[发明专利]低温等离子体氯化聚氯乙烯合成的多层床反应器及方法

权利要求书

1.一种低温等离子体氯化聚氯乙烯合成的多层流化床反应器，该多层流化床反应器包括流化床主体(2)、安装在流化床主体顶部的气固分离器(1)、低温等离子体发生装置(4)、设置在流化床主体底部的原料气入口(6)以及安装在流化床主体下部的产品出料口(7)，其特征在于：采用气体分布板(5)将该流化床反应器内部分隔成至少两层，相邻两层之间通过溢流管(3)相连通，所述的溢流管设置在流化床主体内部或外部；所述的低温等离子体发生装置(4)安装在溢流管内。

2.根据权利要求1所述的一种低温等离子体氯化聚氯乙烯合成的多层流化床反应器，其特征在于：采用的低温等离子体发生装置为常压或负压操作下的介质阻挡放电等离子体装置、射频等离子体装置或微波等离子体装置；所述低温等离子体发生装置的放电方式包括间歇放电和连续放电两种。

3.根据权利要求1所述的一种低温等离子体氯化聚氯乙烯合成的多层流化床反应器，其特征在于：流化床反应器内部被气体分布板分隔成5～20层，层高为0.1～0.8m。

4.一种采用如权利要求1所述多层流化床反应器的低温等离子体氯化聚氯乙烯合成方法，所述的溢流管设置在流化床反应器内部，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)将原料PVC颗粒从上部连续加入到流化床反应器内部，原料气从流化床反应器下部的原料气入口流入流化床反应器，原料气为氯气，或氯气与惰性气体的混合气；

2)原料PVC颗粒在流化床反应器各层气体分布板上与原料气逆流接触，并通过溢流管向下降落进入下一层，PVC颗粒在降落过程中经过低温等离子体放电区，与低温等离子体作用，引发氯化反应；低温等离子体的功率密度为0.1～10W/cm³，PVC颗粒在溢流管中低温等离子体放电区的停留时间为1s～2min；PVC颗粒在流化床反应器各层上的停留时间为5min～1h，操作温度60～140℃，压力0.1～1.5atm；

3)经过氯化后得到的氯化聚氯乙烯产品从产品出料口流出；

4)反应尾气从流化床反应器顶部，经过气固分离器进行气固分离，沉降下来的固体颗粒经料腿回到流化床反应器，尾气除HCl后循环利用或吸收处理。

5.一种采用如权利要求1所述多层流化床反应器的低温等离子体氯化聚氯乙烯合成方法，所述的溢流管设置在流化床反应器外部，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)将原料PVC颗粒从上部连续加入到流化床反应器内部，原料气从流化床反应器下部的原料气入口流入流化床反应器，原料气为氯气，或氯气与惰性气体的混合气；

2)原料PVC颗粒在流化床反应器各层气体分布板上与原料气逆流接触，并通过外溢流管向下降落进入下一层，PVC颗粒在降落过程中经过低温等离子体放电区，与低温等离子体作用，引发氯化反应，低温等离子体的功率密度为0.1～10W/cm³，PVC颗粒在溢流管中低温等离子体放电区的停留时间为1s～2min；向外溢流管内通入溢流管松动气；所述的松动气为氯气、惰性气体、或氯气和惰性气体的混合气；外溢流管内温度为60～140℃，压力为0.1～1atm；PVC颗粒在流化床反应器各层上的停留时间为5min～1h，操作温度60～140℃，压力0.1～1.5atm；

3)经过氯化后得到的氯化聚氯乙烯产品从产品出料口流出；

4)反应尾气从流化床反应器顶部，经过气固分离器进行气固分离，沉降下来的固体颗粒经料腿回到流化床反应器，尾气除HCl后循环利用或吸收处理。

6.根据权利要求4或5所述的流化床反应器合成氯化聚氯乙烯的方法，其特征在于：流化床反应器各层上的反应温度不同，并且从上至下依次升高。