氯化聚乙烯介紹

11萬噸/年氯化聚乙烯工程分析〔僅供參考〕前言氯化聚乙烯(CPE)是一種型的高分子材料,它由高密度聚乙烯在加壓條件下經氯氣氯化而得。其分子構造中具有—CH2—CH2—、—CH2—CHCl—、—CHCl—CHCl—的鏈段,因此亦可視為乙烯—氯乙烯—1,2-二氯乙烯的三元共聚3,CPE兼具熱塑性樹脂(硬質樹脂、半透亮樹脂)和彈性體橡膠等特性。由于CPE具有良好的穩(wěn)定性,優(yōu)異的耐熱、耐老化及阻燃等性能,能廣泛用于熱塑料共混改性。氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯(HDPE)經氯化而制得的含氯聚合物。依據(jù)HG/T2704-2023(CPE)和橡膠型氯化聚乙烯(CM)兩類，通用型氯化聚乙烯(CPE)包括CPE135、CPE230、CPE235；橡膠型氯化聚乙烯(CM)包括CM135、CM140。CPE可以便利地與聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等樹脂混合使用,經CPE改性的塑料制品,將大幅度地提高沖擊強度和低溫韌性,同時抗化學品性和阻燃性也相應提高,在高溫下使用還能長期不老化,為此CPE被廣泛地用于生產各種塑料異型材、建筑材料、管材、管件及汽車通風器材零配件及電器外殼等。CPE又是一種高性能、高質量的特種橡膠,它可以單獨使用,也可以與乙丙橡膠、丁丙橡膠、氯苯橡膠等并用生產橡膠制品,生產出的制品使用壽命長、抗紫外線,無論環(huán)境氣候如何惡劣,都能長期保持橡膠的固有性能。基于上述特點,CPE可以用于生產在街道、礦井、嚴寒地區(qū)惡劣條件下使用的各種橡膠制品,如:阻燃的電性能也格外優(yōu)異,受熱和受壓后變形性小,而且耐臭氧性能好,是良好的電線電纜包覆材料,可用于生產一般電纜、難燃及耐高溫的電纜,如汽車引火線、高壓電纜、掌握電纜、通訊電纜及耐熱電纜等。氯產品,提高企業(yè)經濟效益,而且對今后開發(fā)更多種類氯化高聚物產品有著重大的意義,甚至對引進國外氯化高聚物裝置起著承上啟下的根底作用，尤其是氯堿廠1，CPE生產工藝目前世界上CPE生產工藝有水相懸浮法、酸相懸浮法、固相法和溶液法4種水相懸浮法將HDPE懸浮于無離子水中(PE含量為5%～20%)，參加分散劑、引發(fā)劑(有機過氧化物、偶氮化合物等)，通氯氣進展氯化反響,再進入脫酸釜進展脫酸[副產6%左右廢鹽酸7~8(t·物料)],進展水洗[副產2%~3%左右稀鹽酸5~6t/t],再進展加堿中和,用水洗脫堿;最終進展離心、枯燥。該法具有產品質量穩(wěn)定,原料及公用工程消耗較低的優(yōu)點,缺點是大量低濃度鹽酸處理負擔重。美國道化學公司外的其他廠家均承受此法。水相法技術：國內水相法技術與Dow所用原料為HDPE氯化,此時氯化僅在PE粉外表進展,形成具有高氯量的外殼;其次段氯化在中溫下進展氯氣分子向PEPE水相法工藝流程見圖一44酸相懸浮法PE按預定的程序通入液氯進展氯化反響,通定量的氯氣后完畢反響。用平面轉盤真空過濾機連續(xù)脫酸,洗滌出料,脫出的25出售。脫酸后的濕料連續(xù)進入哈氏合金螺桿篩網(wǎng)離心機,經枯燥等工序處理后得成品。此法主要優(yōu)點是三廢排放少,工藝簡潔,產品質量穩(wěn)定,粒度均勻。其缺點是集團承受此工藝〔也是我國CPE酸相懸浮法生產的惟一廠家〕。其工藝流程見圖2。圖2 酸相懸浮氯化工藝生產氯化聚乙烯流程圖66該法由安化院提出并在杭州電化集團實施?！苍摷夹g2023年通過安徽省科委技術鑒定〕，它將酸相法與水相法工藝的優(yōu)劣互補并有機地結合起來,次數(shù),提高產品收率,延長氯化釜使用壽命,降低裂開負荷,削減酸性廢水排放量;(pH的離心機轂等關鍵設備部件為C4哈氏合金),另外也省去了酸相法中C4哈氏合金材質的平板過濾裝置,免去了酸相法中枯燥酸性廢氣的處理。投資額度及三廢排放量介于酸相法和水相法之間。其生產流程見圖3。氯堿廠生產CPE工藝局部在供氯、離心、枯燥局部同PVC生產有相像之處。3101.3 固相法HDPE在氯化反響釜內高壓下直接進展氯化反響。該法工藝簡便、節(jié)能,品質量不穩(wěn)定,目前僅限于中試。但據(jù)報道:青島化工學院和原化工部海洋涂料爭論固相法高氯化聚乙烯(65%~70%)生產裝置,在河北省通過鑒定,并投入批量生產。溶液法,該法氯化操作易掌握,氯化均勻,但工藝流程長,三廢處理(主要是溶劑回收)難,生產本錢高,又有環(huán)保問題，該法在生產塑改CPE工藝中已淘汰。2CPE44生產廠規(guī)模〔萬噸/年〕生產工藝投產年份濰坊亞星化工集團公司17.0酸相法2023年蕪湖山江化工公司0.38水相法1982年東臺天騰化工1.5水相法1993年內蒙蘭太實業(yè)0.6酸相法2023年杭州電化廠0.3酸相法2023年太倉塑料助劑廠0.1水相法1983年如東南洋農化廠0.15水相法1991年上海南匯特膠廠0.05水相法1995年安徽歙縣樹指廠0.05水相法1995年溫州華塑集團0.1水相法1997年萊州聚富高分子材料廠0.05固相法1992年常州化工廠0.3酸相法正在建設中重慶云陽騰飛公司0.3酸相法正在建設中山東威海金泓化工公司1.0水相法1993山東曙光化工集團1.0水相法19963，主要生產設備氯化釜在選用釜的調研中覺察:如選用進口釜,在價格、制作周期、備品備件的供給方面影響工程的進度、投資、設備日常運行維護;如選用國內一般低價位的搪瓷釜,其質量、使用壽命無保障。針對氯化聚乙烯在國內的迅猛，相應的設備生產反響釜，國內某些合資企業(yè)，生產的搪瓷質量、燒結技術牢靠,耐氯化反響過程的高溫、壓力等條件,且耐氣、液相氯腐蝕。反響釜,且均從國外引進。具有狀況見表1。表1使用廠使用廠制造廠備注山東濰坊亞星化工集團德國法德爾公司安徽蕪湖山江化學意大利TYCON公司該意大利制造廠在1998年被美國法德爾公司收購甘肅國投節(jié)能投資公司德國法德爾公司從國外引進的搪玻璃反響釜質量牢靠,使用壽命可長達10年以上,但價格昂貴,且,手續(xù)麻煩?！部梢宰龅?0m3CPE上也取得了不錯的應用。離心機CPE材料彈性好,不易脫水。在離心機的選用上,主要從處理力量、脫水效果)、母液含固量3方面進展衡量,并充分考慮收率、環(huán)保、三廢排放及離心機運行維護等因素。,狀況見表2。表2使用廠使用廠制造廠備注山東濰坊亞星化德國##螺桿篩單臺處理量3萬噸，150萬歐元。工集團網(wǎng)式安徽蕪湖山江化荷蘭螺旋篩式安徽蕪湖山江化荷蘭螺旋篩式學杭州電化集團股日本##工業(yè)份株式會社日本昭和電工CPE裝置也使用該制造廠生產3000100萬人民幣。電化廠其它 國產螺旋篩式單臺處理量3000噸，50萬人民幣。進口離心機質量牢靠,CPE經離心后漿料剩余濕度在20%左右(甚至15%),枯燥用蒸汽消耗可大大下降。沸騰床CPE生產多承受氣流-沸騰床枯燥形式,也有旋轉閃蒸-沸騰形式。有間歇式、也有連續(xù)式。材質多為不銹鋼〔亞星是增加聚丙烯風量、氣速均是枯燥CPE的關鍵技術,在這方面,國內已有產生專用CPE枯燥器企業(yè)，枯燥問題得到解決。儀表及掌握系統(tǒng)操作掌握水平,特別是對氯化反響的掌握,直接影響到產品的質量及加工性精度等最為關鍵,而通氯速度是否得到穩(wěn)定掌握又影響對液氯氣化過程的控PE3要素。通氯累積量直接關系到產品的氯含量,打算產品的型號,可見通氯計量對裝置安全生產、穩(wěn)定產品質量的重要性。在氯計量上,我們承受氯氣專用質量流量計,該流量計同時輸出累積通氯量及瞬時流量,使階段性穩(wěn)定通氯速度等關鍵指標的掌握成為可能,并且使其掌握精度的誤差在0.15%以下。這樣,單從通氯累積計量上講,可將產品氯含量的波動掌握在±0.06%以內。本裝置全部自控操作均承受DCS掌握。主要生產設備〔水相法〕見表-5表-5序號 名 稱 單位 數(shù)量材質 備 注備料槽 臺氯化釜 臺脫酸釜 臺碳酸鈉溶解槽 臺碳酸鈉計量槽 臺中和釜 臺沉降槽 臺氯氣緩沖罐 臺離心機 臺鹽酸計量槽 臺鹽酸中間槽 臺濃酸槽 臺稀酸槽 臺堿液循環(huán)池 臺尾氣洗滌塔 臺液堿貯槽 臺氣流枯燥器 臺螺旋給料機 臺沸騰枯燥器 臺中間料倉 臺旋風分別器 臺袋濾器 臺引風機 臺鼓風機 臺空氣加熱器 臺磨碎機 臺混料器 臺2828293031323334353637螺旋輸送機臺管道過濾器臺包裝機臺熱水泵臺廢水池臺單梁橋式吊車臺液氯汽化器臺熱水槽臺板式換熱器臺泵臺假設干工藝技術的比較國內外技術比較①工藝技術比較Hoechst引進的具有國際先進水平的-水相〔水相類似〕懸浮氯化法CPE生產技術進展比較6：6工程一、生產技術1．氯化反響局部Hoechst技術(濰坊亞星)安徽院技術反響溫度115-150℃110-150℃反響壓力0.4-0.8Mpa0.4-0.8Mpa總反響時間7.5小時3～5小時反響過程二段氯化三段氯化懸浮介質20％鹽酸20％鹽酸加氯方式液氯液氯或氯氣反響器型式攪拌釜攪拌釜反響器來源進口國產副產物25％鹽酸25%鹽酸2．后處理局部水洗有有中和無有枯燥有有設備材質要求高低設備來源進口國產③自動化水平DCS掌握DCS或手控〔按客戶要求〕二.主要原材料及公用〔噸產品CPE計〕高密度聚乙烯0.648噸0.68噸液氯0.80噸0.80噸助劑*3.4公斤30公斤工藝水20噸25噸冷卻水120噸50噸電1200kwh800kwh蒸汽4噸5噸三.排放物〔CPE計〕廢水8噸33噸廢氣0.9kg-HCL49.8kg-CL2(未處理前)*助劑中未計入防粘劑〔CPE5％～10％〕②產品質量比較7：7生產廠牌號C1％外形抗張強度100%定伸扯斷伸長邵氏硬脆性溫Mpa強度,MPa率%A度℃Dupont-DowCM013636粉狀8.30．9750--45昭和電工351A35粉狀8.81.3750 -24-30大阪曹達大阪曹達H135135A3535粉狀12.86-121.31-2730600-8006265-70CPE粉狀＜-45CPE彈性體的性能和國外產品處于同等水平。安徽院產品的某些測試工程如抗張強度、定伸強度、扯斷伸長率等性能指標有肯定的波動，其緣由是由于其裝置未承受自動掌握和原料聚乙烯質量波動DCS自控后這一現(xiàn)象得到了改善。承受安徽省化工爭論院技術生產的CPE產品與國外產品用于塑料改性時性8：化率垂直0.704化率垂直0.7040.7041.06項目單位測試方法CPE昭和電工大阪曹達351AH135抗張強度MpaG斷伸長率%GB040-7068.756.443.2抗彎強度MpaG2抗壓強度MpaG化溫度℃82沖常缺口Kj/m2GB043-7019.216.319.8擊溫無缺口206240205強30 缺口Kj/m2GB43-704.45.48.0度℃無缺口15.121．616.5密度g/cm31.4491.4521.445S=0合格合格合格Mpa3.33.03.0Mpa4.14.44.4尺寸變水平%3.71.671.6733%HCL2.0%1.3391.1511.94340%HNO32.0%0.45280.07570.911330%H2S041.5%0.22640.24520.339640%NaOH1.5%0.33960.52830.3773耐腐蝕試驗CPE耐腐蝕試驗從市場方面看，濰坊亞星引進裝置生產的氯化聚乙烯產品與承受安化院技術HG/T270－2023一水平，在市場上的售價也處于同一水平。目前應用該技術的主要廠家〔包括酸相法和水相法90％以上，產銷兩旺，市場形勢很好。CPE生產技術為根底，開發(fā)了多種高聚物水相法氯化技術。除原材料、配方和反響條件有差異外，這些氯化高聚物的生產過程和設備根本一樣。因此假設承受安徽省化工爭論院技術，就有可能在對根本流程、設備不作大的改動下，即可依據(jù)市場狀況改產其它氯化高聚物。這些可供替代的產品包括：高氯化聚乙烯〔HCPE〕具有良好的機械性能和溶解性。主要用于涂料、粘合劑，可替代氯化橡膠和氯磺化聚乙烯。氯化聚氯乙烯〔CPVC〕PVC20－40阻燃性、低煙霧密度和耐化學藥品等性能。主要應用領域為硬制品，如管道、管件、閥門。水相懸浮法氯化橡膠〔CR〕已有假設干裝置建成投產，運轉良好。水相法氯化石蠟-70氯蠟—70具有良好的化學穩(wěn)定性、阻燃性、低毒性和經濟性。氯蠟—70主要應用于橡膠、塑料、織物和聚酯材料的阻燃。還可用于防火涂料、油漆、潤滑油和粘接劑等行業(yè)。5，公用公程〔10000噸/年〔僅供參考〕1、給水9配料、洗滌用生活用水循環(huán)水循環(huán)補充水消防用水水〔m3/h〕(m3/h)(m3/h)(m3/h)(L/S)500.72000.9352〕供電10kv10kv0.8，在變電0.921493.4KW，年耗電1194.72KWh?！?〕供熱該工程蒸汽利用狀況。蒸汽總管首先進入主廠房，經壓力調整，再由蒸汽安排缸分別送到各用汽點。〔4〕空壓站空壓站的任務是為CPE裝置供給合格的儀表空氣及工藝空氣。7，環(huán)境保護510~12G1廢氣液氯廢氣液氯站G1廢氣液氯廢氣液氯站尾氣處理廢水G2 廢氣PE氯化反響6.47%脫酸中和脫堿離心脫水枯燥硬質酸廢酸水廢堿水廢水鈣助劑置名號1廢氣來源置名號1廢氣來源廢氣名稱主要組成排放特性連續(xù)尾氣洗滌塔尾氣CL2≤55mg/m