CN213977502U - 羟基丙烯酸树脂的连续生产装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种羟基丙烯酸树脂的连续生产装置。该连续生产装置包括混料单元、物料输送系统、聚合反应单元、接收单元、和换热系统。其中，混料单元包括能够对物料进行预混的多个混料器。物料输送系统包括为物料的连续输送提供动力的多个进料泵，物料输送系统的混合液进口连通于混料单元的混合液出口。聚合反应单元能够接收经过混合的物料并反应生成羟基丙烯酸树脂，聚合反应单元包括混合液进口和树脂出口，聚合反应单元的混合液进口连通于物料输送系统的混合液出口。接收单元用以接收羟基丙烯酸树脂，接收单元包括树脂进口，接收单元的树脂进口连通于聚合反应单元的树脂出口。换热系统包括物料换热系统与反应控温系统。

Description

羟基丙烯酸树脂的连续生产装置

技术领域

本申请涉及羟基丙烯酸树脂的生产装置，具体地涉及一种羟基丙烯酸树脂的连续生产装置。

背景技术

羟基丙烯酸树脂与异氰酸酯固化剂作用后具有高硬度、高光泽、高丰满度、以及优良的附着力、流平性、韧性、耐候性、耐腐蚀性、快干等性能，可用于制备PU(聚氨酯)双组份漆、汽车修补漆、木器家具聚酯漆、机械面漆、高光面漆、罩光漆、清漆、色漆等，广泛应用于汽车、机械、家具等领域。

关于羟基丙烯酸树脂的合成研究多局限于在较低的反应温度下缓慢滴加(单体、溶剂、引发剂等)，再保温较长时间。这种方式直接得到的羟基丙烯酸树脂的品质往往不佳，产品包装前需要过滤处理。如CN104231148A公开的羟基丙烯酸树脂的制备方法为：在反应釜中预先加入一部分溶剂升温至回流温度，在不高于130℃的温度下滴加第一部分单体、链转移剂、引发剂的混合物2～5h，随后保温1～2h，滴加剩余的引发剂与溶剂0.5～1h，继续保温反应2～4h，最后降温至70℃以下过滤获得羟基丙烯酸树脂。CN102766263B公开的羟基丙烯酸树脂的制备方法为：主要成分为溶剂的混合物预先加入反应釜中，控制反应温度105～115℃滴加单体与催化剂3～4h，随后于100～120℃的条件下保温0.5～2h，升温至115～125℃，滴加催化剂后再保温4.5～6.5h，然后滴加含溶剂的混合液，保温1.5～2.5h，最后降温至75℃以下过滤得到羟基丙烯酸树脂。

在一定程度上升高反应温度利于降低聚合物的分子量并降低树脂的粘度从而获得固含量较高的羟基丙烯酸树脂，并且能够缩短反应时间。但升高反应温度后虽然能够缩短保温反应的时间，为避免反应失控，会控制滴加的速度，令滴加的时间延长。CN106084143B公开的一种低VOC(挥发性有机化合物)羟基丙烯酸树脂的制备工艺为：在高压反应釜内预先加入一部分含溶剂的混合液，升温至150～170℃，控制压力0.1～0.3MPa，稳定10～30min，滴加单体与引发剂的混合液3～6h，随后分两次滴加引发剂与溶剂的混合物，滴加完分别保温30～90min、3～5h，最后降温至70℃以下过滤获得羟基丙烯酸树脂。虽然利用高压反应釜在较高的温度下能够获得较高固含量的羟基丙烯酸树脂，但生产过程中由于反应釜容积较大，高温高压操作不仅危险性较高而且反应不易控制，获得羟基丙烯酸树脂往往也需要过滤处理。CN106009454B公开的一种高固低粘羟基丙烯酸树脂的制备方法为：一部分溶剂与单缩水甘油醚预先加到反应釜中，搅拌升温至140～180℃，滴加引发剂、链转移剂、单体的混合物3～6h，随后保温0.5～1h，再滴加剩余的引发剂与溶剂20～40min，继续保温反应1～2h得到羟基丙烯酸树脂，但其为了提高树脂的固含量在配方中添加了较多亲水性较强与降低粘度的物质，如单缩水甘油醚、叔碳酸乙烯酯、羟基低聚物，虽然所得的羟基丙烯酸树脂达到了高固低粘的效果，但增加了树脂原材料的成本，并且利用这种树脂制备的涂料漆膜较软、耐腐蚀性与耐水性较差。

虽然在羟基丙烯酸树脂的合成方法研究中对反应温度不断进行改进，调整滴加反应与保温反应的温度与时间，但最高反应温度未突破180℃，滴加反应与保温反应的时间整体较长，且从小规模实验到大规模工业化存在很大的放大效应，原因就是羟基丙烯酸树脂的合成过程放热，聚合单体经引发剂引发后反应比较剧烈，若反应温度过高，反应过程中产生的热量不能及时移出，轻则产品的品质降低，重则发生爆聚，高温高压操作时燃爆危险性较高，因此现有羟基丙烯酸树脂的生产难以实现高温反应。因此间歇釜式工艺存在操作过程繁琐、生产效率低，安全性差的问题。

实用新型内容

本申请提供了羟基丙烯酸树脂的连续生产装置。

该羟基丙烯酸树脂的连续生产装置包括：

混料单元，其包括能够对物料进行预混的多个混料器，所述混料单元包括物料进口和混合液出口；

物料输送系统，其包括为物料的连续输送提供动力的多个进料泵，所述物料输送系统包括混合液进口和混合液出口，所述物料输送系统的混合液进口连通于所述混料单元的混合液出口；

聚合反应单元，所述聚合反应单元能够接收经过混合的物料并反应生成羟基丙烯酸树脂，所述聚合反应单元包括混合液进口和树脂出口，所述聚合反应单元的混合液进口连通于所述物料输送系统的混合液出口；

接收单元，所述接收单元用以接收羟基丙烯酸树脂，所述接收单元包括树脂进口，所述接收单元的树脂进口连通于所述聚合反应单元的树脂出口；以及

换热系统，所述换热系统包括物料换热系统与反应控温系统。

在至少一个实施方式中，所述物料输送系统的进料泵的耐压上限不低于2MPa。

在至少一个实施方式中，所述聚合反应单元包括连续通道反应器，

所述连续通道反应器包括微通道反应器和管式反应器，

所述微通道反应器具有混合功能，

所述管式反应器包括管腔内有混合单元的静态混合器、管腔内不含混合单元的静态管式反应器以及管腔内有运动部件的动态管式反应器中的一种或多种。

在至少一个实施方式中，所述混料单元包括两个混合液出口，所述两个混合液出口连通于所述连续通道反应器前端的微通道反应器或静态混合器或动态管式反应器。

在至少一个实施方式中，所述混料单元包括三个混合液出口，

所述混料单元的两个所述混合液出口连通于位于所述连续通道反应器的前端的微通道反应器或静态混合器或动态管式反应器，

所述混料单元的另一个所述混合液出口连通于位于所述连续通道反应器中的微通道反应器或静态混合器或动态管式反应器，

所述聚合反应单元的树脂出口位于所述连续通道反应器的后端的管式反应器上。

在至少一个实施方式中，所述换热系统包括反应控温系统，所述聚合反应单元通过所述反应控温系统形成至少一个温区。

在至少一个实施方式中，所述物料换热系统能够对物料混合后的混合液进行预热以及能够对所述聚合反应单元产出的羟基丙烯酸树脂进行降温，

所述物料换热系统包括第一物料换热系统和第二物料换热系统，

所述第一物料换热系统包括热树脂进口、一级降温后树脂出口、第一混合液进口、预热后第一混合液出口；

所述第二物料换热系统包括第一级降温后树脂进口、第二级降温后树脂出口、第二混合液进口、预热后第二混合液出口。

在至少一个实施方式中，所述连续生产装置包括背压调节装置，

所述背压调节装置包括设置在所述第二物料换热系统的第二级降温后树脂出口与所述接收单元的树脂进口之间的压力调节阀和压力传感器，

所述聚合反应单元和所述换热系统的背压被控制为1～5MPa。

在至少一个实施方式中，所述连续生产装置包括超压安全联锁系统，所述超压安全联锁系统包括在所述物料输送系统中设置的压力传感器和流量传感器，并且/或者

所述连续生产装置包括超温安全联锁系统，所述超温安全联锁系统包括在所述聚合反应单元中设置的温度传感器。

在至少一个实施方式中，所述混料单元中的混料器为搅拌釜，所述换热系统的换热设备为间壁式换热器。

为了解决现有技术存在的问题，本申请提供了一种羟基丙烯酸树脂的连续生产装置，该连续生产装置使得可以通过采用高温的方法获得羟基丙烯酸树脂，耗时短、生产效率高、安全性高。

附图说明

图1示出了根据本申请实施方式的羟基丙烯酸树脂的连续生产装置的包含两个物料进口的示意图。

图2示出了根据本申请实施方式的羟基丙烯酸树脂的连续生产装置的包含三个物料进口的示意图。

附图标记说明

1混料单元；1-1第一混料器；1-2第二混料器；1-3第三混料器；

2物料输送系统；3聚合反应单元；4接收单元；5反应控温系统；

6-1第一物料换热系统；6-2第二物料换热系统。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

本申请提供了一种羟基丙烯酸树脂的连续生产装置(下面，有时简称“连续生产装置”)，如图1所示，该连续生产装置包含混料单元1、物料输送系统2、聚合反应单元3、接收单元4和换热系统。连续生产装置得到的羟基丙烯酸树脂的固含量可以为50～90％。

在至少一个实施方式中，混料单元1的混合液出口与物料输送系统2的混合液进口相连，物料输送系统2的混合液出口与聚合反应单元3的混合液进口相连，聚合反应单元3的树脂出口与接收单元4的树脂进口相连。

在本申请中，需要说明的是，除非有明确的规定或限定，各系统与单元之间的连接(连通)方式应做广义理解，例如，可以是直接管道连接，也可以是通过连接有管件阀门的管道连接，也可以是通过中间媒介间接连接，并且可以是固定连接，也可以是可拆卸连接。对于本领域的技术人员，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，混料单元1的作用是将常温下相互之间不发生反应的物料进行预混合，经物料输送系统2(将于后面介绍)输送至聚合反应单元3(将于后面介绍)。将预先不发生反应的物料先混合再输送，避免每种物料都得用一台泵输送的情况，可以减少进料泵的数量，从而达到节省设备投入成本的目的。

如图1所示，在本申请的一个实施方式中，混料单元1可以包括第一混料器1-1与第二混料器1-2，第一混料器1-1与第二混料器1-2分别用于完成第一混合液与第二混合液的混合。第一混合液可以包含单体与溶剂(可以理解，第一混合液中的单体可以包含全部单体或仅包含部分单体)或仅包含单体。第二混合液可以包含引发剂或包含引发剂和溶剂、或引发剂和单体、或引发剂、溶剂和单体。第一混料器1-1与第二混料器1-2优选搅拌釜。

如图2所示，在本申请的一个实施方式中，混料单元1还包含一个第三混料器1-3，第三混料器1-3用于第三混合液的混合，第三混合液可以包含溶剂、引发剂或者包含单体、溶剂、引发剂或仅包含引发剂，第三混料器1-3优选搅拌釜。

设置第三混料器1-3的作用是用于第三混合液的预混合，设置第三混合液的作用是为了区别于第一混合液和第二混合液，实现将物料分段输送至聚合反应单元3，以提高单体的转化率、降低树脂的粘度、在一定程度上避免反应集中放热，降低反应控温系统5(将于后面介绍)的工作负荷。

上述单体可以包括羟基单体、羧基单体、硬单体、软单体。羟基单体可以为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的一种或多种。羧基单体可以包括丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种。硬单体可以为苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸异冰片酯中的一种或多种。软单体可以为丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸月桂酯中的一种或多种。其中羟基单体的质量可以占总单体质量的12～40％，羧基单体的质量可以占总单体质量的0.1～3.8％，硬单体与软单体的质量可以均占总单体质量的20～60％。

在本申请中羟基单体的质量可以占总单体质量的12～40％，可保证羟基丙烯酸水分散体的羟值为60～155mgKOH/g，在此范围内漆膜的附着力与润湿分散性、化学及机械性能均较好。防止羟基单体过少造成羟基丙烯酸树脂与固化剂进行交联时出现阻隔断链，不易形成空间网状结构的情况；以及防止羟基单体过多，基团的交联密度的提高，羟基与异氰酸酯的接触也变得困难，并且体系中会有残留的羟基存在，从而降低漆膜的耐水性，也会增加固化剂的成本。

在本申请中羧基单体的质量占总单体质量的0.1～3.8％，可保证对应羟基丙烯酸树脂的酸值为1～25mgKOH/g，防止羧基单体用量过低，漆膜的附着力以及润湿分散性较差的情况发生；以及防止羧基单体用量过高，增大树脂的亲水性，降低漆膜的耐水性与贮存稳定性的情况。

本申请中采用的溶剂可以为丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、丙二醇一甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇乙醚乙酸酯、甲苯、二甲苯、100号溶剂油、醋酸丁酯、乙酸异丁酯、正丁醇、异丁醇中的一种或多种。对于固含量较高的用于制备羟基丙烯酸树脂水分散体的羟基丙烯酸树脂的生产优选沸点较低且具有亲水性与亲油性的溶剂，例如丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇一甲醚乙酸酯，目的是避免产品应用的过程中溶剂挥发过慢导致残留时间过长，影响产品的应用；对于溶剂型的羟基丙烯酸树脂优选相容性较好的甲苯、二甲苯与醋酸丁酯。

本申请采用的引发剂可以为二叔丁过氧化物、二叔戊基过氧化物、二异丙基过氧化物、过氧化乙酸叔丁酯、叔丁基过氧化异丙苯、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的至少一种，其半衰期为1min时的分解温度为160～200℃，目的是在反应温度下引发剂能够快速分解产生自由基，缩短链引发过程，获得分子链较短的聚合分子。

在至少一个实施方式中，第一混合液中单体与溶剂的质量比可以为45～89:0～20，第二混合液中引发剂与溶剂以及单体的质量比可以为1～5:0～30：0～20。整体上所述单体、所述溶剂和所述引发剂的质量比可以为45～89:10～50:1～5。

在本申请中，物料输送系统2的作用是实现物料的连续输送。由于物料在流动的过程中会产生一定的阻力，从而会产生一定的压力降；另外由于反应过程中温度较高，反应温度高于溶剂以及部分单体的沸点，为了防止物料汽化，需要提供一定的压力。因此，为了实现物料进入聚合反应单元3和接收单元4，物料输送系统2优选地至少包括两台有一定压力耐受范围的进料泵，进料泵的耐压上限不低于2MPa。以防止进料泵的耐压上限低于2MPa时，输送物料的过程中提供的动力有限，导致产品不能顺利进入接收单元4，或者由于整个连续生产装置的压力高于进料泵的压力上限而停止进料的情况。

常规的间歇釜式反应采用的多是将溶剂预先加入到反应釜中预热到一定温度，随后分多次滴加单体与引发剂，为保证反应可控以及产品品质，还会采用减慢滴加速度的“饥饿法”，以使单体中始终保持较高浓度的引发剂。但为了实现量产，一般工业化生产采用的反应釜的容积很大，虽然在搅拌形式上不断有改进，但在反应釜中始终存在混合不均匀、返混严重的现象，这就容易造成树脂聚合度相差较大、分子量分布较宽，最终得到的树脂产品的粘度较大、品质较差。

本申请对于羟基丙烯酸树脂的合成，经大量的实验研究，发现聚合单体与引发剂在反应前期可以设置一个强制传质的过程，目的是保证在高温下引发剂快速分解产生的自由基能够与单体均匀接触，令单体在反应通道内流动的过程中均匀地进行聚合反应，形成分子量较为集中的分子链，降低支链化程度。

在本申请中，换热系统包括物料换热系统与反应控温系统5，物料换热系统包括第一物料换热系统6-1与第二物料换热系统6-2，第一物料换热系统6-1用于实现羟基丙烯酸树脂的第一级降温以及第一混合液的预热，第二物料换热系统6-2用于实现羟基丙烯酸树脂的第二级降温以及第二混合液的预热。

在本申请中，聚合反应单元3可以为连续通道反应器，连续通道反应器可以采用微通道反应器与管式反应器的任意组合形式。根据本领域人员的常识升高反应温度能够加速引发剂的分解，从而提高单体发生聚合反应的速率并缩短聚合分子的分子量。因此凭借连续通道反应器优异的换热效果，可以将反应温度升高，实现高温反应，以缩短物料在反应器中的停留时间，提高树脂的品质。

管式反应器可以为静态管式反应器和/或动态管式反应器，静态管式反应器可以包含管腔内有混合单元的静态管式反应器(也称静态混合器)与管腔内不含混合单元的静态管式反应器，动态管式反应器为管腔内有运动部件的管式反应器。

在本申请的实施方式中，连续通道反应器的组合形式可以为：微通道反应器与静态管式反应器依次串联；微通道反应器与静态混合器依次串联；微通道反应器与动态管式反应器依次串联；静态混合器与静态管式反应器依次串联；动态管式反应器与静态管式反应器依次串联；微通道反应器、第一静态管式反应器、静态混合器与第二静态管式反应器依次串联；或者微通道反应器、第一静态管式反应器、动态管式反应器与第二静态管式反应器依次串联等。

本申请可以采用具有混合功能的微通道反应器或静态混合器或动态管式反应器作为连续通道反应器的前端反应器，令混合液在进入连续通道反应器的前端反应器后快速、均匀混合并反应。优选微通道反应器或静态混合器作为连续通道反应器的前端反应器，更优选微通道反应器作为连续通道反应器的前端反应器。为了实现羟基丙烯酸树脂的工业化量产并降低设备投入成本，优选管式反应器作为连续通道反应器的后端反应器。聚合反应单元3的混合液进口可以位于连续通道反应器的前端反应器上，聚合反应单元3的树脂出口可以位于连续通道反应器的后端反应器上。

在本申请的一个实施例中，第三混合液的进口可以位于连续通道反应器中具有混合功能的微通道反应器或静态混合器或动态管式反应器上。

本申请中涉及的微通道反应器与管式反应器在市面上均可以通过购买获得。根据本领域技术人员的常识，连续通道反应器具有优异的传质与传热效果，在化工生产领域已经得到实际应用，在本申请中可以根据羟基丙烯酸树脂的产量，通过模拟计算核算出反应过程中的放热量以及反应器的有效体积，从而在市面上选择适合的反应器。

本申请经过大量的实验研究发现采用连续式的生产方式在高温反应的条件下，在较短的反应时间内即可获得聚合度较低且分子量分布集中的羟基丙烯酸树脂。本申请采用的反应温度为160～230℃。若反应温度过低，为保证单体的转化率，物料在连续通道反应器的停留时间将延长，不仅生产效率降低，最终获得的羟基丙烯酸树脂的品质也较差。若反应温度过高，反应体系的压力较高、反应过程过于剧烈，对连续通道反应器的换热要求较为严格，反应不易控制，并且反应温度过高，树脂的支链化情况加剧，易产生凝胶，影响树脂的品质。

物料在聚合反应单元3的停留时间可以随反应温度进行调整，本申请采用的停留时间为1～20min。若停留时间过长，生成的羟基丙烯酸树脂在高温下会继续发生聚合反应，造成树脂分子链变长、分子量变大，最终获得的树脂粘度变大，从而影响树脂的使用；若停留时间过短，会造成单体残留较多，令树脂的固含量降低。

在本申请中，单体聚合在较高的温度下进行且单体聚合过程为放热过程，在较高的反应温度下聚合反应速率较快，反应放出的热量较多，因此可以通过反应控温系统5提供反应所需温度的同时及时移除反应热。本申请中采用的反应控温系统5对聚合反应单元3至少控制一个反应温区。

另外，由于聚合反应单元3的反应温度较高，经聚合反应单元流出的羟基丙烯酸树脂的温度较高，若通过外界降温系统直接对树脂进行降温，则能量不能得到充分利用。由于第一混合液中的主要成分为单体或单体与溶剂，升高温度不影响其稳定性，可以预热至较高的温度，而第二混合液中含有引发剂，若引发剂预热的温度较高则会造成引发剂分解，所以第二混合液的预热温度不宜太高。因此在本申请的一个实施例中，采用第一物料换热系统6-1同时实现热羟基丙烯酸树脂的第一级降温与第一混合液的预热，采用第二物料换热系统6-2同时实现经一级降温后的羟基丙烯酸树脂的二级降温与第二混合液的预热，从而实现对能量的综合利用，达到节能的效果。

第一物料换热系统6-1包括热树脂进口、第一级降温后树脂出口、第一混合液进口、预热后第一混合液出口。第二物料换热系统6-2包括第一级降温后树脂进口、第二级降温后树脂出口、第二混合液进口、预热后第二混合液出口。

物料换热系统可以采用间壁式换热器，优选管式换热器。树脂的进口与出口可以位于管式换热器管程的两端，混合液的进口与出口可以位于管式换热器壳程的两端。

自聚合反应单元3流出的热羟基丙烯酸树脂先进入第一物料换热系统6-1进行第一级降温，降温至约70～100℃，在此过程中第一混合液经第一物料换热系统6-1预热至约110～200℃。经一级降温后的羟基丙烯酸树脂进入第二物料换热系统6-2进行第二级降温，降温至约55～75℃，同时第二混合液经第二物料换热系统6-2预热至约70～100℃。

在本申请中，由于采用较高的反应温度，若在常压下进行反应，低沸点物质易发生汽化，造成物料的损失、物料比例失衡、影响产品的品质，也会对环境以及人的身体健康造成危害，因此本申请可以采用背压调节装置(图中未示出)对反应体系进行背压控制。可以在第二物料换热系统6-2的二级降温后树脂出口与接收单元4的连接管路上设置压力调节阀，通过压力传感器实时反馈系统的压力，可以实现对反应系统与物料换热系统的压力调控，在本申请中控制聚合反应单元3与物料换热系统的压力可以为1～5MPa。

接收单元4可以包括接收罐，与第二物料换热系统6-2的管程出口连通。

在本申请中，用于生产羟基丙烯酸树脂的连续生产装置中各系统与单元均可以与自动控制系统连接，进行自动化操作，可实现羟基丙烯酸树脂的连续自动化生产。在本申请中，连续生产装置中除设有流量、压力、温度的检测及控制装置外，还可以设置超压安全联锁系统和超温安全联锁系统。

超压安全联锁系统包括在物料输送系统2中设置的压力传感器和流量传感器。连续输送系统1的高压超过6MPa，低压低于0.1MPa，流量达到连续生产装置的处理量对应流量值的1.5倍，流量低于连续生产装置的处理量对应流量值的1/3中的任一情况发生时，超压安全联锁系统执行紧急停车，发出保护信号，关闭所述进料泵，对连续生产装置进行安全保护，避免危险扩散而造成重大损失。

超温安全联锁系统包括在聚合反应单元3中设置的温度传感器，反应单元4中的温度超过250℃时，超温安全联锁系统可以通过调节阀调节向所述反应单元4提供的换热介质用量，执行紧急停车，发出保护信号，关闭进料泵，对连续生产装置进行安全保护，避免危险扩散造成重大损失。

另外该连续生产装置可以设置四种工作模式，生产模式、清洗模式、试车模式与停机模式，均可以通过远程操作进行控制，极大提高了自动化与生产的安全性。

本申请中采用连续生产装置生产羟基丙烯酸树脂的一个实施例的具体步骤可以为：

步骤1：将待混合的单体、溶剂、引发剂分别送入混料单元1的混料器中预先混合，获得包含单体与溶剂的第一混合液与包含溶剂与引发剂的第二混合液。

步骤2：第一混合液与第二混合液通过物料输送系统2连续输送至物料换热系统6-1、6-2，混合液在物料换热系统6-1、6-2预热后进入聚合反应单元3，于160～230℃的温度下快速反应，停留时间1～20min，获得热羟基丙烯酸树脂；

步骤3：聚合反应单元3流出的热羟基丙烯酸树脂进入物料换热系统6-1、6-2经两级降温后进入接收单元4。

在本申请中需要说明的是生产羟基丙烯酸树脂的物料均可以采用工业级物料，均可商购获得；所采用的连续生产装置中的各个部件，例如管件、阀门、控制器、进料泵、微通道反应器、静态管式反应器、静态混合器、动态管式反应器、接收罐等均可从市场商购获得，但整个连续生产装置无法从市场商购获得，也不是本领域技术人员已知的。

下面结合间歇釜式生产羟基丙烯酸树脂的对比例和本申请的具体实施例对本申请作进一步详细的说明，本申请的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本申请的意义和范畴的前提下任何对本申请的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本申请的保护范围之内。

对比例：

在发明人已知最优釜式生产条件下生产羟基丙烯酸树脂，具体操作如下：向反应釜中加入15份(重量份，以下相同)二甲苯与20份醋酸丁酯，预热至120℃，滴加20.5份苯乙烯、16.1份甲基丙烯酸甲酯、17.6份丙烯酸丁酯、26.3份甲基丙烯酸异辛酯、8份丙烯酸羟丙酯、11份甲基丙烯酸羟乙酯、0.5份丙烯酸、1.5份二叔戊基过氧化物的混合液，维持反应温度150℃，于6个小时内滴加完毕，继续滴加5份二甲苯与1份二叔戊基过氧化物的混合液，于1小时滴加完毕，升温至160℃，继续保温3h后降温至70℃得到羟基丙烯酸树脂，测得树脂的固含量为59.5％，粘度为3400cP。

上述间歇釜式工艺的工业化生产过程中，为了实现每年5000吨的产能，需要设立两套10立方米的反应釜，每年间歇生产450个批次，操作繁琐，生产效率不高。

实施例1：

如图1所示，向第一混合器11中通入18.43份苯乙烯、14.58份丙烯酸甲酯、5.23份丙烯酸乙酯、6.05份甲基丙烯酸异辛酯、4.6份甲基丙烯酸羟乙酯、4份丙烯酸羟丙酯、0.14份丙烯酸、10份二甲苯、5份醋酸丁酯，混合均匀获得第一混合液，向第二混合器1-2中通入2份叔丁基过氧化异丙苯、10份二甲苯、20份醋酸丁酯，混合均匀获得第二混合液。

第一混合液经第一物料换热系统6-1预热至163℃，第二混合液经第二物料系统6-2预热至92℃，预热后的第一混合液与第二混合液由进料泵连续输送进入由微通道反应器与静态混合器依次串联的连续通道反应器中，于195℃、3.5MPa的条件下快速反应1min，获得热羟基丙烯酸树脂，热羟基丙烯酸树脂依次进入第一物料换热系统6-1(降温至98℃)与第二物料换热系统6-2降温至75℃后进入接收罐中。

所得羟基丙烯酸树脂的固含量为55％，酸值2mgKOH/g，羟值70mgKOH/g，粘度2000cP。

一套持液量为50L的连续通道反应器，年产量即可达到20000吨，相比于对比例中两套10立方米的反应釜生产效率提高3倍，节能24万大卡/h。

实施例2：

如图2所示，向第一混合器1-1中通入21.85份苯乙烯、14.88份甲基丙烯酸乙酯、7.31份丙烯酸异辛酯、9.78份甲基丙烯酸丁酯、11.4份丙烯酸羟丙酯、14份甲基丙烯酸羟乙酯、1.86份甲基丙烯酸，混合均匀获得第一混合液，向第二混合器1-2中通入3份二叔丁基过氧化物、15份丙二醇二甲醚，混合均匀获得第二混合液，向第三混合器1-3中通入1份二叔丁基过氧化物获得第三混合液。

第一混合液经第一物料换热系统6-1预热至200℃，第二混合液经第二物料系统6-2预热至70℃，预热后的第一混合液与第二混合液由进料泵连续输送，由微通道反应器的物料进口进入由微通道反应器、第一静态管式反应器、静态混合器与第二静态管式反应器依次串联而成的连续通道反应器中，其中微通道反应器、第一静态管式反应器、静态混合器由反应控温系统5控制温度为180℃，第二静态管式反应器由反应控温系统5控制温度为230℃。物料在连续通道反应器中连续流动混合的过程中于180℃、5MPa的条件下快速反应2min，随后反应物料与由静态混合器的物料进口进入连续通道反应器中的第三混合液继续反应1min，再于230℃、5MPa的条件下快速反应3min获得热羟基丙烯酸树脂，热羟基丙烯酸树脂依次进入第一物料换热系统6-1(降温至72℃)与第二物料换热系统6-2降温至65℃后进入接收罐中。

所得羟基丙烯酸树脂的固含量为85％，酸值15mgKOH/g，羟值135mgKOH/g，粘度5500cP。

根据实施例2的一套持液量为180L的连续通道反应器，年产量即可达到13000吨，相比于对比例中两套10立方米的反应釜生产效率提高1.6倍，节能15.5万大卡/h。

固含量的测定参照GB/T 1725-2007进行，粘度的测定采用NDJ-1型旋转式粘度计，参照GB/T 2794-2013进行，酸值的测定参照GB/T 2895-2008进行，羟值的测定参照GB/T12008.3-2009进行。

本申请具有以下有益效果：

1.本申请提供的羟基丙烯酸树脂的连续生产装置相比于现有间歇釜式生产不仅实现了连续自动化生产、获得质量稳定的羟基丙烯酸树脂，更显著提高了生产效率，另外连续自动化生产省去了间歇釜式工艺的投料与放料工序以及由于产品品质差或不稳定在收集产品前添加的过滤工序，简化了操作程序，远程精准控制令安全性更高，可实现固含量为50～90％的羟基丙烯酸树脂的连续生产。

2.本申请提供的羟基丙烯酸树脂的连续生产装置相比于现有工艺增加了物料换热系统，在对反应得到的热羟基丙烯酸树脂降温的过程中实现对混合液的预热，实现了能量的综合利用，相比于直接对羟基丙烯酸树脂降温减少了对能量的浪费。

以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种羟基丙烯酸树脂的连续生产装置，其特征在于，

所述连续生产装置包括：

混料单元，其包括能够对物料进行预混的多个混料器，所述混料单元包括物料进口和混合液出口；

物料输送系统，其包括为物料的连续输送提供动力的多个进料泵，所述物料输送系统包括混合液进口和混合液出口，所述物料输送系统的混合液进口连通于所述混料单元的混合液出口；

聚合反应单元，所述聚合反应单元能够接收经过混合的物料并反应生成羟基丙烯酸树脂，所述聚合反应单元包括混合液进口和树脂出口，所述聚合反应单元的混合液进口连通于所述物料输送系统的混合液出口；

接收单元，所述接收单元用以接收羟基丙烯酸树脂，所述接收单元包括树脂进口，所述接收单元的树脂进口连通于所述聚合反应单元的树脂出口；以及

换热系统，所述换热系统包括物料换热系统与反应控温系统。

2.根据权利要求1所述的连续生产装置，其特征在于，

所述物料输送系统的进料泵的耐压上限不低于2MPa。

3.根据权利要求1所述的连续生产装置，其特征在于，

所述聚合反应单元包括连续通道反应器，

所述连续通道反应器包括微通道反应器和管式反应器，

所述微通道反应器具有混合功能，

所述管式反应器包括管腔内有混合单元的静态混合器、管腔内不含混合单元的静态管式反应器以及管腔内有运动部件的动态管式反应器中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的连续生产装置，其特征在于，

所述混料单元包括两个混合液出口，所述两个混合液出口连通于所述连续通道反应器前端的微通道反应器或静态混合器或动态管式反应器。

5.根据权利要求3所述的连续生产装置，其特征在于，

所述混料单元包括三个混合液出口，

所述混料单元的两个所述混合液出口连通于位于所述连续通道反应器的前端的微通道反应器或静态混合器或动态管式反应器，

所述混料单元的另一个所述混合液出口连通于位于所述连续通道反应器中的微通道反应器或静态混合器或动态管式反应器，

所述聚合反应单元的树脂出口位于所述连续通道反应器的后端的管式反应器上。

6.根据权利要求1所述的连续生产装置，其特征在于，

所述换热系统包括反应控温系统，所述聚合反应单元通过所述反应控温系统形成至少一个温区。

7.根据权利要求1所述的连续生产装置，其特征在于，

所述物料换热系统能够对物料混合后的混合液进行预热以及能够对所述聚合反应单元产出的羟基丙烯酸树脂进行降温，

所述物料换热系统包括第一物料换热系统和第二物料换热系统，

所述第一物料换热系统包括热树脂进口、一级降温后树脂出口、第一混合液进口、预热后第一混合液出口；

所述第二物料换热系统包括第一级降温后树脂进口、第二级降温后树脂出口、第二混合液进口、预热后第二混合液出口。

8.根据权利要求7所述的连续生产装置，其特征在于，

所述连续生产装置包括背压调节装置，

所述背压调节装置包括设置在所述第二物料换热系统的第二级降温后树脂出口与所述接收单元的树脂进口之间的压力调节阀和压力传感器，

所述聚合反应单元和所述换热系统的背压被控制为1～5MPa。

9.根据权利要求1所述的连续生产装置，其特征在于，

所述连续生产装置包括超压安全联锁系统，所述超压安全联锁系统包括在所述物料输送系统中设置的压力传感器和流量传感器，并且/或者

所述连续生产装置包括超温安全联锁系统，所述超温安全联锁系统包括在所述聚合反应单元中设置的温度传感器。

10.根据权利要求1所述的连续生产装置，其特征在于，

所述混料单元中的混料器为搅拌釜，所述换热系统的换热设备为间壁式换热器。

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