CN113583163A - 用于切换生产gpps和hips产品的生产系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于切换生产GPPS和HIPS的系统，其中苯乙烯罐通过脱TBC装置管路连接聚合预加热器，聚合预加热器依次通过聚合预混合器、预聚合装置、聚合装置和脱挥装置管路连接造粒装置，硬脂酸锌罐、矿物油罐、引发剂罐和蓝剂罐均管路连接聚合预混合器，第一脱挥冷凝器管路连接循环溶剂缓冲罐，乙苯罐通过循环溶剂缓冲罐管路连接聚合预加热器，脱挥装置管路连接第一脱挥冷凝器；苯乙烯罐和循环溶剂缓冲罐均管路连接单体进料预热器，单体进料预热器、抗氧化剂罐和马来酸酯罐均管路连接橡胶溶解罐，切胶机与橡胶溶解罐相连接，橡胶溶解罐通过橡胶溶液罐管路连接聚合预加热器。本发明既能生产GPPS，又能生产HIPS，且切换简单方便，降低投资和生产成本。

Description

用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统
技术领域
本发明涉及聚苯乙烯生产技术领域，特别涉及GPPS和HIPS生产技术领域，具体是指一种用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统。
背景技术
GPPS(General-Purpose Polystyrene)，即通用型聚苯乙烯，一种透明聚苯乙烯树脂组合物，由苯乙烯单体聚合而成，具有优良的刚性、电气性能和印刷性能，特别是产品的低残留物性能、光学性能及价廉，使其在光导材料和食品包装方面具有广阔的应用前景。
HIPS(High impact polystyrene)，即高抗冲聚苯乙烯，是一种不透明聚苯乙烯树脂组合物，也是由苯乙烯单体聚合而成，HIPS具有GPPS的尺寸稳定性，而且具有更好的冲击强度和刚性。
但是，现有生产技术中，GPPS和HIPS需用不同的二条生产线，工序复杂，投资和生产成本都较高。
因此，需要提供一种用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其既能够用于生产GPPS，又能够用于生产HIPS，且切换简单方便，降低投资和生产成本。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺点，本发明的一个目的在于提供一种用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其既能够用于生产GPPS，又能够用于生产HIPS，且切换简单方便，降低投资和生产成本，适于大规模推广应用。
本发明的另一目的在于提供一种用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其设计巧妙，结构简洁，制造简便，成本低，适于大规模推广应用。
为达到以上目的，本发明提供一种用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其特点是，包括苯乙烯罐、脱TBC装置、乙苯罐、硬脂酸锌罐、矿物油罐、引发剂罐、蓝剂罐、单体进料预热器、抗氧化剂罐、马来酸酯罐、切胶机、橡胶溶解罐、橡胶溶液罐、聚合预加热器、聚合预混合器、预聚合装置、聚合装置、脱挥装置、回收装置和造粒装置，其中：
所述苯乙烯罐通过所述脱TBC装置管路连接所述聚合预加热器，所述聚合预加热器依次通过所述聚合预混合器、所述预聚合装置、所述聚合装置和所述脱挥装置管路连接所述造粒装置，所述硬脂酸锌罐、所述矿物油罐、所述引发剂罐和所述蓝剂罐均管路连接所述聚合预混合器，所述回收装置包括第一脱挥冷凝器和循环溶剂缓冲罐，所述第一脱挥冷凝器管路连接所述循环溶剂缓冲罐，所述乙苯罐通过所述循环溶剂缓冲罐管路连接所述聚合预加热器，所述脱挥装置管路连接所述第一脱挥冷凝器；
所述苯乙烯罐和所述循环溶剂缓冲罐均管路连接所述单体进料预热器，所述单体进料预热器、所述抗氧化剂罐和所述马来酸酯罐均管路连接所述橡胶溶解罐，所述切胶机与所述橡胶溶解罐相连接，所述橡胶溶解罐通过所述橡胶溶液罐管路连接所述聚合预加热器。
较佳地，所述脱TBC装置包括两个脱TBC塔，两个所述脱TBC塔并联设置，所述苯乙烯罐分别通过两个所述脱TBC塔管路连接所述聚合预加热器。
较佳地，所述脱挥装置包括脱挥预加热器、第一脱挥器和第二脱挥器，所述聚合装置依次通过所述脱挥预加热器、所述第一脱挥器和所述第二脱挥器管路连接所述造粒装置，所述回收装置还包括第二脱挥冷凝器和脱挥凝液收集罐，所述第二脱挥冷凝器管路连接所述脱挥凝液收集罐，所述第一脱挥器和所述第二脱挥器分别管路连接所述第一脱挥冷凝器和所述第二脱挥冷凝器。
更佳地，所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统还包括真空装置和真空尾气冷凝器，所述真空装置管路连接所述真空尾气冷凝器，所述第一脱挥冷凝器和所述第二脱挥冷凝器均管路连接所述真空装置。
较佳地，所述第一脱挥冷凝器的数目为2个，2个所述第一脱挥冷凝器分别是第一脱挥冷凝器A和第一脱挥冷凝器B，所述第一脱挥冷凝器A管路连接所述第一脱挥冷凝器B，所述第一脱挥冷凝器A和所述第一脱挥冷凝器B均管路连接所述循环溶剂缓冲罐，所述脱挥装置管路连接所述第一脱挥冷凝器A。
较佳地，所述预聚合装置包括第一预聚合反应器和第二预聚合反应器，所述聚合预混合器依次通过所述第一预聚合反应器和所述第二预聚合反应器管路连接所述聚合装置。
较佳地，所述聚合装置包括第一聚合反应器、第二聚合反应器、第三聚合反应器和第四聚合反应器，所述预聚合装置依次通过所述第一聚合反应器、所述第二聚合反应器、所述第三聚合反应器和所述第四聚合反应器管路连接所述脱挥装置。
较佳地，所述造粒装置包括切粒机和干燥器，所述切粒机连接所述干燥器，所述脱挥装置管路连接所述切粒机。
较佳地，所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统还包括废气处理装置，所述苯乙烯罐、所述乙苯罐、所述硬脂酸锌罐、所述矿物油罐、所述引发剂罐和所述蓝剂罐均管路连接所述废气处理装置。
更佳地，所述废气处理装置是废气焚烧炉。
本发明的有益效果主要在于：
1、本发明的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统的苯乙烯罐通过脱TBC装置管路连接聚合预加热器，聚合预加热器依次通过聚合预混合器、预聚合装置、聚合装置和脱挥装置管路连接造粒装置，硬脂酸锌罐、矿物油罐、引发剂罐和蓝剂罐均管路连接聚合预混合器，第一脱挥冷凝器管路连接循环溶剂缓冲罐，乙苯罐通过循环溶剂缓冲罐管路连接聚合预加热器，脱挥装置管路连接第一脱挥冷凝器；苯乙烯罐和循环溶剂缓冲罐均管路连接单体进料预热器，单体进料预热器、抗氧化剂罐和马来酸酯罐均管路连接橡胶溶解罐，切胶机与橡胶溶解罐相连接，橡胶溶解罐通过橡胶溶液罐管路连接聚合预加热器，因此，其既能够用于生产GPPS，又能够用于生产HIPS，且切换简单方便，降低投资和生产成本，适于大规模推广应用。
2、本发明的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统的苯乙烯罐通过脱TBC装置管路连接聚合预加热器，聚合预加热器依次通过聚合预混合器、预聚合装置、聚合装置和脱挥装置管路连接造粒装置，硬脂酸锌罐、矿物油罐、引发剂罐和蓝剂罐均管路连接聚合预混合器，第一脱挥冷凝器管路连接循环溶剂缓冲罐，乙苯罐通过循环溶剂缓冲罐管路连接聚合预加热器，脱挥装置管路连接第一脱挥冷凝器；苯乙烯罐和循环溶剂缓冲罐均管路连接单体进料预热器，单体进料预热器、抗氧化剂罐和马来酸酯罐均管路连接橡胶溶解罐，切胶机与橡胶溶解罐相连接，橡胶溶解罐通过橡胶溶液罐管路连接聚合预加热器，因此，其设计巧妙，结构简洁，制造简便，成本低，适于大规模推广应用。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明、附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、产品和它们的组合得以实现。
附图说明
图1是本发明的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统的一具体实施例的结构示意图。
(符号说明)
1苯乙烯罐；2脱TBC装置；3乙苯罐；4硬脂酸锌罐；5矿物油罐；6引发剂罐；7蓝剂罐；8单体进料预热器；9抗氧化剂罐；10马来酸酯罐；11切胶机；12橡胶溶解罐；13橡胶溶液罐；14聚合预加热器；15聚合预混合器；16预聚合装置；17聚合装置；18脱挥装置；19回收装置；20造粒装置；21第一脱挥冷凝器；22循环溶剂缓冲罐；23脱TBC塔；24脱挥预加热器；25第一脱挥器；26第二脱挥器；27第二脱挥冷凝器；28脱挥凝液收集罐；29真空装置；30真空尾气冷凝器；31第一脱挥冷凝器A；32第一脱挥冷凝器B；33第一预聚合反应器；34第二预聚合反应器；35第一聚合反应器；36第二聚合反应器；37第三聚合反应器；38第四聚合反应器；39切粒机；40干燥器；41废气处理装置；42振动筛；43换网器。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，本发明的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统包括苯乙烯罐1、脱TBC装置2、乙苯罐3、硬脂酸锌罐4、矿物油罐5、引发剂罐6、蓝剂罐7、单体进料预热器8、抗氧化剂罐9、马来酸酯罐10、切胶机11、橡胶溶解罐12、橡胶溶液罐13、聚合预加热器14、聚合预混合器15、预聚合装置16、聚合装置17、脱挥装置18、回收装置19和造粒装置20，其中：
所述苯乙烯罐1通过所述脱TBC装置2管路连接所述聚合预加热器14，所述聚合预加热器14依次通过所述聚合预混合器15、所述预聚合装置16、所述聚合装置17和所述脱挥装置18管路连接所述造粒装置20，所述硬脂酸锌罐4、所述矿物油罐5、所述引发剂罐6和所述蓝剂罐7均管路连接所述聚合预混合器15，所述回收装置19包括第一脱挥冷凝器21和循环溶剂缓冲罐22，所述第一脱挥冷凝器21管路连接所述循环溶剂缓冲罐22，所述乙苯罐3通过所述循环溶剂缓冲罐22管路连接所述聚合预加热器14，所述脱挥装置18管路连接所述第一脱挥冷凝器21；
所述苯乙烯罐1和所述循环溶剂缓冲罐22均管路连接所述单体进料预热器8，所述单体进料预热器8、所述抗氧化剂罐9和所述马来酸酯罐10均管路连接所述橡胶溶解罐12，所述切胶机11与所述橡胶溶解罐12相连接，所述橡胶溶解罐12通过所述橡胶溶液罐13管路连接所述聚合预加热器14。
所述脱TBC装置2可以具有任何合适的构成，请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，所述脱TBC装置2包括两个脱TBC塔23，两个所述脱TBC塔23并联设置，所述苯乙烯罐1分别通过两个所述脱TBC塔23管路连接所述聚合预加热器14。
所述脱挥装置18可以具有任何合适的构成，请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，所述脱挥装置18包括脱挥预加热器24、第一脱挥器25和第二脱挥器26，所述聚合装置17依次通过所述脱挥预加热器24、所述第一脱挥器25和所述第二脱挥器26管路连接所述造粒装置20，所述回收装置19还包括第二脱挥冷凝器27和脱挥凝液收集罐28，所述第二脱挥冷凝器27管路连接所述脱挥凝液收集罐28，所述第一脱挥器25和所述第二脱挥器26分别管路连接所述第一脱挥冷凝器21和所述第二脱挥冷凝器27。
所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统还可以包括其它任何合适的构成，请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统还包括真空装置29和真空尾气冷凝器30，所述真空装置29管路连接所述真空尾气冷凝器30，所述第一脱挥冷凝器21和所述第二脱挥冷凝器27均管路连接所述真空装置29。
所述真空装置29可以是任何合适的真空装置，在本发明的一具体实施例中，所述真空装置29是真空泵。
所述第一脱挥冷凝器21的数目可以根据需要确定，较佳地，所述第一脱挥冷凝器21的数目为2个，2个所述第一脱挥冷凝器21分别是第一脱挥冷凝器A 31和第一脱挥冷凝器B 32，所述第一脱挥冷凝器A 31管路连接所述第一脱挥冷凝器B 32，所述第一脱挥冷凝器A31和所述第一脱挥冷凝器B 32均管路连接所述循环溶剂缓冲罐22，所述脱挥装置18管路连接所述第一脱挥冷凝器A 31。请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，在所述脱挥装置18包括脱挥预加热器24、第一脱挥器25和第二脱挥器26的情况下，所述第一脱挥器25管路连接所述第一脱挥冷凝器A 31；在所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统还包括真空装置29和真空尾气冷凝器30的情况下，所述第一脱挥冷凝器B 32管路连接所述真空装置29。
所述预聚合装置16可以具有任何合适的构成，较佳地，所述预聚合装置16包括第一预聚合反应器33和第二预聚合反应器34，所述聚合预混合器15依次通过所述第一预聚合反应器33和所述第二预聚合反应器34管路连接所述聚合装置17。请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，在所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统还包括真空装置29和真空尾气冷凝器30的情况下，所述第一预聚合反应器33和所述第二预聚合反应器34分别管路连接所述真空装置29。所述第一预聚合反应器33和所述第二预聚合反应器34可以采用例如立式全混型反应器。
所述聚合装置17可以具有任何合适的构成，较佳地，所述聚合装置17包括第一聚合反应器35、第二聚合反应器36、第三聚合反应器37和第四聚合反应器38，所述预聚合装置16依次通过所述第一聚合反应器35、所述第二聚合反应器36、所述第三聚合反应器37和所述第四聚合反应器38管路连接所述脱挥装置18。请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，在所述预聚合装置16包括第一预聚合反应器33和第二预聚合反应器34的情况下，所述第二预聚合反应器34管路连接所述第一聚合反应器35。在所述脱挥装置18包括脱挥预加热器24、第一脱挥器25和第二脱挥器26的情况下，所述第四聚合反应器38管路连接所述脱挥预加热器24。所述第一聚合反应器35、所述第二聚合反应器36、所述第三聚合反应器37和所述第四聚合反应器38可以采用例如立式多盘管平推层流式反应器。
所述造粒装置20可以具有任何合适的构成，较佳地，所述造粒装置20包括切粒机39和干燥器40，所述切粒机39连接所述干燥器40，所述脱挥装置18管路连接所述切粒机39。请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，在所述脱挥装置18包括脱挥预加热器24、第一脱挥器25和第二脱挥器26的情况下，所述第二脱挥器26管路连接所述切粒机39。
所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统还可以包括其它任何合适的构成，较佳地，所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统还包括废气处理装置41，所述苯乙烯罐1、所述乙苯罐3、所述硬脂酸锌罐4、所述矿物油罐5、所述引发剂罐6和所述蓝剂罐7均管路连接所述废气处理装置41。在本发明的一具体实施例中，在所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统还包括真空装置29和真空尾气冷凝器30的情况下，所述真空尾气冷凝器30管路连接所述废气处理装置41。
所述废气处理装置41可以是任何合适的废气处理装置，在本发明的一具体实施例中，所述废气处理装置41是废气焚烧炉。
所述聚合预混合器15可以是任何合适的混合器，在本发明的一具体实施例中，所述聚合预混合器15是静态混合器。
本实施例中的单体进料预热器8、聚合预加热器14和脱挥预加热器24均为加热器，均由市场上直接购买所得。
本实施例中所用的脱TBC塔23即为常用的塔型装置，通过向该塔内放置吸附剂或采用其他技术手段对苯乙烯中的TBC进行脱除，所使用的脱除方法为现有技术中常用的技术，为本领域技术人员所熟知的，所以此处不再做过多的赘述。
本实施例中立式全混型反应器即为立式混合反应器，从市场上直接购买得到，立式多盘管平推层流式反应器也为从市场上直接购买所得。
本实施例中的脱挥器即为脱挥机，由市场上直接购买所得。
本实施例中第一脱挥冷凝器A 31、第一脱挥冷凝器B 32和第二脱挥冷凝器27均为冷凝器，均由市场上直接购买所得。
本实施例中切粒机39和干燥器40均由市场上直接购买所得。
本实施例中所用的废气焚烧炉即为从市场上直接购买得到的常用废气焚烧炉。
采用本发明的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统生产GPPS的生产过程简述如下：
GPPS，一种透明聚苯乙烯树脂组合物，原料组分以及重量配比为：93.88％～95.88％苯乙烯、4％乙苯、0.1％硬脂酸锌、0％～2％矿物油、0.02％引发剂和微量的蓝剂。
其中：
乙苯作为稀释剂来控制聚合的反应速度，最终影响到产品分子量及分布。
硬脂酸锌作为内部润滑剂加到产品中，以改善产品在注塑加工时的脱模性能。在用户加工成型过程中硬脂酸锌主要影响其外观，由于较好的注塑性，造模表面中有少的镀膜，并且有较短的循环周期。
矿物油是经超深度精制脱除芳烃、硫化物等杂质而得到的矿物油品，属润滑油馏分。它具有无色、无味、无臭、化学惰性及优良的光、热定性。聚苯乙烯生产使用高粘度白油，其作用是提高注塑时的流动性并留在产品中做内部润滑剂。
引发剂是过氧化物，1，1-二-(叔丁基过氧化)三甲基环己烷(42％＜重量含量≤52％)，用于在较低的温度下引发聚合反应。
GPPS产品的大致生产步骤如下：
步骤1、将苯乙烯罐1内的苯乙烯通过脱TBC装置2脱除其中的TBC后经聚合预加热器14预热再进入聚合预混合器15中；
步骤2、将乙苯罐3内的乙苯输送至循环溶剂缓冲罐22中，将循环溶剂缓冲罐22中的循环溶剂经聚合预加热器14预热后进入聚合预混合器15中；
步骤3、分别将蓝剂罐7内的蓝剂溶液、矿物油罐5内的矿物油、引发剂罐6内的引发剂和硬脂酸锌罐4内的硬脂酸锌溶液输送至聚合预混合器15中，混合均匀得到混合物A；
步骤4、将混合物A输送至预聚合装置16进行预聚合得到预聚合物A，将预聚合物A输送至聚合装置17进行聚合得到聚合物料A；
步骤5、将聚合物料A经脱挥装置18脱挥得到脱挥后物料A和脱挥蒸汽A，将脱挥蒸汽A输送至第一脱挥冷凝器21进行冷凝得到第一冷凝液A，将第一冷凝液A输送至循环溶剂缓冲罐22中；
步骤6、将脱挥后物料A输送至造粒装置20造粒，得到成品颗粒，即为GPPS产品。
其中步骤2中混合物A的原料组分及重量配比即为GPPS的原料组分以及重量配比：93.88％～95.88％苯乙烯、4％乙苯、0.1％硬脂酸锌、0％～2％矿物油、0.02％引发剂和微量的蓝剂。
具体步骤包括：
1、配料
硬脂酸锌溶液的配制方法为：在矿物油中加入硬脂酸锌颗粒，加热至130℃～140℃，常压条件下搅拌混合均匀后备用，其中硬脂酸锌溶液的浓度为10％重量。
蓝剂溶液的配制方法为：在乙苯或者循环溶剂中加入蓝色颜料例如蒽醌衍生物，在常温常压条件下搅拌混合均匀后备用，其中蓝剂溶液的浓度<250ppm。
引发剂采用1，1-二-(叔丁基过氧化)三甲基环己烷，其浓度为50％重量。
2、进料
苯乙烯罐1内的苯乙烯通过两个脱TBC塔23脱除TBC后经聚合预加热器14预热至110℃～130℃，再进入聚合预混合器15例如静态混合器中。苯乙烯在脱除TBC之前，其TBC的含量为10ppm～15ppm，脱除TBC后，其TBC的含量<1ppm。
循环溶剂缓冲罐22内的循环溶剂(苯乙烯、乙苯等，乙苯含量低时通过乙苯罐3补充乙苯)经聚合预加热器14预热至110℃～130℃，再进入静态混合器中。
矿物油罐5及管线的温度控制在20℃以上，输送至静态混合器中。
蓝剂罐7内的蓝剂溶液、引发剂罐6内的引发剂和硬脂酸锌罐4内的硬脂酸锌溶液输送至静态混合器中。
以上物质在静态混合器中混合均匀，得到混合物A。
3、聚合反应
将混合物A输送至第一预聚合反应器33和第二预聚合反应器34(均为立式全混型反应器)进行预聚合得到预聚合物A，物料转化率达到27％～29％。第一预聚合反应器33的预聚合温度为133℃～137℃，压力为64KPAa～70KPAa微负压。第二预聚合反应器34的预聚合温度为141℃～143℃，压力为79KPAa～81KPAa微负压。
将预聚合物A输送至第一聚合反应器35、第二聚合反应器36、第三聚合反应器37和第四聚合反应器38进行聚合得到聚合物料A，物料转化率达到78％～80％。第一聚合反应器35的温度为143℃～149℃，压力为200KPAa，第二聚合反应器36的温度为151℃～157℃，压力为200KPAa，第三聚合反应器37的温度为159℃～165℃，压力为200KPAa，第四聚合反应器38的温度为167℃～172℃，压力为200KPAa。
4、脱挥
将聚合物料A输送至脱挥预加热器24加热至230℃～240℃，加热介质是导热油(280℃)，使物料在很短时间内温度升至230℃～240℃，再先后进入两台串联的带夹套的一级脱挥器即第一脱挥器25和二级脱挥器即第二脱挥器26中，物料从脱挥器的顶部喷洒而下，未反应的苯乙烯单体和溶剂乙苯与聚合物分离，并从脱挥器顶部抽出，进入回收装置19进行回收，经两段脱挥后得到苯乙烯单体残留量小于500mg/kg的脱挥后物料A，从二级脱挥器底部通过二级脱挥器聚合物泵输送至造粒装置20。
一级脱挥温度为235℃～237℃，压力为25mbar；二级脱挥温度为239℃～241℃，压力为2mbar。
5、回收
将未反应的苯乙烯单体和溶剂乙苯回收。从第一脱挥器25抽出的苯乙烯和乙苯蒸汽即脱挥蒸汽A，依次进入第一脱挥冷凝器A 31和第一脱挥冷凝器B 32，两者总共得到的冷凝液即第一冷凝液A，进入循环溶剂缓冲罐22，由循环液泵输送进入聚合预加热器14；从第二脱挥器26抽出的苯乙烯和乙苯蒸汽进入第二脱挥冷凝器27，得到的冷凝液进入脱挥凝液收集罐28。来自第一脱挥冷凝器B 32和第二脱挥冷凝器27的少量未冷凝的蒸汽以及第一预聚合反应器33和第二预聚合反应器34出来的蒸汽进入真空泵进一步冷凝，此时蒸汽基本被冷凝，余下微量的不凝气体经真空尾气冷凝器30后送废气焚烧炉处理。
6、造粒
已脱除挥发成分的脱挥后物料A经筛网过滤器去除微量杂质(碳化物、铁锈等)后输送进入挤出模头，融熔的物料通过模头的孔眼挤出成条束，料条进入料条导流槽，用循环冷却水冷却(60℃～70℃)固化后，进入切粒机39例如水下切粒机将料条切成φ3×3mm的粒料，经冷却输送管，进入干燥器40例如离心式干燥机干燥(常温、常压)，进入振动筛42，分离出不同大小粒子规格的产品，即GPPS产品。
采用本发明中GPPS原料配比和本发明中生产系统后，制得产品A、产品B和产品C，如下所示：
Figure BDA0003203554110000101
Figure BDA0003203554110000111
对产品A、产品B和产品C分别进行性能测试，测试后的结果如下表所示：
检测项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3
熔融指数 g/10min 3 4 4.5
缺口抗冲强度 KJ/m<sup>2</sup> 3 3 3
维卡软化点 ℃ 98-102 94-98 92-96
热变形温度 ℃ 88 86 85
拉伸断裂强度 Mpa 50 44 40
污染物(黑点) <10 <10 <10
粒料颜色(黄度指数) YID <-1.5 <-1.5 <-1.5
残留单体 ppm <500 <500 <500
因此，根据本发明生产线所生产出的GPPS均质量良好，符合要求。
采用本发明的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统生产HIPS的生产过程简述如下：
HIPS，一种不透明的聚苯乙烯树脂组合物，原料组分以及重量配比为：87.51％～89.01％苯乙烯、4％乙苯、0.06％硬脂酸锌、0.5％～2％矿物油、6.3％橡胶、0.03％马来酸酯、0.1％抗氧化剂和微量硫醇。
其中：
乙苯作为稀释剂来控制聚合的反应速度。
硬脂酸锌作为内部润滑剂加到产品中以改善产品的加工性能，在用户加工成型过程中硬脂酸锌主要影响其外观，由于较好的注塑性，造模表面中有少的镀膜，并且有较短的循环周期。
矿物油是经超深度精制脱除芳烃、硫化物等杂质而得到的矿物油品，属润滑油馏分。它具有无色、无味、无臭、化学惰性及优良的光、热定性。聚苯乙烯生产使用高粘度白油，其作用是提高注塑时的流动性并留在产品中做内部润滑剂。
橡胶是聚丁二烯，其少量部分与苯乙烯聚合物接枝，增加产品的韧性。
马来酸酯用来调节产品的颜色。
HIPS产品的大致生产步骤如下：
步骤1、将苯乙烯罐1内的苯乙烯经单体进料预热器8预热后进入橡胶溶解罐12中，将乙苯罐3内的乙苯输送至循环溶剂缓冲罐22中，将循环溶剂缓冲罐22中的循环溶剂经单体进料预热器8预热后进入橡胶溶解罐12中，将橡胶经过切胶机11切成橡胶颗粒，将橡胶颗粒输送至橡胶溶解罐12内溶解，分别将抗氧化剂罐9内的抗氧化剂溶液和马来酸酯罐10内的马来酸酯输送至橡胶溶解罐12中，混合均匀得到橡胶溶液，将橡胶溶液输送至橡胶溶液罐13中；
步骤2、将橡胶溶液罐13中的橡胶溶液经聚合预加热器14预热后输送至聚合预混合器15中；
步骤3、分别将矿物油罐5内的矿物油和硬脂酸锌罐4内的硬脂酸锌溶液输送至聚合预混合器15中，混合均匀得到混合物B；
步骤4、分别将混合物B和链转移剂输送至预聚合装置16进行预聚合得到预聚合物B，将预聚合物B输送至聚合装置17进行聚合得到聚合物料B；
步骤5、将聚合物料B经脱挥装置18脱挥得到脱挥后物料B和脱挥蒸汽B，将脱挥蒸汽B输送至第一脱挥冷凝器21进行冷凝得到第一冷凝液B，将第一冷凝液B输送至循环溶剂缓冲罐22中；
步骤6、将脱挥后物料B输送至造粒装置20造粒，得到成品颗粒，即为HIPS产品。
其中步骤3中混合物B的原料组分及重量配比即为HIPS的原料组分以及重量配比：87.51％～89.01％苯乙烯、4％乙苯、0.06％硬脂酸锌、0.5％～2％矿物油、6.3％橡胶、0.03％马来酸酯、0.1％抗氧化剂和微量硫醇。
具体步骤包括：
1、配料
橡胶溶液的配制：采用连续进料连续出料的配制方式。苯乙烯及循环溶剂(苯乙烯、乙苯等，乙苯含量低时通过乙苯罐3补充乙苯)经单体进料预热器8被加热至40℃～50℃，橡胶在切胶机11内被切成<φ25mm的橡胶颗粒，橡胶颗粒进入橡胶溶解罐12内搅拌溶解。橡胶溶解罐12内的橡胶溶液用泵打循环。循环回路上装有特殊的过滤器，溶解的或小颗粒的橡胶颗粒被允许通过过滤器进入到橡胶溶液罐13继续搅拌溶解备用，未溶解的橡胶颗粒则继续在橡胶溶解罐12内循环溶解。
硬脂酸锌溶液的配制方法为：在矿物油中加入硬脂酸锌颗粒，加热至130℃～140℃，常压条件下搅拌混合均匀后备用，其中硬脂酸锌溶液的浓度为10％重量。
抗氧化剂溶液的配制方法为：在循环溶剂中加入抗氧化剂颗粒，例如抗氧剂1076、十八烷3,5-叔丁基-4-羟基苯基丙醛，配制成浓度为20％重量的抗氧化剂溶液备用。
硫醇溶液的配制方法为：配制成浓度为10％重量的硫醇溶液。
2、进料
将苯乙烯罐1内的苯乙烯通过单体进料预热器8预热至40℃～50℃后进入橡胶溶解罐12中，将循环溶剂缓冲罐22中的循环溶剂(苯乙烯、乙苯等，乙苯含量低时通过乙苯罐3补充乙苯)经单体进料预热器8预热至40℃～50℃后进入橡胶溶解罐12中，将橡胶经过切胶机11切成<φ25mm的橡胶颗粒，将橡胶颗粒输送至橡胶溶解罐12内溶解，分别将抗氧化剂罐9内的抗氧化剂溶液和马来酸酯罐10内的马来酸酯输送至橡胶溶解罐12中，混合均匀得到橡胶溶液，将橡胶溶液输送至橡胶溶液罐13中；
将橡胶溶液经聚合预加热器14预热至100℃～120℃，再进入聚合预混合器15例如静态混合器中。
矿物油罐5及管线的温度控制在20℃以上，输送至静态混合器中。
硬脂酸锌罐4内的硬脂酸锌溶液输送至静态混合器中。
以上物质在静态混合器中混合均匀，得到混合物B。
3、聚合反应
将混合物B输送至第一预聚合反应器33和第二预聚合反应器34(均为立式全混型反应器，10％重量的硫醇溶液作为链转移剂加入第二预聚合反应器34)进行预聚合，得到预聚合物B，物料转化率达到22％～24％。第一预聚合反应器33的预聚合温度为130℃～132℃，压力为55KPAa～59KPAa微负压。第二预聚合反应器34的预聚合温度为139℃～141℃，压力为74KPAa～78KPAa微负压。
将预聚合物B输送至第一聚合反应器35、第二聚合反应器36、第三聚合反应器37和第四聚合反应器38进行聚合得到聚合物料B，物料转化率达到73％～75％。第一聚合反应器35的温度为141℃～147℃，压力为200KPAa，第二聚合反应器36的温度为149℃～155℃，压力为200KPAa，第三聚合反应器37的温度为157℃～162℃，压力为200KPAa，第四聚合反应器38的温度为162℃～166℃，压力为200KPAa。
4、脱挥
将聚合物料B输送至脱挥预加热器24加热至230℃～240℃，加热介质是导热油(280℃)，使物料在很短时间内温度升至230℃～240℃，再先后进入两台串联的带夹套的一级脱挥器即第一脱挥器25和二级脱挥器即第二脱挥器26中，物料从脱挥器的顶部喷洒而下，未反应的苯乙烯单体和溶剂乙苯与聚合物分离，并从脱挥器顶部抽出，进入回收装置19进行回收，经两段脱挥后得到苯乙烯单体残留量小于500mg/kg的脱挥后物料B，从二级脱挥器底部通过二级脱挥器聚合物泵输送至造粒装置20。
一级脱挥温度为235℃～237℃，压力为25mbar；二级脱挥温度为239℃～241℃，压力为2mbar。
5、回收
将未反应的苯乙烯单体和溶剂乙苯回收。从第一脱挥器25抽出的苯乙烯和乙苯蒸汽即脱挥蒸汽B，依次进入第一脱挥冷凝器A 31和第一脱挥冷凝器B 32，两者总共得到的冷凝液即第一冷凝液B，进入循环溶剂缓冲罐22，由循环液泵输送进入单体进料预热器8；从第二脱挥器26抽出的苯乙烯和乙苯蒸汽进入第二脱挥冷凝器27，得到的冷凝液进入脱挥凝液收集罐28。来自第一脱挥冷凝器B 32和第二脱挥冷凝器27的少量未冷凝的蒸汽以及第一预聚合反应器33和第二预聚合反应器34出来的蒸汽进入真空泵进一步冷凝，此时蒸汽基本被冷凝，余下微量的不凝气体经真空尾气冷凝器30后送废气焚烧炉处理。
6、造粒
已脱除挥发成分的脱挥后物料B经筛网过滤器去除微量杂质(碳化物、铁锈等)后输送进入挤出模头，融熔的物料通过模头的孔眼挤出成条束，料条进入料条导流槽，用循环冷却水冷却(40℃)固化后，进入切粒机39例如水下切粒机将料条切成φ3×3mm的粒料，经冷却输送管，进入干燥器40离心式干燥机干燥(常温、常压)，进入振动筛42，分离出不同大小粒子规格的产品，即HIPS产品。
采用本发明中HIPS原料配比和本发明中生产系统后，制得产品D、产品E和产品F，如下所示：
Figure BDA0003203554110000151
Figure BDA0003203554110000161
对产品D、产品E和产品F分别进行性能测试，测试后的结果如下表所示：
检测项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3
熔融指数 g/10min 3.6 4.7 5.2
缺口抗冲强度 KJ/m2 10 11 12
维卡软化点 ℃ 95 92 90
热变形温度 ℃ 82 80 79
拉伸断裂强度 Mpa 29 23 22
污染物(黑点) <10 <10 <10
残留单体 ppm <500 <500 <500
因此，根据本发明生产线所生产出的HIPS均质量良好，符合要求。
采用本发明的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，从GPPS生产切换到HIPS生产(不需要停车和清洗)，包括以下步骤：
1、将苯乙烯罐1内的苯乙烯经单体进料预热器8预热后进入橡胶溶解罐12中，将循环溶剂缓冲罐22中的循环溶剂经单体进料预热器8预热后进入橡胶溶解罐12中，将橡胶经过切胶机11切成橡胶颗粒，将橡胶颗粒输送至橡胶溶解罐12内溶解，分别将抗氧化剂罐9内的抗氧化剂溶液和马来酸酯罐10内的马来酸酯输送至橡胶溶解罐12中，混合均匀得到橡胶溶液，将橡胶溶液输送至橡胶溶液罐13中；
2、当橡胶溶解罐12和橡胶溶液罐13中各有一半的液位后，将橡胶溶液罐13中的橡胶溶液经聚合预加热器14预热后输送至聚合预混合器15中，同时停止从脱TBC装置2来的苯乙烯、从蓝剂罐7来的蓝剂溶液以及从引发剂罐6来的引发剂，停止循环溶剂缓冲罐22中的循环溶剂进入聚合预加热器14(即切断循环溶剂缓冲罐22和聚合预加热器14的直接连接管路)；
3、蒸煮脱TBC装置2，并吹扫干净，氮封备用；
4、将硫醇溶液作为链转移剂输送至预聚合装置16，将各装置的GPPS生产工艺参数调整为HIPS生产工艺参数，4小时～6小时(例如5小时)后，取样检测HIPS产品特性，合格后，开始HIPS生产。
采用本发明的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，从HIPS生产切换到GPPS生产(需要停车和清洗)，包括以下步骤：
1、停止苯乙烯罐1内的苯乙烯和循环溶剂缓冲罐22中的循环溶剂进入单体进料预热器8，停止切胶机11，停止来自抗氧化剂罐9的抗氧化剂溶液和马来酸酯罐10的马来酸酯，将橡胶溶解罐12内的橡胶溶液全部输送至橡胶溶液罐13中，等待橡胶溶液全部用完；
2、在橡胶溶液全部用完后，停止来自矿物油罐5的矿物油和硬脂酸锌罐4的硬脂酸锌溶液，将循环溶剂缓冲罐22中的循环溶剂输送至聚合预加热器14中持续20分钟～60分钟(例如30分钟)，对聚合预加热器14进行冲洗；
3、待冲洗结束后，停止聚合预加热器14的加热，对聚合预加热器14进行冷却，并倒空聚合预加热器14中剩余的循环溶剂，用乙苯打循环继续清洗聚合预加热器14，4小时～8小时后，倒空聚合预加热器14中的乙苯；
4、依次倒空聚合预混合器15、预聚合装置16、聚合装置17和脱挥装置18，停止造粒装置20和回收装置19；
5、停车后，清洗造粒装置20；
6、停车后，将乙苯加入聚合装置17进行升温蒸煮(例如4个聚合反应器分别加入0.2m3的乙苯)，4小时～7小时(例如6小时)后，将聚合装置17内的物料输送至脱挥装置18中；
7、将苯乙烯罐1内的苯乙烯通过脱TBC装置2脱除其中的TBC后经聚合预加热器14预热再进入聚合预混合器15中，将乙苯罐3内的乙苯输送至循环溶剂缓冲罐22中，将循环溶剂缓冲罐22中的循环溶剂经聚合预加热器14预热后进入聚合预混合器15中，分别将蓝剂罐7内的蓝剂溶液、矿物油罐5内的矿物油、引发剂罐6内的引发剂和硬脂酸锌罐4内的硬脂酸锌溶液输送至聚合预混合器15中，混合均匀得到混合物A，将混合物A开始填充预聚合装置16和聚合装置17；
8、当聚合装置17填充一半(在聚合装置包括第一聚合反应器、第二聚合反应器、第三聚合反应器和第四聚合反应器的情况下，第四聚合反应器填充一半)时，聚合装置17开始向脱挥装置18出料，当脱挥装置18有物料后，开始启动造粒装置20和回收装置19，各装置使用时将各装置的工艺参数调整为GPPS生产工艺参数；
9、等待造粒装置20产出的产品完全透明后，取样检测GPPS产品特性，合格后，开始GPPS生产。
因此，本发明利用同一生产线，既可以生产GPPS，又可以生产HIPS，GPPS生产和HIPS生产可以相互切换，从GPPS生产切换至HIPS生产时，不需要停车和清洗，从HIPS生产切换至GPPS生产时，需要停车和清洗，降低了因两条生产线而造成的生产成本的提高。
综上，本发明的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统既能够用于生产GPPS，又能够用于生产HIPS，且切换简单方便，降低投资和生产成本，设计巧妙，结构简洁，制造简便，成本低，适于大规模推广应用。
由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。

Claims (10)

1.一种用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其特征在于，包括苯乙烯罐、脱TBC装置、乙苯罐、硬脂酸锌罐、矿物油罐、引发剂罐、蓝剂罐、单体进料预热器、抗氧化剂罐、马来酸酯罐、切胶机、橡胶溶解罐、橡胶溶液罐、聚合预加热器、聚合预混合器、预聚合装置、聚合装置、脱挥装置、回收装置和造粒装置，其中：
所述苯乙烯罐通过所述脱TBC装置管路连接所述聚合预加热器，所述聚合预加热器依次通过所述聚合预混合器、所述预聚合装置、所述聚合装置和所述脱挥装置管路连接所述造粒装置，所述硬脂酸锌罐、所述矿物油罐、所述引发剂罐和所述蓝剂罐均管路连接所述聚合预混合器，所述回收装置包括第一脱挥冷凝器和循环溶剂缓冲罐，所述第一脱挥冷凝器管路连接所述循环溶剂缓冲罐，所述乙苯罐通过所述循环溶剂缓冲罐管路连接所述聚合预加热器，所述脱挥装置管路连接所述第一脱挥冷凝器；
所述苯乙烯罐和所述循环溶剂缓冲罐均管路连接所述单体进料预热器，所述单体进料预热器、所述抗氧化剂罐和所述马来酸酯罐均管路连接所述橡胶溶解罐，所述切胶机与所述橡胶溶解罐相连接，所述橡胶溶解罐通过所述橡胶溶液罐管路连接所述聚合预加热器。
2.根据权利要求1所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其特征在于，所述脱TBC装置包括两个脱TBC塔，两个所述脱TBC塔并联设置，所述苯乙烯罐分别通过两个所述脱TBC塔管路连接所述聚合预加热器。
3.根据权利要求1所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其特征在于，所述脱挥装置包括脱挥预加热器、第一脱挥器和第二脱挥器，所述聚合装置依次通过所述脱挥预加热器、所述第一脱挥器和所述第二脱挥器管路连接所述造粒装置，所述回收装置还包括第二脱挥冷凝器和脱挥凝液收集罐，所述第二脱挥冷凝器管路连接所述脱挥凝液收集罐，所述第一脱挥器和所述第二脱挥器分别管路连接所述第一脱挥冷凝器和所述第二脱挥冷凝器。
4.根据权利要求3所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其特征在于，所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统还包括真空装置和真空尾气冷凝器，所述真空装置管路连接所述真空尾气冷凝器，所述第一脱挥冷凝器和所述第二脱挥冷凝器均管路连接所述真空装置。
5.根据权利要求1所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其特征在于，所述第一脱挥冷凝器的数目为2个，2个所述第一脱挥冷凝器分别是第一脱挥冷凝器A和第一脱挥冷凝器B，所述第一脱挥冷凝器A管路连接所述第一脱挥冷凝器B，所述第一脱挥冷凝器A和所述第一脱挥冷凝器B均管路连接所述循环溶剂缓冲罐，所述脱挥装置管路连接所述第一脱挥冷凝器A。
6.根据权利要求1所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其特征在于，所述预聚合装置包括第一预聚合反应器和第二预聚合反应器，所述聚合预混合器依次通过所述第一预聚合反应器和所述第二预聚合反应器管路连接所述聚合装置。
7.根据权利要求1所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其特征在于，所述聚合装置包括第一聚合反应器、第二聚合反应器、第三聚合反应器和第四聚合反应器，所述预聚合装置依次通过所述第一聚合反应器、所述第二聚合反应器、所述第三聚合反应器和所述第四聚合反应器管路连接所述脱挥装置。
8.根据权利要求1所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其特征在于，所述造粒装置包括切粒机和干燥器，所述切粒机连接所述干燥器，所述脱挥装置管路连接所述切粒机。
9.根据权利要求1所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其特征在于，所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统还包括废气处理装置，所述苯乙烯罐、所述乙苯罐、所述硬脂酸锌罐、所述矿物油罐、所述引发剂罐和所述蓝剂罐均管路连接所述废气处理装置。
10.根据权利要求9所述的用于切换生产GPPS和HIPS产品的生产系统，其特征在于，所述废气处理装置是废气焚烧炉。
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