CN1167772A

CN1167772A - 聚合物系中残留挥发份的脱除方法和装置

Info

Publication number: CN1167772A
Application number: CN 97113303
Authority: CN
Inventors: 潘勤敏; 刘青; 孙建中; 李传清; 谢芳宁; 张淑芬
Original assignee: Beijing Research Institute of Beijing Yanshan Petrochemical Corp
Current assignee: Beijing Research Institute of Beijing Yanshan Petrochemical Corp
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2017-05-22
Also published as: CN1050138C

Abstract

聚合物系中残留挥发份的脱除方法和装置，包括逐级变大的加热器，内置加热分布器、搅拌桨和分布板的脱挥槽，聚合物经逐级膨胀的多级加热器后，进入脱挥槽，再经分离器脱去残留挥发份。为了增加过程的适用范围，增设辅助流体加入单元。本发明适应于挥发份沸点较高，过程脱挥比要求较大的脱挥体系，如苯乙烯本体聚合过程的未反应单体的脱除，残单含量可达200ppm以下，使聚合物的质量明显提高。可在化工过程、高分子工业、涂料等领域使用。

Description

聚合物系中残留挥发份的脱除方法和装置

本发明涉及聚合物聚合后除去挥发性物质的方法和装置。

已经大量的实验和实践证明聚合物中的残留挥发份大部分都对人体有害，同时也影响材料使用性能，因此在聚合物的生产过程中必须除去有毒的或影响身体健康的残留挥发份。以本体聚合或溶液聚合法生产苯乙烯系列聚合合成物的连续聚合方法中，脱挥方法及装置是其中的一个关键环节，由于体系一般粘度比较高，而且苯乙烯的沸点又比较高，因此脱挥一直是苯乙烯系列树脂生产过程和技术开发中的一个棘手难题。现有装置一般采取落条式单级脱挥或多级脱挥，如US4294652，特开平6-157640，特开昭61-203102，特开昭61-203103，DE3409066等，但对于脱挥比(进口挥发份与出口挥发份指标之比)高达三个数量级的苯乙烯等本体聚合体系，一般的落条式装置，单级脱挥的能量消耗非常大，真空系统的负担也很重；而一般所采用的多级脱挥技术，在前期大量生成气泡的脱挥过程没有考虑如何使气泡中的挥发份快速逸出的问题，致使脱挥效率不高且真空系统经常受堵。因此目前的脱挥装置都不同程度地处在高能耗、低效率运转的情况，很多装置通过延长操作时间、降低设备运行能力来达到残单含量指标，常常造成大量聚合物降解，影响质量，或者设备操作弹性很小，难以调节和控制，或者过程弄得非常复杂。

本发明的目的是：提供一种既使聚合物中残留挥发份达到高标准脱除，又使过程具有良好操作弹性的聚合物系中残留挥发份的脱除方法和装置，能解决背景技术领域中存在的问题。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：来自反应器中的聚合物，进入用加热介质加热并温度控制在80～300℃的加热器中，经调压阀调压后，送入由加热介质保温的脱挥槽内，脱挥槽内的压力控制在＜100mHg，聚合物经中部通加热介质的加热分布器，迅速起泡消耗的热量能及时得到补充，提供需要的空间，聚合物从加热分布器底部的分布孔流经搅拌桨，在搅拌桨的搅拌作用下，气泡中的挥发份迅速逸入真空系统，达到快速、高效分离。聚合物再经搅拌桨下面开有许多分布孔的分布板，进一步脱去残留挥发份后，流向脱挥槽的底部，用高粘度流体泵将聚合物排出。用以上一级法脱挥时加热器中温度最好控制在80～260℃，脱挥槽内的压力最好控制在＜30mmHg。

用两级法脱挥时，加热器中的温度控制在80～300℃，最好控制在80～200℃；脱挥槽内的压力控制在＜100mmHg，最好控制在＜50mmHg，从高粘度流体泵排出的聚合物进入表面更新型分离器中。表面更新型分离器内的温度控制在100～300℃，最好控制在150～260℃，压力控制在＜100mmHg，最好控制在＜30mmHg；通过表面更新作用，使之迅速再脱去其余残留挥发份并逸入真空系统，聚合物从分离器中排出。

在不增加加热器总容量的情况下，采用2～3级逐级膨胀的加热器，以适应单相、多相操作，在采用一级脱挥时，这样设置的加热器可同时具有预脱挥器的功能。在脱挥槽的底部和高粘度流体泵之间设辅助流体加入单元，注入水或C4以下的醇或酮等辅助流体，以增强脱挥效果。

聚合物系中残留挥发份的脱除装置，它主要包括加热器，脱挥槽，高粘度流体泵，加热器为逐级变大，一般为2～3级；脱挥槽内，从上而下依次装有中部通加热介质的加热管，加热管壁外通聚合物的加热分布器，底部开有许多分布孔的加热分布器下面装有搅拌桨，搅拌桨下面装有开许多分布孔的分布板。可在高粘度流体泵下面装有表面更新型分离器。还可在脱挥槽的底部和高粘度流体泵间增设辅助流体加入单元。

加热分布器其外形为多边形或圆形，加热分布器底部和分布板上的分布孔可以是方孔、三角孔、圆孔、其它多边形孔，可在这些孔内开有尖齿、多边形齿。

搅拌桨为1～3层，搅拌桨可以是螺带搅拌桨、平桨、锯齿桨等，搅拌桨的直径控制在脱挥槽内径的50～80％，搅拌桨上开有许多分布孔，可以是方孔、三角孔、圆孔、其它多边形孔，或在这些孔内开有尖齿、多边形齿。

本发明与背景技术相比，所具有的有益的效果是：

1.脱挥槽内装有加热分布器、搅拌桨和分布板，适应脱挥比高达三个数量级的高难度的起泡脱挥的过程特点和要求，使脱挥设备得到强化，操作弹性增大，脱挥效率高，真空系统操作稳定；

2.加热器后采用调压阀调节，可控制加热器中挥发份的起泡程度，适应反应过程不同转化率情况下的聚合物系的脱挥要求；

3.采用多级逐渐膨胀的加热器，使加热器的操作弹性增加，适应于单相或多相操作，与调压阀配合具有可控预脱挥功能；

4.使用两级脱挥，使操作弹性再增大，便于降低操作费用、过程优化，达到残单含量在500ppm以下，为了增加过程的适用范围，增设辅助流体加入单元。

本发明适应于挥发份沸点较高，过程脱挥比要求较高的脱挥体系，如苯乙烯本体聚合工程的未反应单体的脱除过程的特点和要求，残单含量可达200ppm以下，使聚合物的质量明显提高。可在化工过程、高分子工业、涂料、精细化工等领域使用。

图1、本发明的结构示意图；

图2、加热分布器的一种结构示意图；

图3、加热分布器的另一种结构示意图；

图4、加热分布器上的孔形状示例图；

图5、搅拌桨结构示意图；

图6、分布板上孔的布置图。

下面结合附图给出本发明的细节和实施例。

如图1所示，当采用一级法脱挥时，聚合物系中残留挥发份的脱除装置，它主要包括加热器1，脱挥槽7，高粘度流体泵15。来自反应器的聚合物14进入加热器1，加热器1在不增加加热管总容量的情况下，从下而上逐级变大，一般为2～3级(图中为3级)，控制调压阀的压力，使每级加热器中的聚合物中的挥发份不断形成气泡，逐级膨胀。聚合物经加热器末端调压阀2进入脱挥槽7，从上而下依次装有中部通加热介质的加热管，加热管壁外通聚合物的加热分布器3(其形状为圆形或多边形)，底部开有许多分布孔的加热分布器3下装具有强烈更新作用的搅拌桨，搅拌桨下面装有开许多分布孔的分布板10，脱挥槽7上开有抽真空孔11。

如图2所示，加热分布器3其外形为圆形，加热介质从进口19到加热管16内，经内部的管道，加热介质从出口21流出，聚合物18从加热管壁17外的进口20到加热分布器3，加热分布器3的底部(内有聚合物)开有许多分布孔(图中未画出)，分布孔可以是方孔、三角孔、圆孔、其它多边形孔，如图4中a、b、c、d、e，或在这些孔内布有各种尖齿或多边形齿，齿数可以是1至多片，以3～6片为好。

如图3所示，加热分布器3其外形为方形，加热介质从进口19到加热管16内，经内部的管道，加热介质从出口21流出，聚合物18从加热管壁17外的进口20到加热分布器3，加热分布器3的底部(内有聚合物)开有许多分布孔22，分布孔同样可以是方孔、三角孔、圆孔、其它多边形孔，如图4中a、b、c、d、e，或在这些孔内布有各种尖齿、多边形齿，齿数可以是1至多片，以3～6片为好。

如图5所示，具有强烈更新作用的搅拌桨由马达12带动，它可以是螺带搅拌桨、平桨、锯齿桨(图5为锯齿桨24)等，搅拌桨可以是1层也可是多层，图1中4、5、6为搅拌桨。搅拌桨上开有分布孔，它同样可以是方孔23、三角孔、圆孔、其它多边形孔，如图4中a、b、c、d、e，或在这些孔内布有各种尖齿、多边形齿，齿数可以是1至多片，以3～6片为好。

如图6所示，搅拌桨下面有分布板10，以强化脱挥，该板中的分布孔也同样可以是圆孔25、方孔、三角孔、其它多边形孔，如图4中a、b、c、d、e，或在这些孔内布有各种尖齿、多边形齿，齿数可以是1至多片，以3～6片为好。

如图1所示，当采用两级法脱挥时，在高粘度流体泵15下面装有表面更新型分离器9，如采用排气式挤出机，通过表面更新作用，使之迅速脱去其余残留挥发份，达到适用要求。有时为了适应食用领域中的应用，或为了增加过程的操作弹性，在脱挥槽7的底部和高粘度流体泵15间增设辅助流体加入单元8，根据具体体系的需要，注入水或C₄以下的醇或酮等辅助流体以增强脱挥效果。脱挥后的聚合物从出口13排出。

实施例1：

不启用辅助流体加入单元操作，加热分布器为图3的形式，搅拌桨为图5的形式，分布板为图6的形式，处理来自反应器转化率为59％的苯乙烯/聚苯乙烯物料，流量为600ml/min，加热器中温度控制在100～150℃，脱挥槽压力控制在50mmHg，排气式挤出机中温度控制在150～260℃，压力控制在10mmHg以下，经两级法脱挥装置处理后，出口处挥发份降低到380ppm。

实施例2：

启用辅助流体加入单元操作，处理来自反应器转化率为59％的苯乙烯/聚苯乙烯物料，流量为500ml/min，加热器中温度控制在100～150℃，脱挥槽压力控制在50mmHg，排气式挤出机中温度控制在150～260℃，压力控制在10mHg以下，用水作辅助流体，加入速度为3ml/min，经两级法脱挥装置处理后，出口处挥发份降低到180ppm。

实施例3：

不启用辅助流体加入单元操作，处理来自反应器转化率为59％的苯乙烯/聚苯乙烯物料，流量为500ml/min，加热器中温度控制在200～260℃，脱挥槽压力控制在10mmHg以下，经一级法脱挥装置处理后，出口处挥发份降低到490ppm。

Claims

1.一种聚合物系中残留挥发份的脱除方法，其特征是：来自反应器中的聚合物，进入用加热介质加热并温度控制在80～300℃的加热器中，经调压阀调压后，送入由加热介质保温的脱挥槽内，脱挥槽内的压力控制在＜100mmHg，聚合物经中部通加热介质的加热分布器，迅速起泡消耗的热量能及时得到补充，提供需要的空间，聚合物从加热分布器底部的分布孔流经搅拌桨，在搅拌桨的搅拌作用下，气泡中的挥发份迅速逸入真空系统，达到快速、高效分离，聚合物再经搅拌桨下面开有许多分布孔的分布板，进一步脱去残留挥发份后，流向脱挥槽的底部，用高粘度流体泵将聚合物排出。

2.根据权利要求1所述的聚合物系中残留挥发份的脱除方法，其特征是：加热器中温度最好控制在80～260℃，脱挥槽内的压力最好控制在＜30mmHg。

3.根据权利要求1所述的聚合物系中残留挥发份的脱除方法，其特征是：加热器中的温度控制在80～300℃，脱挥槽内的压力控制在＜100mmHg，从高粘度流体泵排出的聚合物进入温度控制在100～300℃，压力控制在＜100mmHg的表面更新型分离器，通过表面更新作用，使之迅速脱去其余残留挥发份并逸入真空系统，聚合物从分离器中排出。

4.根据权利要求3所述的聚合物系中残留挥发份的脱除方法，其特征是：加热器中的温度最好控制在80～200℃，脱挥槽内的压力最好控制在＜50mmHg，表面更新型分离器中的温度最好控制在150～260℃，压力最好控制在＜30mmHg。

5.根据权利要求1或3所述的聚合物系中残留挥发份的脱除方法，其特征是：在不增加加热器总容量的情况下，采用多级，最好是2～3级逐级膨胀的加热器；在脱挥槽的底部和高粘度流体泵间增设辅助流体加入单元，注入水或C4以下的醇或酮等辅助流体，以增强脱挥效果。

6.根据权利要求1所述的聚合物系中残留挥发份的脱除装置，它主要包括加热器，脱挥槽[7]，高粘度流体泵[15]，其特征是：

1)加热器[1]为逐级变大，一般为2～3级；

2)脱挥槽[7]内，从上而下依次装有中部通加热介质的加热管[16]，加热管壁[17]外通聚合物的加热分布器[3]，底部开有许多分布孔的加热分布器[3]下面装有搅拌桨，搅拌桨下面装有开有许多分布孔的分布板[10]。

7.根据权利要求6所述的聚合物系中残留挥发份的脱除装置，其特征是：在高粘度流体泵[15]下面装有表面更新型分离器[9]。

8.根据权利要求6或7所述的聚合物系中残留挥发份的脱除装置，其特征是：在脱挥槽[7]的底部和高粘度流体泵[15]间增设辅助流体加入单元[8]。

9.根据权利要求6或7所述的聚合物系中残留挥发份的脱除装置，其特征是：加热分布器[3]其外形为多边形或圆形，加热分布器[3]底部和分布板[10]上的分布孔可以是方孔、三角孔、圆孔、其它多边形孔，可在这些孔内开有尖齿或多边形齿。

10.根据权利要求6或7所述的聚合物系中残留挥发份的脱除装置，其特征是：搅拌桨为1～3层，搅拌桨可以是螺带搅拌桨、平桨、锯齿桨等，搅拌桨的直径控制在脱挥槽内径的50～80％，搅拌桨上开有许多分布孔，可以是方孔、三角孔、圆孔、其它多边形孔，可在这些孔内布有尖齿、多边形齿。