[发明专利]一种气固相反应制备氯化聚氯乙烯的方法

说明书

技术领域

本发明属于合成树脂皮制备领域，具体涉及一种气固相反应制备氯化聚氯乙烯的方法。 

背景技术

氯化聚氯乙烯是聚氯乙烯经过氯化反应制得的特种合成树脂。该特种合成树脂由于结构的饱和性和高氯含量，因此具有良好的刚性和较高的维卡软化温度，以及良好的耐油性、耐化学药品性、阻燃性和气密性，色泽稳定性好，被广泛应用于生产具有较高耐热要求的塑料管材、型材、板材、注射成型制品等领域。

氯化聚氯乙烯的生产方法有水相悬浮法法和气固相法两种，目前工业生产普遍采用水相悬浮法。水相悬浮法制备氯化聚氯乙烯的方法是：将粉状聚氯乙烯悬浮于水中，在紫外线照射或引发剂的存在下，通入氯气反应，控制反应温度和压力，通入氯的重量由不同用途产品所需的氯含量确定（一般氯含量约62～72%），当全部氯气通入反应器后，停止通入氯，然后用纯净水反复洗涤氯化产物直至物料基本不含酸性，经干燥得到产品。由于该方法在生产过程中需消耗大量工艺水，且产生大量酸性废水，进而对环境造成负面影响。

气固相法已逐步被用于氯化聚氯乙烯的制备，但目前采用的均为流化床反应器的方法和流程，如公开号为CN101831021A、CN102786610A的中国发明公开的方法，这些方法皆是将聚氯乙烯粉末置于流化床反应器中，在紫外线照射条件下，通入氯气进行反应而制得。这些方法因采用流化床不可避免存在如下问题：流化床反应器制备氯化聚氯乙烯存在生产系统流程长，设备投资大且腐蚀严重，过程控制困难，氯收率低，生产系统内粉尘量大且难以去除，废气处理困难且耗碱量大等，此外反应器的大型化更是困难。 

发明内容

为克服上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种可解决生产系统粉尘多，设备腐蚀严重，反应器难以大型化，反应废气处理困难且耗碱量大，生产成本高等问题的一种气固相反应制备氯化聚氯乙烯的方法。

为实现本发明的发明目的，发明人提供如下技术方案：

一种气固相反应制备氯化聚氯乙烯的方法，包括下述步骤：

（1）将聚氯乙烯粉末和防粘结剂加入反应器中，其中，防粘结剂用量为聚氯乙烯粉末质量的0.1～5%，所述的反应器采用多层锥形搅拌式固定床反应器，其顶部设有插入式搅拌器，所述的插入式搅拌器的底部为螺带式搅拌桨且上部为数层叶片式搅拌桨，螺带式搅拌桨的作用是使得固体物料均匀翻动，上部数层叶片式搅拌桨使得反应器内的氯气分布均匀。

（2）开启搅拌并将反应器内部抽真空（至反应器内压力为-0.1～-0.05MPa），然后充入热氮气（50℃以上热氮气)，至反应器内压力升至0.2～0.4MPa，接着泄掉压力并再次抽真空（至反应器内压力为-0.1～0.05MPa），再次向反应器内冲入热氮气，如此反复操作数次，充热氮气的次数视聚氯乙烯中水分含量而定,经热氮气置换后的聚氯乙烯水分含量应≤0.5%。

（3）开启紫外线灯照射，向反应器通入氯气，向反应器夹套内通入冷却水以控制物料温度＜90℃，通入氯气的总量为参与氯化反应所需理论量的1～2倍，反应时间1-3小时，反应结束后将反应废气（主要包括HCl、Cl₂和N₂）排至废气处理系统，

（4）向反应器内通入热氮气（50～90℃的热氮气）使釜压上升（至0.2Mpa），搅拌，然后将废气排入废气处理系统，抽真空（至-0.05～-0.1Mpa），充入热氮气（至0.2Mpa），再抽真空，如此反复操作数次，直至产物中HCl残留降低至规定值以下，

（5）将反应器内物料降温至60℃以下，将物料排出反应器，得氯化聚氯乙烯成品。

作为优选，根据本发明所述的一种气固相反应制备氯化聚氯乙烯的方法，其中，所述的聚氯乙烯粉末符合：聚合度500～1300，含水量＜0.3wt%，粒径＜315μm。

作为优选，根据本发明所述的一种气固相反应制备氯化聚氯乙烯的方法，其中，所述的多层锥形搅拌式固定床反应器的釜体材质为搪玻璃，搅拌桨材质采用耐腐蚀金属（如耐腐蚀不锈钢）或钢衬塑料，反应器配备夹套升降温系统。