[發明專利]激光引發的循環流化床生產氯化聚乙烯的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710343203.4
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107115829B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 程易;丁石;黃磊;李宇
• 申請（專利權）人: 北京清誠華宇科技有限公司
• 主分類號: B01J8/42
• 分類號: B01J8/42;B01J8/18;B01J8/22;B01J8/26;C08F14/06;C08F8/22
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 許洪潔

本發明提供了激光引發的循環流化床生產氯化聚氯乙烯的裝置及方法。本發明裝置包括一個提升管或下行床反應區和一個湍動流化床反應區，以及兩個反應區之間的連接裝置。提升管或下行床反應區設有紫外激光光源，利用紫外激光活化氯氣，引發氯化反應；湍動流化床反應區設有溫度控制系統，能夠按照反應要求控制反應器內的溫度，在此完成聚氯乙烯樹脂的均勻氯化，得到氯化聚氯乙烯產品。本發明采用紫外激光光源，光源置于反應器外因而更易維護和檢修，光源發射的激光通過光纖傳輸到反應器內或者直接照射到反應器內，反應器壁僅需要開一個小孔或完全無需開孔，與現有采用紫外燈管的方法相比，反應器設計成本和修護成本大幅降低。

技術領域

本發明屬于化工工藝與設備技術領域，特別涉及一種以聚氯乙烯和氯氣為原料，紫外激光引發的氯化反應，通過循環流化床制備氯化聚氯乙烯的工藝方法，屬于氯堿工業中一種高分子材料的合成工藝。

背景技術

氯化聚氯乙烯(CPVC)是一種新型高性能塑料，由聚氯乙烯(PVC)與氯氣反應制得，氯含量從PVC的56.8％上升至CPVC的60％～70％。由于氯元素引入，CPVC高分子鏈極性增強，因而具有更好的耐熱、耐腐蝕、耐老化性，其制品維卡軟化溫度達到90～125℃。

我國氯堿工業產業鏈中，下游耗氯產品無法充分消耗燒堿生產副產的氯氣，液氯大量儲存、積壓，造成潛在的安全隱患。因而富余氯氣的高價值轉化是急需解決的問題，近年由于經濟原因，主要耗氯產品PVC價格日趨走低，氯堿企業開工率下降。每噸CPVC可固定0.2～0.3噸氯元素，同時，目前市場上CPVC價格是PVC的2-3倍。因此生產CPVC產品既可平衡氯堿工業產生的過量氯氣，又可實現PVC的高價值轉化。

國際上CPVC主要的生產方法有三種：溶劑法、水相懸浮法，以及氣固相法。溶劑法因需使用大量有毒有機溶劑而被淘汰。水相懸浮法是將PVC懸浮于水或鹽酸溶液中，加入助劑溶脹PVC后進行氯化反應，其工藝成熟，產品質量穩定，是目前各大公司普遍采取的生產方法。然而水相法工藝仍存在廢水排放量大、產品后處理過程復雜、流化床反應器腐蝕嚴重的缺點。氣固相法使用含氯氣體流化PVC顆粒并發生氯化反應，全過程無廢水排放，產品后處理簡單，日益受到廣泛的關注。

目前，所有報導的水相法工藝均為間歇氯化工藝，其工藝主要為PVC顆粒間歇進料、CPVC間歇出料；同時，在生產中，還需要控制反應釜溫度經一定時間上升至反應溫度，所得產品還需經過過濾、洗滌、干燥等后處理工藝。上述過程都需占用一定時間，造成生產效率下降。

相較于水相法而言，氣固相法制備氯化聚氯乙烯明顯更具優勢。例如，現有技術(CN101831021A)就公開了一種氣固相制備氯化聚氯乙烯的方法，該方法采用循環流化床反應器形式，用紫外光引發反應。同時，現有技術(CN105363390A)公開了一種循環流化床制備氯化聚氯乙烯的提升管，該方法中，將大量紫外燈管插入提升管反應器，用于引發氯化反應。然而，這些現有的專利方法中，都采用了紫外燈管引發氯化反應，為了使反應器內達到足夠的紫外光強度，同時考慮紫外燈管的檢修等問題，紫外燈管都貫穿反應器，大量的紫外燈管和反應器壁之間都需要進行密封，不僅裝置建設和維護成本高，而且容易生產過程中存在較大的安全隱患。

現有技術(CN101831021A)公開了一種低溫等離子體循環流化床制備氯化聚氯乙烯的方法及裝置，該方法在下行床反應器中設置低溫等離子體發生裝置，并利用低溫等離子體引發氯化反應。然而由于等離子體放電可能造成局部不均勻的情況，大規模制備過程中產品質量難以得到有效控制。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種激光引發的循環流化床生產氯化聚乙烯的裝置，所述裝置具有反應器投資小，維修簡單等優點。

本發明的第二目的在于提供一種激光引發的循環流化床生產氯化聚乙烯的方法，該方法具有三廢排放少、后處理過程簡單，以及產品質量穩定，適于工業化生產等優點。