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氯化反应釜的设计计算
何松林
(青岛化エ厂266042)
摘要本文阑述了氯化反应釜反应机理及设计计算方法,并分析了影响氟化反
应的主要因素。
关键词反应签氯化反应氯化聚乙烯
氯化聚乙烯(CPE)是一种具有独特物性需要,滑石粉供给泵可将定量的滑石粉浆料
的热塑性树脂材料,它的主要用途之一是作打入氯化反应釜,控制氯化聚乙烯(CPE)在
为增强剂来增加聚氯乙烯成品的抗冲击强釜中的颗粒大小,并防止发生颗粒粘合及釜
度,另一项主要用途是利用它本身的橡胶物中结块现象。反应结東后的全部氯化浆料经
性,经过严密的配方及交联化学反应,制造成过纯化、干燥,用自动包装机称量包装成袋。
橡胶中间成品,再加工成高级电缆、高压油管氯化反应釜出料后的残余氯气送入排放气洗
及汽车配件等。它的生产制造方法是将高密涤塔用碱液吸收,达到标准后排入大气。夹
度聚乙烯(HDPE)粉料在水相悬浮液中与氯套冷却水吸热后温度上升至75℃,进入纯化
气进行氯化反应得到不同氯含量的氯化聚乙工序做为氯化案乙烯浆料的洗涤液。水相悬
烯(CPE)产品,可生产几十种不同规格的产浮氯化法工艺流程如图1所示。
品来满足市场需求。以下是氯化聚乙烯生产2氯化反应机理
装置中氯化反应釜的设计计算过程。
氯分子分解为两个自由基,一个自出基
水相悬浮氯化法工艺流程
与聚乙烯结构上的氢原子结合形成氯化氢,
在反应釜夹套冷却水中通入水蒸汽,将另一个自由基联结到聚乙烯结构上成为氯化
釜内浆料预热至95℃后进行氯化反应。来乙烯
自界区外的氯气经计量通入氯化反应釜内,
C2→2C
与搅拌中的高密度聚乙烯(HDPE)水悬浮浆
??H2CH2CH于+Q?→ECR2CHCH2+HC
料发生氯化反应生成氯化聚乙烯(CPE),按
H2CHCH1++C?2→ECH2CHCH+
温度控制曲线控制氯化反应温度,由夹套冷
却水带出反应热,氯气的通人量和温度控制
生产氯化聚乙烯一般均使用高密度聚乙
决定产品的品质性能。根据氯化反应阶段的烯为原料,氯化反应先从非结晶体部分开始,
(2)引入DCS操作系统,使自控水平提了尾气纯度,降低了原氯压力,投产前液氯工
高。提高了盐酸产品质量。且能生产36%序液化螺杄压缩机组要开2台,目前只要开
酸,增强了产品竞争力。
台就能满足生产要求。
(3)节能效果明显。此炉因副产蒸汽回
4)由于2/1流量控制实行串级比值
收热量7个月累计产蒸汽达5000t。同时节调节,因此对于保证液氯尾气纯度的稳定发
约了循环冷却水耗量。由于耗氯增加,提高挥很好的作用。
(199年3月收稿)
中囻魚碱199年第7期
C1994-2010ChinaAcademicjournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
含氯废水去排放气洗塔
看粉浆料
高密度素乙烯浆料
水燕汽
氯气
京化豪乙婚浆料去纯化工序
冷却水
水宏纯化工序
图1水相浮化法工艺流程图
反应2.蒸汽加热器3.夹套水象
然后逐渐至结晶体的表层。为了达到均匀的50%的氯取代高密度聚乙烯分子结构中的氢
氯分布,必须在熔融状态下进行氯化,逐渐破原子生成氯化聚乙烯(Wre),其余50%的氯
坏结晶结构。
与氢结合生成氯化氢(WHc)。
3氯化反应釜物料和热量衡算
Was =WEDE#+0.5WA-05W o2 Md
(1)
氯化反应釜体积为23m3,每釜生产周期
式中,Wa一参加氯化反应的氯气量,
为3h,每台釜年产氯化聚乙烯600。
3.1反应投料量及组成
kp
高密度聚乙烯投料量(WoE):1579.5kg
Wcre氯化聚乙烯的生成量,kg
滑石粉投料量(WrAc):104.4kg
MH一氢原子量
表面活性剂投料量(WsUR):4.8kg
Mc氯原子量
水投料量(Wuo):16223.4kg
当氯化聚乙烯氯含量为35%时,可得下
3.2通入反应釜的氯气量及氯化聚乙烯的式
生成
0.5Wc
=35%
E
参加氯化反应的氯气量可根据氯化聚乙
将式(2)代入式(1)可得
烯产品的氯含量来计算。一般商业用途的氯
w=w+0.3x(1-m
化聚乙烯,它的氯含量在24%45%之间。
设参加氯化反应的氯气量为Wa,则其中
WE+0,35x(1
OUTWORE
中国魚1999年第7期
=1.5153HDE=1.5153×1579.5=2393.4kg
的接触面,得到较均匀的氯分布,加速氯化反
Wcn,=0.7Wcr=0.7x2393.4=1675.4kg
应。同时控制产品的结晶度,使其可用于不
3.3氯化氢的生成量
同的用途。
1mol的氯气与高密度聚乙烯反应生成
(2)在氯化反应过程中将产生十分可观
lmol的氯化氢,可得下式
的热量,需尽快移出。与一般水相法工艺不
MCL: M
Wct: W
(4)同,此氯化反应釜采用钛合金瓮体,钛釜除了
式中,Ma,一一氯气分子量
有耐酸耐腐蚀的特点,它的传热及冷却速率
M一氯化氢分子量
远远大于一般玻璃内衬釜;此外,反应釜的4
Wc氯化氢生成量,kg
块空心挡板内也通冷却水,增加了反应釜的
MCL
传热面积。因此,反应温度可精确控制。配
合精确的氯气计量器,氯化反应一致,产品品
=70.90×1675:4=861.5kg
质均
热量衡算
3)制造不同品脾的的氯化聚乙烯产品,
氯化反应为放热反应,每反应1kg氯气
氯化反应温度与加氯量曲线也有不同,必须
产生216.4的热量。每金放出的热量为:严格控制加氯量,以免发生过压现象。过压
Q=216.4kJW
的产生主要是由于氯气通入量与反应消耗量
=2316.4kJx1675,4=338089%.6k
不能平衡所引起的,当釜内压力超过一定限
夹套冷却水入口温度t=25℃,燴=度时,由安全阀及防爆膜自动泄压,不会发生
104,5k/kg;出日温度为t2=75℃,焓H2
安全问题,但会严重影响产品的质量,产生不
312.7kJ/kg。氯化釜所需冷却水量为
合格的废料。
Q
(4)氯化反应最关键的部分是在反应的
40-H
3880896.6
终点,此时反应温度高达130℃,高密度聚乙
(312.7-104
烯颗粒易粘合结块。因此,在氯化反应过程
4影响氯化反应的主要因素
中,需向釜内添加滑石粉浆料,防止发生颗粒
(1)水悬浮法工艺必须配合先进的釜内粘合及釜中结块现象,从而得到颗粒均匀的
搅拌器,使氯气可以有效地分散在水相介质
产品。
中。在气、液、固三相介质中,从釜底通入的
参考文献
氯气可立即扩散,使气、固介质间能达到较大1氯化聚乙烯工艺手册、青岛化エ.厂编,1992
(1999年4月收稿
淮坊亚星产CPE和吉化产CSM由德商化公司生产的氯丁橡胶,以及我国吉