Статья опубликована в №28 (декабрь) 2015
Разделы: Техника
Размещена 17.11.2015. Последняя правка: 19.11.2015.
Просмотров - 2932

Оптимизация методов получения суспензионного поливинилхлорида

Громыко Никита Владимирович

ФГБОУ ВПО Башкирский государственный университет

магистрант

Хакимзянов Редик Инсафович, кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Уфимского института химии РАН, Файзуллина Сюмбель Сабирзяновна, ФГБОУ ВПО Башкирский государственный университет, магистрант кафедры технической химии и материаловедения

УДК 691. 175

В настоящее время в производстве поливинилхлорида суспензионного существует такая проблема, как пенообразование. В результате чего на стенках реактора и обратного конденсатора откладывается полимер в виде корки, что ведет к снижению производительности оборудования.

На основании литературных и экспериментальных данных разработан метод борьбы с пенообразованием путем применения антивспенивателя. Данное решение проблемы обосновано тем, что указанный способ наиболее простой и экономичный, не требует внедрения сложного и дорогостоящего оборудования. Достаточно установить лишь небольшой мерник для приготовления раствора антивспенивателя и дозирования его в реактор. Антивспениватель следует вводить в реакционную массу одновременно с началом дозирования инициатора в количестве 0,5кг.  

В качестве пеногасителя применяется 1%-ный водный раствор Пента-4604. 100% безводный самодиспергирующийся пеногаситель, состоит из лиофильных компонентов и не содержит твердых дисперсных частиц. Пеногаситель необходимо распылять поверх пены. Капли пеногасителя, обладая очень низким поверхностным натяжением, растекаются по пенным пленкам. Этот процесс захватывает слой жидкости под поверхностью, вызывая утончение пенной пленки вплоть до ее разрыва.

Пента-4604 можно использовать в неразбавленном виде, однако для достижения наилучшего пеногашения следует разбавить водой. Подача раствора пеногасителя осуществляется через распылительную форсунку. Данное соединение обладает наибольшей пеногасящей эффективностью по отношению к поливинилхлориду, что было подтверждено экспериментально.

Применение антивспенивателя препятствует пенообразованию и способствует повышению производительности оборудования. Пеногаситель не оказывает никакого влияния на физико-механические свойства получаемого полимера. Реакция протекает при тех же условиях и параметрах, что и до применения пеногасителя.

Процесс периодический, длительность стадии полимеризации составляет от 7 до 8 часов. В ходе полимеризации выделяется большое количество теплоты, которое отводится охлаждающей водой, подаваемой в рубашку реактора и в обратный конденсатор, установленный на крышке полимеризатора.

Суспензионная полимеризация винилхлорида протекает в диапазоне температур от 45 до 70 ºС в зависимости от требуемой молекулярной массы продукта. Для получения ПВХ с заданными свойствами отклонение  температуры от режимного значения не должно превышать 0,5 ºС. Давление в полимеризаторах составляет от 0,6 до 0,8 МПа и значительно снижается к концу реакции. Повышенное давление вызвано низкой  температурой кипения винилхлорида  и особенностями химизма процесса. Конверсия сырья при данных условиях составляет 85 – 95%. Размер частиц ПВХ в суспензии равен 100 – 150 мкм.

Процесс полимеризации винилхлорида осуществляется периодическим способом в реакторе Р-201 вместимостью 80 м³. Данный объем реактора является оптимальным с точки зрения производительности и отвода тепла реакции. При этом количество реакторов зависит от производительности установки. Полимеризатор снабжен рубашкой для подогрева и охлаждения, импеллерной мешалкой. Привод мешалки – нижний от электродвигателя через редуктор. Вал мешалки имеет двойное торцевое уплотнение с принудительной подачей в него прокачиваемой и запирающей жидкости от маслонасосной станции.

Важную роль при полимеризации винилхлорида играют качество загружаемых компонентов, температура полимеризации, точность дозировки, способ и порядок загрузки компонентов и наличие примесей в исходном сырье.

Стабилизирующее действие стабилизаторов эмульсии определяется их способностью адсорбироваться на межфазной поверхности. Механизм стабилизации дисперсии высокомолекулярных стабилизаторов эмульсии еще достаточно не изучен. Факторами стабилизации могут быть электростатическое отталкивание частиц вследствие образования на их поверхности двойного электрического слоя, препятствующего их сближению; образование на поверхности частиц структурно-механического барьера; взаимное отталкивание частиц в результате теплового движения гибких макромолекул (энтропийный фактор).

Электростатическое отталкивание  высокомолекулярных стабилизаторов не играет значительной роли как фактор стабилизации. Агрегативная устойчивость объясняется тем, что на поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой образуется слой из молекул стабилизатора, обладающий повышенной структурной вязкостью или механической прочностью  и являющийся как бы структурно-механическим барьером, препятствующим сближению частиц и тем самым уменьшающим силу их взаимодействия.

Выводы

1) Среди испытанных образов большей эффективностью для пеногашения обладает «Пента-4604», его эффективность близок к импортному аналогу пеногасителя TEGO AF KE-600. При его добавлении, в количестве 0,009– 0,013 г основного вещества на 1 кг суспензии ПВХ, объем пены снижается в 1,5–2 раза.

В целом полученные результаты показывают, что пеногаситель «Пента-4604» можно рекомендовать  для пеногашения в процессе суспензионной полимеризации ВХ. Сравнительный анализ пеногасителей показывает, что использование пеногасителя Пента-4604 отрицательного влияния на параметры ведения технологического режима полимеризации не оказывает

2) ПВХС 5868 ПЖ с операций, проведенных с дозировкой пеногасителя, имеет удовлетворительные результаты по гранулометрическому составу, сыпучести, насыпной плотности. При этом следует отметить то, что отмечается снижение количества частиц, непоглощающих ДОФ, на сите с сеткой № 0315 корки отсутствуют. Это указывает на повышение морфологической однородности полимера.

Термостабильность ПВХС 5868 ПЖ, полученного с дозировкой пеногасителя, достаточно высокая, однако в сравнении с серийными образцами незначительно снижается.

3) Сравнительный анализ частиц ПВХС 5868 ПЖ на электронном микроскопе показывает, что при использовании пеногасителя морфометрические параметры ПВХС 5868ПЖ: коэффициенты сферичности, округлости остаются практически неизменными. Частицы полимера имеют правильную изометрическую форму, размеры частиц ПВХ однородные, ровные. Отмечено некоторое уменьшение среднего диаметр частиц, что можно корректировать уменьшением количества первичного эмульгатора в полимеризационной рецептуре ВХ.

4) Использование пеногасителя Пента-4604 является наилучшим  методом борьбы с пенообразованием. Его применение способствует снижению уровня пены, которая образуется в процессе производства ПВХ. За счет этого улучшается качество продукта, так как в нем уже не будет корок - застывшей пены, становится легче управлять температурным режимом. Кроме того увеличивается межсервисный пробег реакторов. Снижение уровня пены позволяет увеличить количество загружаемого винилхлорида, а следовательно и получить больше поливинилхлорида.

Таким образом, увеличивается производительность оборудования и производственная мощность цеха с 230000 до 245000 т/год по готовому продукту.

1. Коршак В. В. "Технология пластических масс", Изд. 2-е, перераб. и доп. М., "Химия", 1976. 109-121 с.
2. Ряузов А. Н., Груздев В. А., Бакшеев И. П. "Технология производства химических волокон": Учебник для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп., М.: Химия, 1980. 415-422 с.
3. Энциклопедия полимеров, под ред. В. А. Каргина. Т.1 - М., "Советская энциклопедия", 1972.

Рецензии:

12.01.2016, 23:09 Лобанов Игорь Евгеньевич
Рецензия: Статья написана на актуальную тему с приведением соответствующих выводов. Рекомендуется к публикации.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий