本發明的某些實施方案，提供了生產聚氯乙烯的方法。所述方法包括在高剪切混合裝置中將氯乙烯溶液與引發劑溶液混合以形成聚合混合物，所述高剪切混合裝置包含至少一個轉子/定子組，產生至少5.1m/sec(1,000ft/min)的轉子尖端速度；和使所述混合物通過自由基聚合作用聚合為聚氯乙烯。在一些實施方案中，所述聚合混合物經歷自由基聚合條件，包括約20-約230℃的溫度范圍。在一些實施方案中，所述高剪切混合裝置產生至少20,000s^-1的剪切速率。

根據本發明的另一個實施方案，提供了包含高剪切混合裝置的系統，所述高剪切混合裝置包含至少一個轉子/定子組，其被配置為產生至少5.1m/sec(1,000ft/min)的轉子尖端速度；與所述高剪切混合裝置的進口流體連通的泵；和與所述高剪切混合裝置的出口流體連通并被配置用于保持預定壓力和溫度的容器。在一些實施方案中，所述高剪切混合裝置產生至少20,000s^-1的剪切速率。這些和其它實施方案和可能的優點通過以下詳細說明和附圖而顯而易見。

附圖說明

圖1是根據本發明的一個實施方案，生產聚氯乙烯的方法的工藝流程圖。

圖2是在圖1的系統的實施方案中所使用的多級高剪切裝置的縱向截面圖。

發明詳述

本發明的用于通過氯乙烯的液相自由基聚合生產聚氯乙烯(PVC)的方法和系統采用了外部的高剪切機械裝置，用來在高剪切混合器裝置和/或單獨的反應器中在受控環境下提供化學成分的快速接觸和混合。所述高剪切裝置降低了對反應的傳質限制并由此提高總的反應速率。

涉及液體、氣體和固體的化學反應依賴于涉及時間、溫度、和壓力的動力學定律來決定反應速率。如果期望使不同相的兩種或更多種原材料(例如，固體和液體；液體和氣體；固體、液體和氣體)反應，則控制反應速率的一個限制性因素涉及反應物的接觸時間。在非均相催化反應的情況中，有另一個速率限制因素，即，從催化劑的表面移除反應的產物以使催化劑催化另外的反應物。反應物和/或催化劑的接觸時間經常由混合來控制，所述混合為化學反應中所涉及的兩種或更多種反應物提供接觸。均相反應也可以受益于高剪切混合，如本文中公開的，通過至少提供在反應器內的均勻的溫度分布和使可能的副反應減到最少。因此，在一些實施方案中，本文中描述的高剪切過程促進均相化學反應。