[发明专利]一种耦合氯碱化工的氯化高聚物生产工艺及装置

说明书

本发明属于化工工艺及设备领域，具体涉及一种耦合氯碱化工的氯化高聚物生产工艺及装置，所述工艺通过装置的优化配置耦合至氯碱化工生产装置，生产氯化高聚物树脂及聚氯乙烯树脂。解决氯化高聚物耦合氯碱化工生产的工艺,该流程简单、氯气利用率高，可做到耦合现有氯碱化工生产体系，实现了气固相法生产氯化高聚物无废水、废气、废渣和副产物清洁生产的同时确保氯碱化工生产体系稳定生产。

技术领域

本发明属于化工工艺及设备领域，具体涉及一种耦合氯碱化工的氯化高聚物生产工艺及装置。

背景技术

氯化聚氯乙烯树脂（CPVC）由聚氯乙烯树脂（PVC）氯化改性制得，是一种新型工程塑料。该产品为白色或淡黄色无味、无臭、无毒的疏松颗粒或粉末。聚氯乙烯树脂经过氯化后，分子键的不规则性增加，极性增加，使树脂的溶解性增大，化学稳定性增加，从而提高了材料的耐热性、耐酸、碱、盐、氧化剂等的腐蚀。PVC氯化改性为CPVC，氯含量由56.7%提高到63-69%，维卡软化温度由72-82℃提高到90-125℃，最高使用温度可达110℃，长期使用温度为95℃。由于CPVC具有优异的各项性能，得到国内外广泛的关注，其合成技术的研究与开发也受到了人们的高度重视。1936年，德国A．G．Farben公司最早采用溶液法展开了对氯化聚氯乙烯的研究，并在1942年投入生产。20世纪40年代，英国ICI公司首先研究氯化聚氯乙烯水相悬浮工艺；50年代，德国BASF公司开发出气相合成技术，随后日本、前苏联也进行了大量研究，取得了一些突破性进展。1958年，美国Goodrich公司(现诺誉化工公司)成功开发了用水相悬浮法制备氯化聚氯乙烯树脂工艺，1962年实现工业化生产。近些年，世界上氯化聚氯乙烯的开发和应用得到迅猛发展，世界发达国家已经建立了完整的氯化聚氯乙烯应用体系，其应用领域及市场达到了成熟化、产品格局系列化、专用化和精细化。

我国研制和生产氯化聚氯乙烯起步较晚，目前主导的是水相法生产，但水相法存在污染大、能耗高、对水资源依赖性强等缺点，气固相法是新型生产技术，虽然还没有大规模应用，但其清洁、环保、高效的生产方式是氯化聚氯乙烯生产与发展的大方向。气固相法生产氯化高聚物树脂以高聚物和氯气为原料，反应结束的副产物除氯化氢外无其它介质产生。

我国作为氯碱化工生产大国，氯碱化工生产体系中拥有高浓度的氯气和氯化氢气体，氯碱化工生产过程中通常将电解槽电解产生的氯气通过氯化氢合成反应器将氯气转化为氯化氢气体用于生产树脂。生产氯化聚氯乙烯的过程与氯化氢合成反应器具有很大相似之处，气固相法合成氯化聚氯乙烯过程中，以聚氯乙烯树脂和氯气为原料，或者原料气中包括惰性气体，通过氯化反应合成的产品为氯化聚氯乙烯树脂，同时产生副产物氯化氢气体。现有氯化高聚物生产装置及工艺的不足之处就在于氯化反应结束后的尾气往往用于生产盐酸和次氯酸钠，该过程不仅造成氯气的利用率低、附加值低外，尾气排放生产盐酸和次氯酸钠的过程很容易造成环境污染。通过研究，完全可以将氯化高聚物生产装置和现有氯碱化工生产体系耦合起来，实现氯资源高效利用。因此，如果能够实现直接将电解槽产生的氯气和氯化氢合成反应器合成的氯化氢气体组成原料气用于生产氯化高聚物树脂，利用氯化高聚物生产过程中产生的副产物只有氯化氢的特点，可以将气固相法生产氯化高聚物过程中产生的由氯气和氯化氢组成的尾气经过除尘处理后再进入氯化氢合成反应器将其中的氯气完全转化为氯化氢气体，继续用于生产树脂意义重大。换句话说，如果能够实现气固相法生产氯化高聚物的装置耦合现有氯碱化工生产体系，对于氯碱化工体系来说实现了氯资源高效、高值利用，对于气固相法生产氯化高聚物过程来说，将实现气固相法生产氯化高聚物的过程不再有废水、废气、废渣和副产物产生，氯资源利用率达100%。

通过检索、分析发现，现有气固相法生产氯化高聚物的工艺往往为间歇性生产，如直接耦合氯碱化工生产体系无法满足氯碱化工生产体系稳定运行的要求；同时气固相法生产氯化高聚物即使原料气成分较为稳定，但因氯化过程中氯化速率不是恒定的，因此产生的尾气成分并不稳定，如果直接耦合氯碱化工生产体系会造成氯碱化工生产体系频繁波动。