[发明专利]水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙烯均聚物或共聚物技术领域，具体涉及一种水相悬浮法制备氯化聚乙烯的方法。

背景技术

氯化聚乙烯(CPE)是一种高分子材料，由于其良好的稳定性、优异的耐热、耐老化、以及阻燃性能，广泛应用于塑料、橡胶、建材、机电、汽车、军工等领域，已成为重要的生产及生活的物质。

目前，氯化聚乙烯(CPE)生产工艺有水相悬浮法、酸相悬浮法、固相法、以及溶液法。下面对普遍采用酸相悬浮法和水相悬浮法介绍如下：

一、酸相悬浮法的工艺流程：

如图1所示，现有的酸相悬浮法的一般工艺流程如下：

首先，将高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，简称为“HDPE”)悬浮于浓度为20％盐酸溶液中进行氯化，再用平面转盘真空过滤机连续脱酸、洗涤、出料，最后对脱酸后的湿料进出离心、干燥、以及研磨得CPE成品，德国赫斯特和山东亚星集团就是采用的此工艺方案。

该方法主要特点是三废排放小、工艺简单、产品质量稳定；但转盘真空过滤机、以及离心干燥设备投资费用很高，而且干燥步骤结束后的物料还比较粗，需要对其进行研磨，研磨过程是十分耗电的一个过程，大概一吨物料需要1000度电左右，因此，生产成本也相对较高。

正是由于酸相悬浮法的设备投资费用太高，更多的厂家更愿意采用水相悬浮法。目前，除了德国赫斯特、山东亚星集团、美国的DOW公司、日本昭和电工、以及大阪曹达以外的几乎所有厂家均采用水相悬浮法。

二、水相悬浮法生产工艺流程

如图2所示，现有水相悬浮法一般工艺流程如下：

1、氯化：根据“氯化釜”的大小，加入适量的净水至“氯化釜”中，然后加入助剂和高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，简称为“HDPE”)专用料，升温至一定温度后通入氯气进行反应(通常采用三段式通氯)，反应完后是保温和降温的过程，降温至60℃--80℃。

2、脱酸：将氯化的物料转移至脱酸釜进行脱酸，其转移过程一般是由压缩空气压过去，脱酸的过程大致包括两种：“(1)一遍遍的加水洗，即是把反应釜中转移过来的CPE物料，通过滤头把酸水放出，当放到一定水位后浆料已经很稠了，然后关闭滤头阀门，把水加至先前水位，反复多次水洗；(2)一边加水，一边放水。”，脱酸的过程实际上是一种稀释的过程，耗水量巨大，同时产生大量低浓度盐酸的废水；当然，这个过程中也可以是把后段工艺-脱碱过程中产生的碱性废水利用起来，用该碱性水对反应釜中转移过来的物料进行脱酸水洗，其脱酸效果会稍微好一点，但是效果也是有限的。洗至一定程度后(大致把CPE表面的盐酸洗掉后)，再转移至中和釜进行中和，因为，CPE物料内部的盐酸基本上通过水洗是没有办法洗掉的。

3、中和：通过升温加碱让碱进入CPE内部中和掉CPE物料内部的盐酸，直至试纸测试物料含酸极少时，此过程才算完成，此过程又俗称碱煮。碱煮完成后的溶液PH值一般大于10，此过程一般需要4小时以上，有时需要7-8个小时，甚至更长。中和完成后，再把物料转移至脱碱釜中。

4、脱碱：跟脱酸过程相似，把碱液通过滤网放掉，加入清水清洗几次完成，再转移至离心机。此过程一般比脱酸时所用时间短很多，大概在1个小时左右。当然，可能在转移离心机之前还有一个均化储罐的工序。

5、离心：离心工序是把物料和水份分离开，剩下CPE部分，再转移至沸腾干燥床中。此步骤中所采用的离心机一般为不锈钢材质，其耐酸性能较差。

6、干燥：一般用蒸汽通过换热器变成热风，热风把逐步进入沸腾干燥床的物料CPE吹起来(物料CPE可混入一定比例的助剂，一般为1％的硬脂酸钙，或一定比例的碳酸钙粉)，使物料在干燥床内处于山下翻腾状态，最后通过取物料口，取出一点物料作为样品，化验水分合格后，即可将物料转移出来，成为半成品的CPE。此过程一般3小时以上，实际大生产过程中，凭经验都可确定进料时间，升温至多少度，保温多久，以及放料时间。此步骤中所采用的干燥床一般为不锈钢材质，其耐酸性能较差。

7、混合包装：把干燥好的CPE半成品加入一定比例的隔离剂(碳酸钙)、在混料机中混合均匀，即可包装成CPE成品。

该工艺流程的主要优点是产品质量稳定、原料消耗低，设备投资相对小；但是，在氯化反应过程中产生的大量低浓度盐酸处理负担重，需要脱酸、中和、脱碱三个步骤来完成除酸目的，一般完成该三步骤需要9小时左右、耗水至少30吨。