一种聚氯乙烯粒料连续化生产系统的制作方法

1.本实用新型属于聚氯乙烯生产技术领域，具体涉及一种pvc粒料连续化生产系统。


背景技术：

2.聚氯乙烯曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、人造革、管材、电线电缆、发泡材料、纤维等方面均有广泛应用。聚氯乙烯用自由基加成聚合方法制备，聚合方法主要分为悬浮聚合法、乳液聚合法和本体聚合法，一般来说，用于氯乙烯或者含氯乙烯为主要组分的可共聚单体混合物聚合的高压釜，它是一个封闭的压力容器，并有供冷却或加热容器内容物的外夹套，为间歇式反应器，具有如下缺陷：属于间歇操作，无法实现连续化生产，工人劳动强度大，效率低；在聚合反应中一般有5％～30％的单体未参加反应，转化率低，生产效率低；生产过程中容易产生粘釜，影响产品质量及生产效率；后处理复杂，产品需要进行筛分、破碎、研磨、流化、均化等工序；产品粒径分布较宽，细粒子影响后加工pvc 粒料生产；产品粒径分布较宽，细粒子影响后加工pvc粒料生产；产生大量的冲釜废水及废料。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种聚氯乙烯粒料连续化生产系统，用以解决现有技术中生产效率和转化率低，工序复杂，劳动强度大以及废水废料多的技术问题。
4.本实用新型提供的具体解决方案如下：
5.本实用新型提供了一种聚氯乙烯粒料连续化生产系统，包括：双螺杆反应器、双螺杆造粒机、氯乙烯回收气柜、冷却系统和加热系统，所述双螺杆反应器具有单体进料口、引发剂进料口、聚氯乙烯出料口和若干第一排气口，各所述第一排气口分别连接所述氯乙烯回收气柜，所述双螺杆造粒机具有聚氯乙烯进料口、助剂进料口、粒料出料口和若干第二排气口，所述双螺杆反应器包括第一机筒和位于所述第一机筒内的两个第一螺杆，所述双螺杆造粒机包括第二机筒和位于所述第二机筒内的两个第二螺杆，所述第一机筒和所述第二机筒分别为双层结构，所述第一机筒的夹层空腔连通所述冷却系统，所述第二机筒的夹层空腔连通所述加热系统。
6.基于本实用新型的技术方案具有以下技术效果：
7.(1)基于本实用新型的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，可用于本体连续聚合，工艺简单投资少；且本体聚合助剂用量少，减少了杂质引入机会，有利于提高反应速率、简化回收操作。
8.(2)基于本实用新型的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，采用双螺杆反应器作为聚氯乙烯反应器，具有良好的混合、剪切以及能不断地除去低分子量的产物和未反应的氯乙烯单体；且双螺杆反应器传质传热效果好，转化率高，生产效率高。
9.(3)双螺杆反应器具有自洁功能，双螺杆是互相啮合的，一根螺杆的螺槽和另一根
螺杆的螺齿之间可以互相刮拭,可避免包轴、结壁，不会产生粘壁，产品质量及生产效率高，且产生的废水和废料少；
10.(4)从双螺杆反应器通过聚合反应制备聚氯乙烯的同时，完成了聚氯乙烯的脱气和未反应氯乙烯单体的回收，然后将脱气后的pvc送入双螺杆造粒机直接通过双螺杆造粒机挤出、切割生产pvc粒料，工序简单。
11.在上述方案的基础上，本实用新型还可以进行如下改进：
12.进一步，还包括单体预热和加料装置、引发剂加料装置、热稳定剂加料装置、增塑剂加料装置，所述双螺杆反应器的进料端设置单体进料口和引发剂进料口，所述双螺杆反应器的出料端设置所述聚氯乙烯出料口和各所述第一排气口，所述单体进料口连接所述单体预热和加料装置，所述引发剂进料口连接所述引发剂加料装置，所述第一机筒外壁上设置第一出口和第一进口，所述第一出口连接所述冷却系统的冷却剂进口，所述第一进口连接所述冷却系统的冷却剂出口；所述双螺杆造粒机的出料端设置粒料出料口和若干第二排气口，所述聚氯乙烯进料口连接所述聚氯乙烯出料口，所述助剂进料口分别连接所述热稳定剂加料装置和所述增塑剂加料装置，各所述第二排气口连接所述氯乙烯回收气柜；所述第二机筒上设置有第三进口和第三出口，所述第三进口连接所述加热系统的热介质出口，所述第三出口连接所述加热系统的热介质进口。
13.使用单体预热和加料装置、引发剂加料装置、热稳定剂加料装置和增塑剂加料装置实现单体、引发剂、热稳定剂以及增塑剂的稳定加料。
14.进一步，所述第一螺杆和所述第二螺杆分别包括加料段、压缩段和排气段，所述加料段、压缩段和排气段沿进料方向依次连接设置，各所述第一排气口分别位于第一螺杆的所述排气段，各所述第二排气口分别位于所述第二螺杆的所述排气段。
15.在压缩段物料借反螺纹的作用受到充分压缩,以便使粘稠的物料进入排气段时减压膨胀以便挥发物(低分子量的产物和未反应的氯乙烯单体)逸出进入到氯乙烯回收气柜中进行收集。
16.进一步，各所述第一排气口包括常压排气口和真空排气口，所述常压排气口和所述真空排气口沿进料方向依次设置，所述真空排气口和所述氯乙烯回收气柜之间设置有第一真空泵，各所述第二排气口和所述氯乙烯回收气柜之间分别设置有第二真空泵。
17.将排气分为常压排气与真空排气两段以便挥发物充分排出。
18.具体的，未转化的氯乙烯单体压力较高时可直接通过双螺旋反应器上的常压排气口脱气到氯乙烯回收气柜，压力与氯乙烯回收气柜平衡时可通过抽真空从真空排气口脱气到氯乙烯回收气柜；然后将加入热稳定剂及增塑剂的 pvc在双螺杆造粒机内进行混合、挤出、切割造粒，少量的残留氯乙烯单体经第二排气口进一步脱气除去。
19.进一步，所述压缩段的螺纹密度大于加料段的螺纹密度，所述加料段的螺纹密度大于所述排气段的螺纹密度。
20.高密度的螺纹结构可实现物料的有效压缩。
21.可选的，其他的可实现物料压缩的螺杆结构或螺纹结构同样适用于本实用新型。
22.进一步，所述第一螺杆包括螺杆本体和插设于所述螺杆本体内的管芯，所述螺杆本体为一端封闭的管体，所述螺杆本体的封闭端靠近所述单体进料口设置，所述螺杆本体的另一端靠近所述聚氯乙烯出料口设置且安装有旋转接头；所述管芯靠近所述旋转接头的
一端设置第二出口，所述旋转接头上设置有第二进口，所述第二进口和所述第二出口分别连接所述冷却系统。
23.具体的，所述第二进口连接述冷却系统的冷却剂出口，所述第二出口连接所述冷却系统的冷却剂进口。
24.具体的，所述第一螺杆和所述第二螺杆的驱动机构分别包括驱动电机、减速机、推力轴承、机械密封等零部件。
25.具体的，所述第一螺杆和第二螺杆的驱动电机采用变频电机进行驱动，通过调整转速来调整物料停留时间。
26.具体的，通过第一螺杆转速调节物料时间，从而氯乙烯单体的聚合转化率。
27.具体的，所述冷却系统为水冷循环系统，所述加热系统为热油加热循环系统。
28.氯乙烯单体的聚合反应为放热反应，螺杆上采用冷却水循环，与机筒上的冷却水循环协同配合，可移走反应过程中的热，提高冷却效果；且采用水冷循环，可较好地保障物料从进到出温度的恒定，保障产品的质量，节约水资源。旋转接头的作用是将液体从管道输入到旋转或往复运动的设备中，再从其中排出的连接用的密封装置。旋转接头在使用时，冷却水通过管芯进水口(第二进口)进入管芯，然后流入管芯与螺杆本体之间形成夹层内，然后经过旋转接头上的旋转密封环和固定密封环，最终从旋转接头上出水口(第二出口)流出。
29.进一步，所述单体预热和加料装置包括单体储罐、第一输送泵、第一输送管线和加热器，所述单体储罐通过所述第一输送泵和所述第一输送管线与所述加热器的进料口连接，所述加热器出料口连接所述双螺杆反应器；所述引发剂加料装置包括引发剂储罐、第二输送泵和第二输送管线，所述第二输送泵与所述引发剂进料口通过所述第二输送泵和第二输送管线连接；所述热稳定剂加料装置包括热稳定剂储罐、第三输送泵和第三输送管线，所述热稳定剂储罐通过所述第三输送泵和所述第三输送管线连接所述热稳定剂进料口；所述增塑剂加料装置包括增塑剂储罐、第四输送泵和第四输送管线，所述增塑剂储罐通过所述第四输送泵和第四输送管线与增塑剂进料口连接。
30.进一步，所述第一输送泵、第二输送泵、第三输送泵和第四输送泵分别为计量泵。
31.各原料的加入量由计量泵进行计量后连续加入。
32.进一步，所述第一输送管线、第二输送管线、第三输送管线和第四输送管线上分别设置质量流量计。
33.用于时刻监控各原料的流量是否满足要求。
34.具体的，所述第一输送管线、第二输送管线、第三输送管线和第四输送管线上分别设置有若干阀门。
35.进一步，所述加热器为列管式加热器。
36.具体的，所述列管式加热器采用热水循环系统进行供热。
37.具体的，所述加热器、双螺杆反应器和双螺杆造粒机中分别设置有温度传感器，用以监控加热器、双螺杆反应器和双螺杆造粒机中的反应温度。
附图说明
38.图1为基于本实用新型实施例的聚氯乙烯粒料连续化生产系统的结构示意图。
39.附图1中，各标号所代表的部件如下：
40.1、单体预热和加料装置；11、第一输送管线；12、加热器；13、第一输送泵；
41.2、引发剂加料装置；21、第二输送管线；22、第二输送泵；
42.3、热稳定剂加料装置；31、第三输送管线；32、第三输送泵；
43.4、增塑剂加料装置；41、第四输送管线；
44.5、双螺杆反应器；51、第一机筒；511、单体进料口；512、引发剂进料口；513、聚氯乙烯出料口；514、第一排气口；5141、常压排气口；5142、真空排气口；515、第一出口；516、第一进口；52、第一螺杆；521、螺杆本体；522、管芯；523、旋转接头；524、第二进口；525、第二出口；
45.6、双螺杆造粒机；61、第二机筒；611、聚氯乙烯进料口；612、助剂进料口；613、粒料出料口；614、第二排气口；615、第三进口；616、第三出口；62、第二螺杆；
46.7、氯乙烯回收气柜；
47.8、冷却系统；
48.9、加热系统。
具体实施方式
49.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
50.基于本实用新型的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，包括：双螺杆反应器5、双螺杆造粒机6、氯乙烯回收气柜7、冷却系统8和加热系统9，所述双螺杆反应器具有单体进料口511、引发剂进料口512、聚氯乙烯出料口513 和若干第一排气口514，各所述第一排气口514分别连接所述氯乙烯回收气柜7，所述双螺杆造粒机6具有聚氯乙烯进料口611、助剂进料口612、粒料出料口613和若干第二排气口614，所述双螺杆反应器5包括第一机筒51 和位于所述第一机筒51内的两个第一螺杆52，所述双螺杆造粒机6包括第二机筒61和位于所述第二机筒61内的两个第二螺杆62，所述第一机筒51 和所述第二机筒61分别为双层结构，所述第一机筒51的夹层空腔连通所述冷却系统，所述第二机筒61的夹层空腔连通所述加热系统9。基于本实用新型的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，可用于本体连续聚合，工艺简单投资少；采用双螺杆反应器作为聚氯乙烯反应器，具有良好的混合、剪切以及能不断地除去低分子量的产物和未反应的氯乙烯单体；从双螺杆反应器通过聚合反应制备聚氯乙烯的同时，完成了聚氯乙烯的脱气和未反应氯乙烯单体的回收，然后将脱气后的pvc送入双螺杆造粒机直接通过双螺杆造粒机挤出生产pvc粒料，工序简单。
51.基于本实用新型的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，还包括单体预热和加料装置1、引发剂加料装置2、热稳定剂加料装置3、增塑剂加料装置4，所述双螺杆反应器5的进料端设置单体进料口511和引发剂进料口512，所述双螺杆反应器5的出料端设置所述聚氯乙烯出料口513和各所述第一排气口 514，所述单体进料口511连接所述单体预热和加料装置1，所述引发剂进料口512连接所述引发剂加料装置2，所述第一机筒51外壁上设置第一出口 515和第一进口516，所述第一出口515连接所述冷却系统8的冷却剂进口，所述第一进口516连
接所述冷却系统8的冷却剂出口；所述双螺杆造粒机6 的出料端设置粒料出料口613和若干第二排气口614，所述聚氯乙烯进料口 611连接所述聚氯乙烯出料口513，所述助剂进料口612分别连接所述热稳定剂加料装置3和所述增塑剂加料装置4，各所述第二排气口614连接所述氯乙烯回收气柜7；所述第二机筒61上设置有第三进口615和第三出口616，所述第三进口615连接所述加热系统9的热介质出口，所述第三出口616连接所述加热系统9的热介质进口。使用单体预热和加料装置、引发剂加料装置、热稳定剂加料装置和增塑剂加料装置实现单体、引发剂、热稳定剂以及增塑剂的稳定加料。
52.基于本实用新型实施例的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，所述第一螺杆 52和所述第二螺杆62分别包括加料段、压缩段和排气段，所述加料段、压缩段和排气段沿进料方向依次连接设置，各所述第一排气口514分别位于第一螺杆52的所述排气段，各所述第二排气口614分别位于所述第二螺杆62 的所述排气段。
53.在压缩段物料借反螺纹的作用受到充分压缩,以便使粘稠的物料进入排气段时减压膨胀以便挥发物低分子量的产物和未反应的氯乙烯单体逸出进入到氯乙烯回收气柜中进行收集。
54.基于本实用新型实施例的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，各所述第一排气口514包括常压排气口5141和真空排气口5142，所述常压排气口5141 和所述真空排气口5142沿进料方向依次设置，所述真空排气口5142和所述氯乙烯回收气柜7之间设置有第一真空泵，各所述第二排气口614和所述氯乙烯回收气柜7之间分别设置有第二真空泵。将排气分为常压排气与真空排气两段以便挥发物充分排出。具体的，未转化的氯乙烯单体压力较高时可直接通过双螺旋反应器上的常压排气口脱气到氯乙烯回收气柜，压力与氯乙烯回收气柜平衡时可通过抽真空从真空排气口脱气到氯乙烯回收气柜；然后将加入热稳定剂及增塑剂的pvc在双螺杆造粒机内进行混合、挤出、切割，少量的残留氯乙烯单体经第二排气口进一步脱气除去。
55.基于本实用新型实施例的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，所述压缩段的螺纹密度大于加料段的螺纹密度，所述加料段的螺纹密度大于所述排气段的螺纹密度。高密度的螺纹结构可实现物料的有效压缩。
56.可选的，其他的可实现物料压缩的螺杆结构或螺纹结构同样适用于本实用新型。
57.基于本实用新型实施例的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，所述第一螺杆 52包括螺杆本体521和插设于所述螺杆本体内的管芯522，所述螺杆本体521 为一端封闭的管体，所述螺杆本体521的封闭端靠近所述单体进料口511设置，所述螺杆本体的另一端靠近所述聚氯乙烯出料口513设置且安装有旋转接头523；所述管芯522靠近所述旋转接头的一端设置第二出口525，所述旋转接头上设置有第二进口524，所述第二进口524和所述第二出口525分别连接所述冷却系统。
58.具体的，所述第二进口连接述冷却系统的冷却剂出口，所述第二出口连接所述冷却系统的冷却剂进口。
59.具体的，所述第一螺杆和所述第二螺杆的驱动机构分别包括驱动电机、减速机、推力轴承、机械密封等零部件。具体的，所述第一螺杆和第二螺杆的驱动电机采用变频电机进行驱动，通过调整转速来调整物料停留时间。具体的，通过第一螺杆转速调节物料时间，从而氯乙烯单体的聚合转化率。
60.基于本实用新型实施例的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，所述冷却系统为水冷循环系统，所述加热系统为热油加热循环系统。氯乙烯单体的聚合反应为放热反应，螺杆上采用冷却水循环，与机筒上的冷却水循环协同配合，可移走反应过程中的热，提高冷却效果；且采用水冷循环，可较好地保障物料从进到出温度的恒定，保障产品的质量，节约水资源。冷却水通过第二进口524进入管芯，然后流入管芯与螺杆本体之间形成夹层内，然后经过旋转接头上的旋转密封环和固定密封环，最终从第二出口525流出。
61.基于本实用新型实施例的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，所述单体预热和加料装置1包括单体储罐、第一输送泵13、第一输送管线11和加热器12，所述单体储罐通过所述第一输送泵13和所述第一输送管线11与所述加热器 12的进料口连接，所述加热器12出料口连接所述双螺杆反应器；所述引发剂加料装置2包括引发剂储罐、第二输送泵22和第二输送管线21，所述第二输送泵22与所述引发剂进料口通过所述第二输送泵和第二输送管线连接；所述热稳定剂加料装置3包括热稳定剂储罐、第三输送泵32和第三输送管线31，所述热稳定剂储罐通过所述第三输送泵和所述第三输送管线连接所述热稳定剂进料口；所述增塑剂加料装置4包括增塑剂储罐、第四输送泵和第四输送管线41，所述增塑剂储罐通过所述第四输送泵和第四输送管线与增塑剂进料口连接。
62.基于本实用新型实施例的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，所述第一输送泵、第二输送泵、第三输送泵和第四输送泵分别为计量泵。各原料的加入量由计量泵进行计量后连续加入。
63.基于本实用新型实施例的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，所述第一输送管线11、第二输送管线21、第三输送管线31和第四输送管线41上分别设置质量流量计。用于时刻监控各原料的流量是否满足要求。具体的，所述第一输送管线11、第二输送管线21、第三输送管线31和第四输送管线41上分别设置有若干阀门。
64.基于本实用新型实施例的聚氯乙烯粒料连续化生产系统，所述加热器12 为列管式加热器。具体的，所述列管式加热器采用热水循环系统进行供热。具体的，所述加热器、双螺杆反应器和双螺杆造粒机中分别设置有温度传感器，用以监控加热器、双螺杆反应器和双螺杆造粒机中的反应温度。
65.具体的，使用本实用新型实施例的聚氯乙烯粒料连续化生产系统进行氯乙烯单体加料、聚合和挤出制粒过程如下：氯乙烯单体液体由计量泵输送至加热器进行加热，控制氯乙烯单体液体的温度为62℃左右，单体由质量流量计计量后进入双螺杆反应器，反应生成聚氯乙烯熔融体并从所述双螺杆反应器流出，聚氯乙烯熔融体流出温度为100℃左右；加入热稳定剂及增塑剂的 pvc在双螺杆造粒机内进行混合，第二机筒通入加热油，使熔体达到挤出温度在180℃左右，此时少量的残留氯乙烯单体经第二排气口进一步脱除，熔体经挤出、切割、冷却后得到pvc粒料。
66.尽管上面已经详细描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。