一種用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置，其包括：反應(yīng)釜，管式反應(yīng)器A，管式反應(yīng)器B，收集釜，輸液泵，集液槽，循環(huán)泵，以及若干管閥；其中，所述管式反應(yīng)器A的兩端設(shè)置有多孔板噴淋結(jié)構(gòu)Ⅰ和Ⅱ；其中，管式反應(yīng)器A和管式反應(yīng)器B串聯(lián)。本發(fā)明還提供了一種懸浮聚合系統(tǒng)，以及使用該懸浮聚合系統(tǒng)的一種苯乙烯?二乙烯苯懸浮聚合的方法。采用本發(fā)明所述的噴淋反應(yīng)裝置用于懸浮聚合，例如用于苯乙烯和二乙烯苯的懸浮聚合，所制得的產(chǎn)物的收率更高，并且，在聚合反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的水相也得到了循環(huán)利用。因此，本發(fā)明所述的用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置具有很高的生產(chǎn)效率，從而具有優(yōu)越的應(yīng)用前景與市場潛力。
【專利說明】
一種用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及化學工程領(lǐng)域，具體涉及一種用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置，并涉及一種包含該噴淋反應(yīng)裝置的懸浮聚合系統(tǒng)，以及使用所述懸浮聚合系統(tǒng)的一種苯乙烯-二乙稀苯懸浮聚合的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單體以小液滴狀懸浮在分散介質(zhì)中的聚合反應(yīng)稱為懸浮聚合。懸浮聚合是單體以小液滴懸浮在水中的聚合。單體中溶有引發(fā)劑，一個小液滴就相當于本體聚合的一個小單元。從單體液滴轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锕腆w粒子，中間經(jīng)過聚合物-單體粘性粒子階段，為了防止粒子相互粘結(jié)在一起，體系中須加有分散劑，以便在粒子表面形成保護膜。懸浮聚合的反應(yīng)機理與本體聚合相同，也有均相聚合和沉淀聚合之分。
[0003]懸浮聚合物的粒徑約0.05?2mm(或0.01?5mm)，主要受攪拌和分散控制。懸浮聚合的反應(yīng)機理與本體聚合相同，也有均相聚合和沉淀聚合(非均相)之分。若是均相聚合，則為:在分散劑的作用下，單體在單體液滴里聚合，最終形成均勻堅硬透明的球珠狀粒子;若是非均相聚合，則為:引發(fā)劑在單體液滴引發(fā)得鏈自由基相互纏結(jié)在一起沉淀，形成最初的相分離物一一原始微粒，原始微粒凝聚的初級粒子核。初級粒子核一經(jīng)形成就開始成長為早期的初級粒子，呈現(xiàn)相分離，體系變渾濁。因為形成的聚合物不溶于單體，所以在聚合主要是在聚合物的溶脹體進行不在形成初核，初級粒子數(shù)不再增加而是均勻地長大(初級粒子核吸附獲捕捉單體相得自由基而增長、終止)。
[0004]—般在懸浮聚合的過程中，由于過度攪拌或分散劑的原因而會導致所形成的聚合物往往存在粒度均一性差的問題，從而影響了產(chǎn)品的最終收率；同時，在某些工藝中，懸浮聚合中的水相得不到合理的利用，最終被浪費了，這在一定程度上增加了懸浮聚合的成本。
[0005]因此，改進懸浮聚合的工藝或者設(shè)計出一種全新的懸浮聚合裝置，是本領(lǐng)域研發(fā)人員當前的研究重點之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，為了克服聚合物粒度均一性差的技術(shù)問題，以提升產(chǎn)物收率，同時提高懸浮聚合中的水相的利用率，發(fā)明人設(shè)計了一種用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置。
[0007]因此，本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置，其包括: 反應(yīng)釜，管式反應(yīng)器A，管式反應(yīng)器B，收集釜，輸液栗，集液槽，循環(huán)栗，以及若干管閥；
其中，所述管式反應(yīng)器A的兩端設(shè)置有多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π;其中，管式反應(yīng)器A和管式反應(yīng)器B串聯(lián)。
[0008]優(yōu)選地，在上述噴淋反應(yīng)裝置中，所述多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π的材質(zhì)為金屬材料或非金屬材料。
[0009]更優(yōu)選地，在上述噴淋反應(yīng)裝置中，所述金屬材料為不銹鋼或鋁。
[0010]更優(yōu)選地，在上述噴淋反應(yīng)裝置中，所述非金屬材料為塑料。
[0011]優(yōu)選地，在上述噴淋反應(yīng)裝置中，所述多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π中孔道的孔徑為0.1-1mm0
[0012]優(yōu)選地，在上述噴淋反應(yīng)裝置中，所述管式反應(yīng)器A或管式反應(yīng)器B具有蒸汽加熱裝備或電加熱帶，用于加熱所述管式反應(yīng)器A或管式反應(yīng)器B內(nèi)的反應(yīng)物。
[0013]優(yōu)選地，在上述噴淋反應(yīng)裝置中，所述收集釜中設(shè)置有固化裝置、分離裝置和收集
目.ο
[0014]另外，本發(fā)明的第二方面，提供了一種懸浮聚合系統(tǒng)，包括上述噴淋反應(yīng)裝置，其在收集釜中設(shè)置有固化裝置、分離裝置和收集裝置;還包括空壓機，用于將壓縮空氣輸送至所述反應(yīng)釜中，并且通過該壓縮空氣將反應(yīng)釜中儲存的反應(yīng)原料由多孔板噴淋結(jié)構(gòu)Π壓入管式反應(yīng)器A，再從多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I離開所述管式反應(yīng)器A，從而得到所需的反應(yīng)顆粒粒徑;接著，反應(yīng)顆粒被壓入管式反應(yīng)器B，進行定型固化，緩慢下降;然后，所得產(chǎn)物進入收集釜，通過所述固化裝置進一步固化，再通過所述分離裝置進行固液分離;最后，固相產(chǎn)品進入所述收集裝置，水相則被所述輸液栗輸送至集液槽，之后經(jīng)循環(huán)栗返回至所述管式反應(yīng)器B。
[0015]其中，所述反應(yīng)原料包括用于發(fā)生聚合反應(yīng)的單體化合物和引發(fā)劑、分散劑等試劑。此外，在所述反應(yīng)釜中還可設(shè)置機械攪拌裝置，用于充分混合單體化合物和引發(fā)劑、分散劑等試劑。
[0016]本發(fā)明的第三方面，提供了一種苯乙烯-二乙烯苯懸浮聚合的方法，其使用本發(fā)明第二方面所述的懸浮聚合系統(tǒng)進行。
[0017]采用本發(fā)明所述的噴淋反應(yīng)裝置用于懸浮聚合，例如用于苯乙烯和二乙烯苯的懸浮聚合，所制得的產(chǎn)物的收率更高，并且，在聚合反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的水相也得到了循環(huán)利用。因此，本發(fā)明所述的用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置具有很高的生產(chǎn)效率，從而具有優(yōu)越的應(yīng)用前景與市場潛力。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述噴淋反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]其中，1-反應(yīng)原料，2-壓縮空氣，3-反應(yīng)釜，4-管式反應(yīng)器A，5_管式反應(yīng)器B，6_收集釜，7-輸液栗，8-集液槽，9-循環(huán)栗，1-多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I，Π -多孔板噴淋結(jié)構(gòu)Π ;其中，左上角的圖為多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I或Π的截面放大圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實施方式。
[0021]本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置，其包括:
反應(yīng)釜，管式反應(yīng)器A，管式反應(yīng)器B，收集釜，輸液栗，集液槽，循環(huán)栗，以及若干管閥；
其中，所述管式反應(yīng)器A的兩端設(shè)置有多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π;其中，管式反應(yīng)器A和管式反應(yīng)器B串聯(lián)。
[0022]在一個優(yōu)選實施例中，所述多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π的材質(zhì)為金屬材料或非金屬材料。
[0023]在一個進一步優(yōu)選的實施例中，所述金屬材料為不銹鋼或鋁。
[0024]在一個進一步優(yōu)選的實施例中，所述非金屬材料為塑料。
[0025]在一個優(yōu)選實施例中，所述多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π中孔道的孔徑為0.1-lmm。
[0026]在一個優(yōu)選實施例中，所述管式反應(yīng)器A或管式反應(yīng)器B具有蒸汽加熱裝備或電加熱帶，用于加熱所述管式反應(yīng)器A或管式反應(yīng)器B內(nèi)的反應(yīng)物。
[0027]在一個優(yōu)選實施例中，所述收集釜中設(shè)置有固化裝置、分離裝置和收集裝置。
[0028]本發(fā)明的第二方面，提供了一種懸浮聚合系統(tǒng)，包括上述噴淋反應(yīng)裝置，其在收集釜中設(shè)置有固化裝置、分離裝置和收集裝置;還包括空壓機，用于將壓縮空氣輸送至所述反應(yīng)釜中，并且通過該壓縮空氣將反應(yīng)釜中儲存的反應(yīng)原料由多孔板噴淋結(jié)構(gòu)Π壓入管式反應(yīng)器A，再從多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I離開所述管式反應(yīng)器A，從而得到所需的反應(yīng)顆粒粒徑;接著，反應(yīng)顆粒被壓入管式反應(yīng)器B，進行定型固化，緩慢下降；然后，所得產(chǎn)物進入收集釜，通過所述固化裝置進一步固化，再通過所述分離裝置進行固液分離;最后，固相產(chǎn)品進入所述收集裝置，水相則被所述輸液栗輸送至集液槽，之后經(jīng)循環(huán)栗返回至所述管式反應(yīng)器B。
[0029]本發(fā)明的第三方面，提供了一種苯乙烯-二乙烯苯懸浮聚合的方法，其使用本發(fā)明第二方面所述的懸浮聚合系統(tǒng)進行。
[0030]實施例1
如圖1所示，該懸浮聚合系統(tǒng)，包括:一套噴淋反應(yīng)裝置，所述噴淋反應(yīng)裝置包括:反應(yīng)釜3，管式反應(yīng)器A4，管式反應(yīng)器B5，收集釜6，輸液栗7，集液槽8，循環(huán)栗9，以及若干管道和閥門；其中，所述管式反應(yīng)器A的兩端設(shè)置有多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π ;其中，管式反應(yīng)器A和管式反應(yīng)器B串聯(lián);并且，多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π的材質(zhì)均為不銹鋼，其孔道的孔徑為0.1-1mm;所述收集釜6中設(shè)置有固化裝置、分離裝置和收集裝置(圖1中未示出)；該懸浮聚合系統(tǒng)還包括空壓機(圖1中未示出)，用于將壓縮空氣2輸送至所述反應(yīng)釜3中，并且通過該壓縮空氣2將反應(yīng)釜中儲存的反應(yīng)原料I由多孔板噴淋結(jié)構(gòu)Π壓入管式反應(yīng)器A，再從多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I離開所述管式反應(yīng)器A，從而得到所需的反應(yīng)顆粒粒徑;接著，反應(yīng)顆粒被壓入管式反應(yīng)器B，進行定型固化，緩慢下降；然后，所得產(chǎn)物進入收集釜6，通過所述固化裝置進一步固化，再通過所述分離裝置進行固液分離;最后，固相產(chǎn)品進入所述收集裝置，水相則被所述輸液栗7輸送至集液槽8，之后經(jīng)循環(huán)栗9返回至所述管式反應(yīng)器B。
[0031]對該懸浮聚合系統(tǒng)進行的具體操作包括:向集液槽8中加入1L熱水，通過循環(huán)栗9栗入管式反應(yīng)器B進行循環(huán)；同時，將苯乙烯與二乙烯苯、過氧化苯甲酰、聚苯乙烯-alt-順丁烯二酸鈉鹽溶液(2%)以及適量水一并加入到反應(yīng)釜6中，機械攪拌，通過壓縮空氣2將各反應(yīng)原料I擠入多孔板噴淋結(jié)構(gòu)Π中，經(jīng)過孔板作用，分散成合適粒徑的反應(yīng)顆粒;接著，反應(yīng)顆粒上升，經(jīng)多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I，離開所述管式反應(yīng)器A，從而得到規(guī)定的顆粒粒徑;然后，在所述管式反應(yīng)器B中定型固化，緩慢下降；最后，所得產(chǎn)物進入收集釜6，通過所述固化裝置進一步固化，再通過所述分離裝置進行固液分離；固相苯乙烯-二乙烯苯共聚物進入所述收集裝置，水相則被所述輸液栗輸送至集液槽，之后經(jīng)循環(huán)栗返回至所述管式反應(yīng)器B;通過不斷給料，該懸浮聚合反應(yīng)可如此反復(fù)實施。
[0032]實施例2
如圖1所示，該懸浮聚合系統(tǒng)，包括:一套噴淋反應(yīng)裝置，所述噴淋反應(yīng)裝置包括:反應(yīng)釜3，管式反應(yīng)器A4，管式反應(yīng)器B5，收集釜6，輸液栗7，集液槽8，循環(huán)栗9，以及若干管道和閥門；其中，所述管式反應(yīng)器A的兩端設(shè)置有多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π ;其中，管式反應(yīng)器A和管式反應(yīng)器B串聯(lián);并且，多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π的材質(zhì)均為不銹鋼，其孔道的孔徑為0.1-1mm;所述收集釜6中設(shè)置有固化裝置、分離裝置和收集裝置(圖1中未示出)；該懸浮聚合系統(tǒng)還包括空壓機(圖1中未示出)，用于將壓縮空氣2輸送至所述反應(yīng)釜3中，并且通過該壓縮空氣2將反應(yīng)釜中儲存的反應(yīng)原料I由多孔板噴淋結(jié)構(gòu)Π壓入管式反應(yīng)器A，再從多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I離開所述管式反應(yīng)器A，從而得到所需的反應(yīng)顆粒粒徑;其中，所述管式反應(yīng)器A具有電加熱帶，用于加熱該管式反應(yīng)器A里的反應(yīng)顆粒;接著，反應(yīng)顆粒被壓入管式反應(yīng)器B，進行定型固化，緩慢下降；然后，所得產(chǎn)物進入收集釜6，通過所述固化裝置進一步固化，再通過所述分離裝置進行固液分離;最后，固相產(chǎn)品進入所述收集裝置，水相則被所述輸液栗7輸送至集液槽8，之后經(jīng)循環(huán)栗9返回至所述管式反應(yīng)器B。
[0033]其它具體操作步驟與實施例1相同。
[0034]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置，其特征在于，包括: 反應(yīng)釜，管式反應(yīng)器A，管式反應(yīng)器B，收集釜，輸液栗，集液槽，循環(huán)栗，以及若干管閥；其中，所述管式反應(yīng)器A的兩端設(shè)置有多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π;其中，管式反應(yīng)器A和管式反應(yīng)器B串聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置，其特征在于，所述多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π的材質(zhì)為金屬材料或非金屬材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置，其特征在于，所述金屬材料為不銹鋼或鋁。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置，其特征在于，所述非金屬材料為塑料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置，其特征在于，所述多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I和Π中孔道的孔徑為0.l-lmm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置，其特征在于，所述管式反應(yīng)器A或管式反應(yīng)器B具有蒸汽加熱裝備或電加熱帶，用于加熱所述管式反應(yīng)器A或管式反應(yīng)器B內(nèi)的反應(yīng)物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于懸浮聚合的噴淋反應(yīng)裝置，其特征在于，所述收集釜中設(shè)置有固化裝置、分離裝置和收集裝置。8.一種懸浮聚合系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求7所述的噴淋反應(yīng)裝置;還包括空壓機，用于將壓縮空氣輸送至所述反應(yīng)釜中，并且通過該壓縮空氣將反應(yīng)釜中儲存的反應(yīng)原料由多孔板噴淋結(jié)構(gòu)Π壓入管式反應(yīng)器A，再從多孔板噴淋結(jié)構(gòu)I離開所述管式反應(yīng)器A，從而得到所需的反應(yīng)顆粒粒徑;接著，反應(yīng)顆粒被壓入管式反應(yīng)器B，進行定型固化，緩慢下降；然后，所得產(chǎn)物進入收集釜，通過所述固化裝置進一步固化，再通過所述分離裝置進行固液分離;最后，固相產(chǎn)品進入所述收集裝置，水相則被所述輸液栗輸送至集液槽，之后經(jīng)循環(huán)栗返回至所述管式反應(yīng)器B。9.一種苯乙烯-二乙烯苯懸浮聚合的方法，其特征在于，其使用如權(quán)利要求8所述的懸浮聚合系統(tǒng)進行。
【文檔編號】C08F2/01GK105924547SQ201610531011
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】沈建華, 王建黎, 鐘軼泠
【申請人】寧波爭光樹脂有限公司