P-PVC种子乳胶的破乳因素

杨 东，王 维，孙娜娜

（新疆中泰化学阜康能源股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830009）

P-PVC种子乳胶的破乳因素

杨 东，王 维，孙娜娜

（新疆中泰化学阜康能源股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830009）

P-PVC种子乳胶胶粒是否破乳是决定糊树脂生产能否顺利进行的直接因素。本文就压力、温度、机械搅拌、乳化剂用量、配方等限制条件进行了探讨分析。

P-PVC；种子乳胶；破乳

1 P-PVC生产现状

新疆中泰化学阜康能源有限公司（以下简称阜康能源）糊树脂装置引进上海氯碱工艺，采用美国西方石油化学公司混合法生产工艺，生产K值在55.0～85.0的糊状聚氯乙烯树脂，此工艺是集中了种子乳液法和微悬浮的特点而形成的一种糊树脂生产方法。设计产能3万t/a。装置于2016年11月投产，自投产以来种子乳胶破乳频繁，每批次种子乳胶配制完成后，正常进料两三釜次以后，种子乳胶便因堵塞管线加不进去，经过现场拆检管线发现，种子乳胶由牛奶状转变为酸奶状，没有流动性。对生产的连续性以及质量、环境、安全、成本等造成很大的影响。

1.1 P-PVC破乳原因查询

此种情况称之为种子“乳胶破乳”，造成种子乳胶破乳的原因有很多，主要原因有以下几种。

（1）机械搅拌强度变化造成破乳。

（2）压力变化尤其是体系内单体溶解于种子乳胶中的变化频繁造成种子乳胶表面保护层破裂而破乳。

（3）温度变化：a.低温变化，在温度低到一定程度以后种子乳胶析出冰晶而形成覆盖层，由于冰晶继续增长被封闭的胶乳受到机械压力而且相对存在于胶乳体系的电解质浓度加大而破乳；b.高温变化引起种子乳胶变质造成乳胶破乳。

（4）乳化剂的加入量以及相互之间的配比也是造成种子乳胶破乳的原因。

（5）整个反应以及储存体系的pH值变化及电解质的增加都会对种子乳胶破乳有影响，此外还有配方中水油比的变化也会造成种子乳胶配破乳。

本文就该公司P-PVC项目开车以来遇到的种子乳胶破乳的问题结合生产过程中的各项数据参数进行对比分析。

2 P-PVC生产中破乳原因分析

2.1 针对机械强度原因造成破乳的实验数据分析

乳液被强烈的机械搅拌时，由于粒子的碰撞，可能使乳化剂的薄膜效果降低而破乳。因此在生产过程中有以下几种原因造成破乳。

（1）搅拌速度太快会造成破乳；

（2）搅拌转速虽较慢，若桨叶过长端部线速度过快，剪切力也大，也能造成破乳；

（3）出料压力过高，导致乳液流动与扰动过于强烈；

（4）出完料及时关出料阀，防止大量气体进入料槽造成强烈翻动。

该公司糊树脂车间开车过程中种子乳胶频繁破乳，正常情况每配置一釜种子乳胶，可以满足十三四釜聚合反应，但是开车阶段频繁发生在进两三釜料之后就会出现入料困难的现象，远远达不到正常情况的标准。

针对这一现象，车间技术人员从理论上分析是搅拌强度过大，于是从机械搅拌强度方面进行调整。考虑对到搅拌转速调整，存在搅拌不充分会造成种子乳胶聚集的可能。因此，在同温同压的条件下调整搅拌转速，分3个阶段进行。

第一阶段，首先转速由原来的全速转动调整为3/4速转，频率由原来的100%调整为75%，全程跟踪，种子乳胶破乳频繁；第二阶段，调整频率由原来的75%调整为50%，没有效果；第三阶段，将频率由50%调整至20%，但是种子乳胶破乳的现象没有改观。

分析可知，机械搅拌转速的调整没有办法独立支撑搅拌是造成种子乳胶的主要原因。

2.2 压力强度因素

种子乳胶在不同的压力下表现出来的性质是不一样的，包括重力、表面形状以及颗粒形态。技术人员调整种子乳胶贮槽的压力，对不同的压力条件下种子乳胶的情况进行分析记录。

该公司糊树脂车间开车阶段种子乳胶贮槽的压力控制在-20 kPa以上，随着种子乳胶频繁发破乳现象的发生，每一次破乳之后，在DCS控制上调出曲线，发现压力没有明显的变化。

为探究种子乳胶的变化是否与压力有关，技术人员借助阜康能源的国家级氯碱研发中心，在实验室里使用10 L的容器，分别装上同一批次的种子乳胶样品，分别对不同编号的容器设置-20 kPa、-15 kPa、-10 kPa、-5 kPa、0、5 kPa、10 kPa、15 kPa、20 kPa 的压力，以2天的时间为限，取出样品观察，发现并没有发生破乳现象，技术人员为确定其准确性，进行了5次对比实验，均没有发现有破乳的现象。排除了压力小幅度变化是导致种子乳胶破乳的主要原因。

2.3 乳化剂用量因素

乳化剂在种子乳胶生产过程中的作用是必不可少的，乳化剂的用量和类型主要取决于对成本和最终产品质量要求2方面的权衡，另一个考虑因素是胶乳在聚合时和在后期处理操作中的机械稳定性。显然，这些因素确定了乳化剂用量的下限。尽管乳化剂用量大，可以减轻粘釜现象。但是其上限则取决于产品的性质，包括对一次粒子大小的影响和干燥产品中的残留量。通常乳化剂的用量范围按P-PVC进料量的1%～3%。该公司糊树脂车间种子乳胶使用的乳化剂为CD2100与CD244。

为了了解乳化剂用量对种子乳胶破乳的影响，技术人员对乳化剂的用量做出调整，首先在原有配方基础之上，逐步提高乳化剂的加入量，观察每一釜次的出料情况，随着乳化剂CD2100用量提高至2倍，种子乳胶开始出料的时候，颗粒特别小，时间长了种子乳胶表现出絮凝状，种子乳胶具体加入情况详见表1。

从表1中可以看出，随着乳化剂用量的增加，种子乳胶的状态随之改变，在不同的加入量的条件下是可以改变种子乳胶状态的，但是在正常生产过程中，乳化剂的用量是不变的，每一次调整均是微调。因此，乳化剂的用量是造成种子乳胶破乳的原因可以排除。

表1 乳化剂用量与表现形态

2.4 温度变化的影响因素

该公司糊树脂车间于2016年11月22日开车，开车时已经进入冬季，温度在-20℃左右，厂房内的温度保持在10℃左右。通过观察发现，每天吊装助剂开门时间长，室内厂房温度变化频繁，甚至有时候温度达到0℃左右。而这期间种子乳胶破乳的现象发生的特别频繁。针对这一现象，首先对整个乳胶贮槽罐体做保温，用3层保温棉对其进行防护，从种子乳胶贮槽做保温开始，罐内的温度保持在15℃左右。观察了6批次种子乳胶的，发现破乳现象没有再发生。为了验证这一结果，开始进行跟踪对照实验，在不同的温度情况下观察种子乳胶的情况，见表2。

表2 不同温度下的乳胶状态

从表2可以看出，温度变化可以引起种子乳胶破乳现象的产生，为了更好的控制种子乳胶所需要的最低点温度，继续做了跟踪对比实验如表3。

表3 最低温度点测试

通过观察相同时间段内，不同温度下的乳胶表现形态。找出了控制种子乳胶不破乳的最低限温度。

通过数据显示以及实验观察发现，温度在8℃以下，种子乳胶会有少量晶体析出而形成覆盖层，时间过长由于冰晶继续增长被封闭的胶乳受到上方机械压力的作用导致了乳胶保护层被破坏，造成种子乳胶破乳。

3 结论

在北方的冬天生产P-PVC种子乳胶，温度低是造成破乳的最主要原因，而机械搅拌强度对于种子乳胶破乳是否有影响还有待考证。还存在没有发现的因素，比如体系内电解质的多少或者体系的pH值变化等诸多因素。这些因素会在后续工作中逐步去探究。

Discussion on demulsification factors of P-PVC seed emulsion

YANG Dong，WANG Wei，SUN Nana

（Xinjiang Zhongtai Chemical Industry Co.,Ltd.,Urumqi 830009，China）

Demulsification of P-PVC seeds is the direct factor which is determine whether P-PVC can be produced successfully.In order to stabilize production，it is necessary to master the condition of the demulsification，we can to prevent or use it.This paper discusses the conditions of pressure，temperature，mechanical agitation，dosage of emulsifier and formulation.

P-PVC；seed emulsion；Demulsification

TQ325.3

B

1009-1785(2017)10-0010-03

2017-07-21