搅拌与氯乙烯悬浮聚合产品颗粒特性的关系 硕士论文

搅拌与氯乙烯悬浮聚合产品颗粒特性的关系 硕士论文

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1、天津大学研究生院天津大学工程硕士论文搅拌与氯乙烯悬浮聚合产品颗粒特性的关系RelationshipofagitationwithgraincharacteristicsofVCMproductbysuspensionpolymerization(申请硕士学位)专业:化学工程研究生:64前言聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一,由于生产成本低,应用领域宽,从而得到迅猛发展。目前,世界上PVC年生产能力达到2450万吨,在五大通用塑料中排名第二。我国也是PVC树脂的生产大国之一,目前,我国PVC生产能力为220万吨,1999年产量190.68万吨,需求量在37

2、0万吨。其中糊树脂年产量在9.09万吨。1999年我国共进口PVC树脂180万吨,全年耗量在370万吨。预计2005年我国PVC树脂耗量将达到470万吨。疏松型聚氯乙烯树脂是一种颗粒外观呈棉球状,有较高表观密度和吸油率的悬浮聚合树脂。广泛应用于日常生活和工业领域中的软硬制品。软制品中主要有膜、塑料鞋、革等制品。而硬制品中主要用于管材、型材、透明片、塑料瓶、注射件等制品。生产软制品主要采用聚合度较高的产品(平均聚合度P>1000),而生产硬制品主要采用低聚合度的产品(平均聚合度P<1000)。PVC制备工艺路线如下:水单体引发剂聚合干燥包装分散剂助剂我国传统

3、PVC生产工艺与国外先进技术相比有较大差距,主要表现为PVC树脂品种少、质量较低、单釜单位时间下生产能力较低(单釜生产强度)、大部分聚64合设备落后、自动化控制水平低、搅拌体系的基础研究差,从而造成我国较大部分的企业PVC生产水平低,甚至产品使用性能差。这些年来国内多限于配方工艺与PVC颗粒宏观性能关系的摸索,即缺乏搅拌工程因素的探讨,也很少深入到微观结构层次。64第一章文献综述1.1国内外研究概况1.1.1国外概况国外对PVC搅拌系统的研究起步较早,于五、六十年代即开始了,尤其以日本研究的较多,但多是单层搅拌器的研究,很少涉及多层搅拌器,对于单层桨搅拌功

4、率、循环次数以及排出流量数等的研究文献报道较多[1,2,3]。竹田邦彦[4,5]等曾研究了多层搅拌器搅拌功率和功率准数以及循环特性等,但未报导流量及循环次数的测定。有文献报道反应器的搅拌性能可以用单位体积功和循环特性来表示,各种桨叶的组合及性能也可用循环特性指标来判断,循环特性指标一般是指桨叶的功率准数与排出流量数之比Np/Nqd,比值大则搅拌强度大、剪切作用大,比值小则循环作用大,剪切作用小[2,3]。据报导日本信越釜搅拌系统结构简单,127立方米大釜只用三层双叶平桨,折流挡板一块,为适应氯乙烯聚合转化率的逐渐提高、悬浮液逐渐变稠等要求,在搅拌机械部分与

5、电机之间,采用“流体联轴器”,它随釜内悬浮液粘度及转矩变化而自动变速。罗马尼亚21立方米釜高径比为1.1,底设一层三叶后掠桨。希普公司26立方米釜长径比1.9,设三层圆盘涡轮桨叶,转速可调。朝鲜33立方米釜设两层三叶平桨,釜底有一层小桨叶方便出料用,全挡板条件。西德许尔斯公司200立方米釜仅用一层三叶后掠桨,配四块小挡板可调角度,古德里奇公司70.4立方米釜搅拌形式充分考虑了传热问题,生产强度因此得以提高,其搅拌转速固定不变。古德里奇公司认为,搅拌因素的变化,对树脂的颗粒度、颗粒形态都有影响,是决定聚合体系稳定性的一个重要因素,必须提供最佳化设计[6]。1

6、.1.2国内概况国内在PVC搅拌体系的研究方面起步较晚,于七十年代后期刚刚起步。近年来,北京化工学院高分子反应工程教研室、浙江大学化工系、福州第二化工厂、上海天原化工厂、锦西化机厂、天津化工厂等先后对PVC聚合釜的搅拌体系作了初步探讨,75年我国PVC行业30立方米仿朝釜搅拌体系参照13.564立方米聚合釜形式,采用六层混合桨或六层斜桨,只提高了转速,对搅拌体系未作深入研究,使得现有30立方米聚合釜物料循环状况差、能耗大、传热差,虽有许多厂家对此加以改造但也缺乏理论依据。[6,7,8]北京化工学院对多层搅拌器的特性进行了简单的测定,并提出了多层搅拌器的测定

7、方法。对六层混合桨及二层三叶平桨的搅拌特性进行了测定并对循环与剪切作用的强弱作了评价,并对影响PVC粒径的因素做了分析[9]。浙江大学化工系对搅拌是影响聚氯乙烯颗粒特性的因素作了初步探索,在50立升聚合釜中试验表明随转速的增加初级粒子变细,PVC对增塑剂的吸收率增加,较细的初级粒子容易堆砌成疏松的结构。因此,PVC孔系率也随搅拌转速增加而增加,另外,浙江大学还对聚合釜放大问题作了讨论[10~13]。福州第二化工厂对本厂聚合釜搅拌改造进行了初步总结。提出了改善树脂形态的途径。提出配方与搅拌性能是相辅相成的,而且搅拌性能好时还能节约材料,节约能量。通过调整循环

8、量,调整剪切力等办法,进行聚合釜搅拌器的改造试验,使树脂优级品率有

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