Автоматизація технологічного процесу полімерізації вінілхлориду

1. Аналіз технологічного процесу полімерізації вінілхлориду як об’єкту автоматизації

1.1 Аналіз світового досвіду ведення процесу полімеризації вінілхлориду

Найбільш розповсюдженими промисловими процесами полімеризації вінілхлориду є полімеризація вінілхлориду в масі, суспензії латекса (емульсійна) полімеризація.

При полімеризації в масі рідкого мономера, в якому попередньо розчиняється невелика кількість ініціатора внаслідок нерозчинності полімера в мономері, тверда фаза починає утворюватись на самому початку процесу.

З цим і пов’язані великі труднощі при відводі тепла реакції, так як із збільшенням степені перетворення вінилхлориду поступово зникає рідка фаза.

Довгий час емульсійна полімеризація була єдиним методом отримання полівінілхлориду. Проте після впровадження суспензійного способу, темпи росту виробництва емульсійного полівінілхлориду знизились.

Недоліком емульсійної полімеризації є високий вміст домішок в готовому продукті, порівняно з суспензійною полімеризацією. Проте великою перевагою полімеризації в емульсії є можливість здійснювати її неперервним способом і легко відводити тепло реакції.

1.2 Призначення, суть і хімізм процесу полімеризації

Процес полімеризації вінілхлориду призначений для отримання термопластичного металу – полівінілхлориду, який використовується для виготовлення виробів металів пресування, лиття під тиском.

Суть процесу полягає в змішуванні двох речовин: емульсійної води і рідкого вінілхлориду в реакторі-полімеризаторі, внаслідок чого проходить екзотермічна реакція і утворюється латекс полівінілхлориду, який підлягає дегазації і сушці до утворення готового продукту.

Реакція полімеризації проходить в реакторі в два етапи. В верхній частині реактора змішуються неперервно емульсійна вода, рідкий вінілхлорид і реакційна маса. Тут проходить початок реакції – зародження ланцюгів і ріст радикалів.

R-CH2-CHCl + CH2 = CHCl → R-CH2-CHCl-CH2-CHCl;

R-CH2-CHCl-CH2-CHCl + nCH2 = CHCl →

→ R-(CH2-CHCl)n+1-CH2-CHCl, (1.1)

де n – степінь полімеризації.

KSO4 + CH2 = CHCl-KSO4-CH3-CHCl + CH2 = CHCl-,(1.2)

KSO4 + CH2 = CHCl-CH2-CHCl + CH2 = CHCl- і т.д.

Продовження реакції – обрив ланцюга.

– диспропорціонування

R-(CH2-CHCl)n-CH3-CHCl + CHCl-CH2-(CHCl-CH2)n-R →

→ R-(CH2-CHCl)n-CH = CHCl + ClH2C-CH2-(CHCl-CH2)m-R,(1.3)