Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
В последнее время в производстве суспензионного ПВХ наблюдается тенденция к созданию промышленных установок большой единичной мощности с реакторами-полимеризаторами большого объема (фирма "Хюльс" ФРГ - 200 м3, фирма "Шинетцу" Япония - 130 м3). Использование полимеризаторов большого объема позволяет уменьшить число единиц основного и вспомогательного оборудования, контрольно-измерительной техники, арматуры и численность обслуживающего персонала. Значительно сокращается общая протяженность коммуникаций, число соединений, требующих уплотнения. Скорость полимеризации в реакторах большого объема благодаря применению активных инициаторов такая же, как в реакторах небольшой емкости. Так как длительность вспомогательных операций (загрузки компонентов, выгрузки суспензии, чистки, промывки и т.д.) не изменяется, значительно увеличивается производительность на 1 м3 реакционного объема, которая может достигать 200 т/(м3-год).
В то же время чрезмерное увеличение объема реактора приводит к ухудшению условий полимеризации и росту капитальных затрат из-за необходимости принятия дополнительных мер по обеспечению безо-пасности процесса. В связи с увеличением объема реактора соотноше-
ние площади охлаждающей поверхности рубашки и объема уменьшается, усложняется отвод тепла реакции. В этом случае для улучшения теплосъема используют захоложенную воду и обратный конденсатор, устанавливаемый над реактором. При использовании полимеризаторов большого объема необходимы большие емкости для исходных, промежуточных и конечных продуктов, а также электродвигатели, редукторы, насосы большей мощности. На установке должен быть смонтирован узел введения ингибитора, а также теплообменник и емкости для аварийного сброса полимеризационной среды. В связи с этим по мнению специалистов ряда ведущих фирм оптимальный объем полимеризатора должен составлять 80-100 м3.
Реактор и обратный конденсатор должны систематически (после каждой операции) подвергаться очистке с целью обеспечения оптимальных условий теплообмена и отсутствия остатков ПВХ от предыдущих операций (который образует стекловидные частицы - "рыбьи глаза"). Для промывки реактора применяют устройства гидроочистки, которые обычно состоят из сопла, шланга высокого давления и насоса подачи воды под высоким давлением (25,0 МПа). Известны различные конструкции головок гидроочистки. Например, головка фирмы "Ура-ка" (Япония) оснащена вращающимся ротором, на котором расположены сопла. Выходящая из сопел водяная струя создает отдачу, которая используется для вращения ротора. С помощью зубчатых колес достигается такой эффект, что одновременно с вращением ротора начинается принудительное вращение головки для гидро-очистки вокруг собственной оси, так что водяная струя постепенно покрывает всю внутреннюю поверхность емкости. Регулируемый магнитный тормоз позволяет установить оптимальное для очистки постоянное число оборотов. В зависимости от размера реактора головку для гидроочистки можно вводить с помощью специального устройства в любую часть емкости. В зависимости от вида загрязнения расстояние между соплом и стенкой изменяется.
В настоящее время основной резерв повышения производительности стадии полимеризации заключается в сокращении межоперационных простоев (загрузка, выгрузка, промывка, разогрев), занимающих *50% всего цикла полимеризации. В связи с этим особую актуальность приобретает разработка непрерывного процесса суспензионной полимеризации ВХ, исключающего непроизводительные простои реактора. Попытки создания непрерывного процесса суспензионной полимеризации ВХ предпринимались с начала 50-х годов. Однако до настоящего времени они не привели к разработке промышленного процесса [70, ПО, 243]. Одной из основных проблем является получение полимера требуемого качества. Особенность непрерывной суспензионной полимеризации ВХ состоит в том, что, с одной стороны, морфологические характеристики полимерного зерна, определяющие показатели качества порошка ПВХ, сильно зависят от степени превращения мономера в полимер, и, следовательно, качество конечного продукта зависит от распределения времени пребывания частиц ПВХ в реакторе. С другой
15
14
стороны, морфологические характеристики полимерного зерна непосредственно определяются условиями полимеризации: интенсивностью перемешивания, типом и концентрацией стабилизатора дисперсии, типом инициатора и т.д.
Основой всех разработок непрерывного процесса суспензионной полимеризации являлось создание аппаратурного оформления непрерывного процесса, обеспечивающего узкое распределение по времени пребывания частиц в реакционной зоне. Это достигалось в основном двумя путями: использованием аппарата трубчатого типа, структура: потока реагирующих компонентов в котором близка к режиму идеального вытеснения [190]; использованием ряда последовательно соеди-; нённых реакционных зон или аппаратов, структура потока реагирующих компонентов в которых близка к режиму идеального смешения [172, 175,176,182,183, 189, 193].
Примером развития идеи трубчатого реактора может служить способ и устройство для непрерывной суспензионной полимеризации по патенту ФРГ [190], протекающей не менее чем в двух реакционных зонах, в которых поддерживают режим идеального вытеснения поли-меризующейся суспензии. В первой реакционной зоне полимеризуют до 10% мономера. Удельная мощность, расходуемая на перемешивание, составляет 1-5 кВт/м3. Для предотвращения отложения полимера на стенках во второй зоне реакционная масса контактирует исключительно с гладкими, неметаллическими поверхностями. Процесс ведут в трех пространственно разделенных реакторах. Конверсия мономера на выходе из второго реактора составляет 25-50%, при выходе из третьего - 75-90%. Все реакторы имеют соотношение длины и диаметра не менее 4, причем ось первого реактора расположена перпендикулярно к горизонтали, а оси двух других реакторов выполнены с наклоном 0-20° к горизонтали.
