CN216473003U - 一种5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备。该设备包括苯乙烯原料与聚丁二烯橡胶配成的橡胶‑苯乙烯胶液配制和供应装置及通过管路依次连通的静态混合器、橡胶‑苯乙烯胶液预热器、预聚反应装置、后聚合反应装置、聚合物预热及两级脱挥装置、未反应单体回收装置、聚合物切粒干燥装置；该设备制备的改性的聚苯乙烯，具有良好的抗冲击强度性，维卡软化点在92‑106℃，常温下其拉伸强度为22‑45MPa，是一种韧性良好的热塑性材料。生产过程中不产生工艺废水，所有的原料均回收循环利用，产生的少量工艺废气通过冷凝及专用设备吸附处理后达标排放，能达到良好的环境友好和节能降耗的效果。

Description

一种5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备

技术领域

本实用新型涉及聚苯乙烯材料技术领域，具体为5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备。

背景技术

聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物。由于聚苯乙烯质硬、刚性好、易加工成型、尺寸稳定、绝缘等特点，再加上低廉的价格，广泛应用于轻工市场、包装、电气、玩具、建筑等行业。但通用聚苯乙烯也有不耐冲击的缺点，使其应用受到限制。为了使通用聚苯乙烯耐冲击，人们在其中引入了橡胶，即改性聚苯乙烯或抗冲聚苯乙烯(HIPS)。橡胶改性聚苯乙烯是对通用聚苯乙烯的改进，是由分散相橡胶和连续相聚苯乙烯(或基体)组成的两相体系。目前生产聚苯乙烯采用引发剂提升橡胶接枝苯乙烯生产高抗冲聚苯乙烯。根据实际的生产应用经验，引发剂技术生产的产品具有更好的光学性能、力学性能、耐温性能，并且可生产更低熔指的产品、提生产生产线产能、提高转化率、降低能耗。然而目前生产的聚苯乙烯抗冲性能和力学性能不足以满足工业上对高质量的改性聚苯乙烯产品的需求。为了解决这一问题，对新配方、新工艺、新技术的研发是非常有意义的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提高改性聚苯乙烯的抗冲性能和力学性能，提供一种5万吨级产能规模以上抗冲聚苯乙烯(HIPS)的生产设备。

上述实用新型目的是通过使用如下配方、设备以及工艺过程实现的：

一种5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备为，该设备包括苯乙烯原料与聚丁二烯橡胶配成的橡胶-苯乙烯胶液配制和供应装置及通过管路依次连通的静态混合器、胶液预热器、预聚反应装置、后聚合反应装置、聚合物预热及两级脱挥装置、未反应单体回收装置、聚合物切粒干燥装置；其中，橡胶-苯乙烯胶液预热器为双管程的列管式换热器，静态混合器与橡胶-苯乙烯胶液预热器之间设有胶液过滤器；预聚反应装置为两台CSTR反应釜串联的预聚反应釜，其中每台反应釜包括有对应的釜顶回流冷凝器、搅拌器及配套的聚合物输送泵，后级的预聚反应装置与苯乙烯后聚合反应装置相连；苯乙烯后聚合反应装置包括多台串联的带搅拌的平推流聚合反应釜，该平推流聚合反应釜分别设有搅拌器、热油循环温控系统和聚合物输送泵，后聚合反应装置最后一级平推流反应釜下部的聚合物输送泵与聚合物预热器及两级脱挥装置相连；聚合物预热器及两级脱挥装置包括聚合物预热器、一级脱挥釜和二级脱挥釜，其中一级脱挥釜和二级脱挥釜均设有聚合物输送泵，二级脱挥釜聚合物的输送泵出口管与聚合物切粒干燥装置相连；未反应单体回收装置包括脱挥回收冷凝器、回收液缓冲罐，并设有回收液管路返回连至预聚反应装置。

进一步的，橡胶-苯乙烯胶液预热器为列管内设置静态混合构件、系统带温度控制系统的双管程的管式换热器组合。

进一步的，预聚合反应装置用于加入处理好的橡胶浆液和相关助剂并在此进行预聚合反应，每台预聚反应器均设有外夹套、带有搅拌装置，其桨叶型式为多层四叶平桨、多层四叶斜桨、多层两叶平桨、多层两叶斜桨、多层三叶涡轮桨、锚式桨叶、螺带式桨叶、螺杆式桨叶或是以上搅拌桨叶型式的组合；釜式反应器的操作类型为全混流型式并设有釜顶回流冷凝器、物料输送泵、温度控制系统和液位控制系统。

进一步的，后聚合反应装置，包括多台结构相同且串联的平推流型式的反应釜；平推流型式的反应釜设有外夹套、内带有搅拌装置和内盘管，其桨叶型式为多层三叶平桨，并配套有多层热油循环冷却温度控制系统、聚合物输送泵和压力控制系统。优选的，平推流型式的反应釜选择4台。

进一步的，聚合物预热及两级脱挥装置是一台内列管带有静态混合构件的高粘度物料加热器并配有相应的温度控制系统的设备与两台串联的高温、高真空脱挥釜组成的单元操作装置；一级脱挥釜和二级脱挥釜是釜体下封头设置有高温热油加热的夹套、筒体外部焊有高温油外加热盘管的圆筒状容器；在其上侧部有熔体进料口，筒体上部安装有聚合物分布器与熔体进料口相接，脱挥釜能耐280℃高温和全真空的负压操作；釜底设有两个出料口与两台聚合物输送泵相连，用于在高温下向外输送聚合物熔体。

进一步的，聚合物分布器是一个一头封闭、上部开有溢料口，下部按工艺要求开有直径2.5mm、数量2000个、间隔2mm小孔的直径2500mm长度2100mm的长圆筒状圆柱体；分布器水平安装于脱挥釜上部。当聚合物通过此分布器时能分散成细条束状，垂直落到脱挥釜釜底。

进一步的，未反应单体回收装置是由一组列管式冷凝器、真空泵组及循环液罐及循环液泵组成的可抽真空、冷凝乙苯/苯乙烯、储存和输送循环液的单元操作装置，用以回用未反应的苯乙烯并将其加入到预聚合反应釜。

进一步的，聚合物切粒干燥装置是一组与相对应的切粒设施，其包括切粒机、水料输送槽、干燥器和振动筛及水循环系统，通过与聚合物泵的良好的匹配，将脱挥釜中由聚合物泵输出的熔体切割成尺寸大小适合包装、储存、运输的成品颗粒。

其生产的步骤为：将主原料苯乙烯单体与橡胶、白油、硬脂酸盐、引发剂等各类助剂及回收单体和补充乙苯按比例加入到预聚釜，在连续搅拌的情况下充分混合均匀并在预聚釜内于特定反应温度(80-130℃)下进行预聚反应达到一定的转化率后依次用泵输送到二聚、后聚反应釜组进行反应，整个聚合过程中预聚和二聚釜的反应热是通过每台釜上的釜顶回流冷凝器将反应热移走，并将反应温度控制在工艺所需的特定反应温度下从而得到特定要求的预聚合物。接着通过四台串联的反应釜将总转化率提高到80％以上，最后将反应物通过聚合物预热器加热至235℃以上后进入第一脱挥釜脱挥，在高温、高真空(<3kpa)下将大部分未反应的单体从反应物料中脱除。然后将一次脱挥的聚合物用泵输送到第二脱挥器再次脱挥，依然维持高温、高真空(<2kpa)，最终将物料中残留的挥发性有机物降到800ppm以下。

本实用新型相对于现有技术相比具有显著优点：

1、本实用新型的设备所得的高抗冲聚苯乙烯材料兼具良好的抗冲性能和抗拉强度；

2、本实用新型的设备所得的高抗冲聚苯乙烯材料具有良好的韧性和挤出加工性能，且凝胶点少、表观优良，用作高档的挤板材料；

3、本实用新型的设备所得的材料的残留单体低、低聚物和有色杂质含量少、无异味，产品可满足用于生产食品接触许可的制件；

4、本实用新型的设备所用的技术工艺所产生的废水、废气少，环保效果好；生产过程安全可控，危险性小。

附图说明

图1 5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯HIPS生产工艺、及设备框图。

图2 5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯HIPS生产工艺流程简图及设备简图。

1、苯乙烯预热器；2、第一预聚合反应釜；3、第一预聚釜釜顶回流冷凝器；4、第一预聚聚合物泵；5、第二预聚合反应釜；6、第二预聚釜釜顶回流冷凝器；7、第二预聚聚合物泵；8、平推流聚合反应釜；9、搅拌器；10、聚合物输送泵；11、聚合物预热器；12、聚合物分布器；13、一级脱挥釜；14、聚合物泵；15、二级脱挥釜；16、脱挥冷凝器；17、循环液罐；18、循环液泵；19、聚合物过滤器；20、切粒机；21、干燥器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明

本实用新型生产工艺设备及工艺流程分别见图1，图2。该装置工作过程详述如下，

步骤一、溶胶配制装置和胶液配置及处理：

苯乙烯与切碎的橡胶通过共混搅拌溶解在罐内以配成对应浓度的橡胶苯乙烯溶液；在溶胶罐内设置温控设施，控制胶液配制温度在合适的温度范围；配好的胶液存放在胶液储存罐，并在罐内循环溶解24小时后使用；无论是配胶输送、循环还是胶液输送均需要采用齿轮泵来输送胶液，如涉及到进料速度的控制要求的，可采用变频电机和变频器来控制流量。

步骤二、橡胶-苯乙烯溶液预热、预聚装置：

预热、预聚装置包括混合器、胶液预热器、胶液过滤器及两台串联的第一、第二预聚合反应器，其中混合器是一个带内部混合构件的管式静态混合器；胶液预热器是一个双管程的列管式换热器，胶液走管程、加热的热油走壳程，列管内设有混合构件以强化传热，同时预热器配有配套温度控制系统，确保精准地控制好进入第一预聚釜的胶液温度；胶液过滤器是采用200目滤袋的袋式过滤器，此种配置方式便于使加料系统的工作效果达到最佳化。预聚部分的装置是两台串联的、带搅拌的全混流反应釜，反应釜釜体和下封头设计有盘管用于加热、冷却反应过程，并配套有釜顶回流冷凝器和聚合物输送泵，釜顶冷凝器用于冷却聚合过程的反应物料，聚合物泵则是用于第一预聚釜向第二预聚釜输送物料或第二预聚釜向后聚合装置输送反应物料。

配好、合用的胶液原料与从回收装置返回的循环回收单体混合后进入静态混合器预混，再进入第一预聚釜(全混流反应釜)前预置的进料苯乙烯胶液预热器预热后通过胶液过滤器过滤后加入到预聚釜中，预热工序保证用于生产时升温的预聚釜进料的料液达到特定的温度(该温度既不能使胶液发生明显的聚合而产生胶液交联，但又要为预聚反应提供足够的热量)使得预聚釜的反应热加上胶液带入的热量恰好维持第一预聚釜正常反应时的恒定温度；预热器加热介质为系统返回的中温油或高温油，目的是保证预聚反应正常稳定进行；第一预聚釜的夹套在开车或生产时为使预聚釜达到恒定的反应温度而使用低温油和高温油加热为反应釜补充热量，第一预聚釜在反应正常后通常切断高温油并维持夹套温度在工艺要求的设定值；第一预聚釜的釜顶回流冷凝器正常生产时不使用，只是在超温的情况下用，使用时通过冷却水冷却反应釜中挥发进入冷凝器的苯乙烯蒸汽，并将冷凝液返回到预聚釜内达到移走反应热、控制预聚釜温度的目的；第一预聚釜开车时通常在聚合物泵夹套内、反应物输送管道的套管内通以高温油，一旦反应正常，高温热油切换成中温油，反应釜夹套则维持设定温度下的冷热油进料自动控制的状态；第一预聚釜带有特定型式的搅拌器，当达到工艺要求时启动搅拌器，维持反应釜的正常搅拌混合作用，并强化传热；生产过程中聚合物泵连续稳定地从预聚釜向后聚合反应装置送料并维持反应釜液位在设定的液位；在正常生产过程中各个进料组分按配方组分比例要求经精确计量后加入到预聚釜(各组分配方包括：苯乙烯进料、回收循环液进料、白油及其他各类添加剂和助剂)满足生产出特定性能的聚苯乙烯产品的要求。

第二预聚釜的夹套在开车或生产时为使预聚釜达到恒定的反应温度而设计，使用低温油和高温油加热为反应釜补充热量，第二预聚釜在反应正常后通常切断高温油、开启中温油，以维持夹套温度在工艺要求的设定值；第二预聚釜的釜顶回流冷凝器正常生产时是冷却第二预聚釜反应物、带走反应热的主要设备。使用时通过冷却水冷却反应釜中挥发进入冷凝器的苯乙烯蒸汽，并将冷凝液返回到预聚釜内达到带走反应热、控制预聚釜温度的目的；第二预聚釜开车时通常在聚合物泵夹套内、反应物输送管道的套管内通以高温油，一旦反应正常，高温热油切换成中温油，反应釜夹套则维持设定温度下的冷热油进料自动控制的状态；第二预聚釜带有特定型式的搅拌器，当达到工艺要求时启动搅拌器，维持反应釜的正常的搅拌混合作用，并强化传热；生产过程中聚合物泵连续稳定地从预聚釜向后聚合反应装置送料并维持反应釜液位在设定的液位。

步骤三、后聚合反应装置：

经过预聚合反应后的物料通过聚合物泵连续稳定地从预聚釜向后聚合反应装置送料，后聚合反应装置是4台串联的平推流型式的反应釜，该反应釜有外夹套、内带有搅拌装置和内盘管，其桨叶型式为多层三叶平桨，并配套有多层夹套、内盘管的冷、热油循环系统、温控系统、聚合物输送泵和压力控制系统，用于控制反应温度和物料输送。从预聚合装置的聚合物泵送过来的反应物先进入后聚合反应装置的第一台平推流反应釜，并依次从第一后聚合釜一直输送到第四后聚合釜。在开车前，第一到第四后聚合釜的物料输送管的热油保温套管、聚合物泵的夹套及加热油管、多层夹套、内盘管内都通以保温、加热用的高温热油，以保证聚合物能自由流动便于聚合物泵输送。在开车进料时，第一后聚合釜到第四后聚合釜在反应进料时保持聚合釜的物料输送管的热油保温套管、聚合物泵的夹套及加热油管内都通以保温、加热用的高温热油以保证聚合物能自由流动便于聚合物泵输送，同时在第一到第四后聚合釜的多层夹套、内盘管使用低温油和高温油控制反应釜夹套和釜内温度，控制其温度在工艺要求的设定值。一旦反应正常后，第一后聚合釜到第四后聚合釜在反应进料时保持聚合釜的物料输送管的热油保温套管、聚合物泵的夹套及加热油管内都通以保温、加热用的高温热油切换成中温油，反应釜夹套、内盘管则通过温控系统控制自动控制冷热油进料控制釜内的温度；第一后聚合釜到第四后聚合釜带有特定型式的搅拌器，当达到工艺要求时启动搅拌器，维持反应釜的正常的搅拌混合作用，并强化传热；生产过程中第一后聚合釜的聚合物泵连续稳定地从第一后聚合釜向第二后供料，第二后聚合釜的聚合物泵连续稳定地从第二后聚合釜向第三后供料，第三后聚合釜的聚合物泵连续稳定地从第三后聚合釜向第四后供料，聚合反应装置的第四后聚合釜的聚合物泵连续稳定地向脱挥装置供料。整个反应物输送过程中四台反应釜均是满釜操作，并通过自动控制系统来控制前三台聚合物泵的输送能力和各台反应釜的操作压力，第四台反应釜的输送速度来控制后反应装置的物料进出流量。维持反应系统的负荷。

步骤四、聚合物预热脱挥装置：

反应物从后聚合装置的第四后聚合釜聚合物泵输出，通过管道送入聚合物脱挥装置。从第四后聚合釜聚合物泵到聚合物脱挥装置的管线是采用热油保温的夹套管，管道的套管内内通以中/高温热油(开车时通高温油，正常运转后切换到中温油)；送入聚合物脱挥装置的物料先进入聚合物预热器预热，聚合物预热器采用的是一个单管程的列管式换热器，加热热油走壳程物料走管程，列管内设有强化传热的混合构件用来强化传热效果，预热器两端封头上设有夹套，夹套通以热油以增强加热效果；聚合物在聚合物预热器的列管内被壳程的高温热油加热到足以自由流动的状态后再进入第一脱挥釜。

第一脱挥釜的筒体外壁设有高温热油加热、保温的盘管，下封头上设有热油加热、保温用的夹套。在聚合物从预热器进入第一脱挥釜时通过一个在脱挥釜内内置的聚合物分布器将聚合物分散成细料条，使聚合物中的挥发性单体和有机物能在高温和高真空下容易地脱除。第一脱挥釜设有两台聚合物泵往第二脱挥釜输送聚合物熔体，聚合物泵的夹套、加热油管以及从第一脱挥釜到第二脱挥釜的物料输送管的热油保温套管内都通以保温、加热用的高温热油。

第二脱挥釜的筒体外壁设有高温热油加热、保温的盘管，下封头上设有热油加热、保温用的夹套。聚合物从第一脱挥釜送入到第二脱挥釜时有两台聚合物泵送料，送到第二脱挥釜时通过两个入口分别进入两个内置在脱挥釜内的聚合物分布器将聚合物分散成细料条，使聚合物中的挥发性单体和有机物在高温和高真空下能容易地脱除。第二脱挥釜设有两台聚合物泵往下游造粒装置的两台切粒机输送聚合物熔体，聚合物泵的夹套及加热油管、聚合物过滤器的热油加热夹套、模头挤出模板加热夹套以及从第二脱挥釜到造粒装置的物料输送管的热油保温套管内都通以保温、加热用的高温热油。

聚合物脱挥装置设有两套独立的热油循环系统。一套是给聚合物预热器的单独供油的热油循环控制系统为预热器的壳程供油并进行温控；一套是给聚合物预热器的封头的夹套、两台脱挥釜的夹套和盘管、聚合物输送管线套管、聚合物泵夹套、聚合物过滤器、下游切粒机模头挤出模板加热夹套等设备供热油的热油循环控制系统为这些设备提供特定温度的热油。

步骤五、将熔体制成成品粒料：

造粒装置是由专业切粒机厂家提供的成套设备，匹配与该聚苯乙烯生产线产能相适应的两台切粒机对接第二脱挥釜的两台聚合物泵输出的聚合物，将熔体制成成品粒料。

本实用新型具体一项产品所用配方如下：

A、苯乙烯：纯度大于99.9％，无色透明液体，用量0.910。

B、工业白油：闪点大于240℃，无色透明液体，用量0.015。

C、内外润滑剂：硬脂酸锌、硬脂酸酰胺，2种外观为白色的颗粒或粉末，纯度大于99.8％，生产中根据需要按比例复合使用，总用量为0.005。

D、抗氧剂：BHT、Irganox1076，生产中根据需要采使用这2种按比例复合使用，用量0.005。

E、聚丁二烯橡胶：用量0.060。

F、紫外线吸收剂和光稳定剂：Tinuvin328、Tinuvin622，生产中根据需要采使用2种按比例复合使用，添加量0.0005。

G、有机过氧化物引发剂：1、1二叔丁基过氧基-3、3、5三甲基环己烷；叔丁基过氧化壬酸酯。通常根据条件用这2种引发剂按比例复合使用，添加量0.005。

H、乙苯：纯度>99.9％，添加量为0.06。

上述5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯制备过程

步骤一、橡胶苯乙烯的制作与使用：

新鲜苯乙烯与用切胶机切碎的橡胶加入橡胶配置罐一起搅拌溶解，在配置罐内配成浓度8％的橡胶苯乙烯溶液，并控制胶液在溶胶罐内配置时和在储胶罐内存放时通过温控设施，控制胶液配制温度在35℃以下的温度的范围。配好的胶液存放在胶液储存罐，在罐内循环溶解24小时后采用齿轮泵将输胶液按14吨/小时的流量输送到预热、预聚装置，进料流量的控制采用变频控制的齿轮泵和流量计组成的控制系统实现。

步骤二、第一预聚反应：

将按比例各物料组分(预热过的橡胶苯乙烯溶液、白油、硬脂酸盐、抗氧剂、稳定剂、稀释剂乙苯以及过氧化物引发剂等)连续稳定地加入到到第一预聚釜，在施加充分、强力的搅拌(轴功率3kw/m³)，使之混合均匀的情况下，控制进料温度、反应釜的夹套和封头的热油温度控制预聚釜内的温度在110℃、压力为380mmHg及稳定液位的条件下反应，反应23小时后完成初步预聚反应，并通过聚合物输送泵将反应物料连续、稳定地加入到预聚装置的第二预聚反应釜。

步骤三、第二预聚反应：

从第一预聚釜输送过来的反应物连续稳定地加入到到第一预聚釜，在施加充分、强力的搅拌(轴功率3kw/m³)，使之混合均匀的情况下，控制进料温度、反应釜的夹套和封头的热油温度控制预聚釜内的温度在135℃、压力为400mmHg及稳定液位的条件下反应，多余的反应热通过釜顶回流冷凝器将热量移去。反应物在此反应3小时后完成预聚反应，然后通过聚合物输送泵将反应物料连续、稳定地加入到后聚合聚装置的第一台平推流聚合反应釜。

步骤四、后聚合反应：

从第二预聚釜的聚合物泵输送出来的物料进入到后聚合装置，进入后聚合聚装置的第一台平推流聚合反应釜的物料在强力的搅拌(轴功率3kw/m³)下，通过两段夹套的冷却油和釜内盘管的冷却油将反应热移去，控制反应温度在145℃、操作压力为20Kpa、反应釜满釜的条件下进行聚合反应。反应1小时后完成后聚合反应的第一后聚合反应，并通过聚合物输送泵将原料连续、稳定地加入到后聚合装置的下一级反应釜(第二后聚合釜)，此时物料的粘度约为15000CP。

从后聚合装置第一后聚合釜的聚合物泵输送出来的物料进入到后聚合装置的第二后聚合釜，进入后聚合聚装置的第二台平推流聚合反应釜的物料在强力的搅拌(轴功率4kw/m³)下，通过两段夹套的冷却油和釜内盘管的冷却油将反应热移去，控制反应温度在150℃、操作压力为30Kpa、反应釜满釜的条件下进行聚合反应。反应1小时后完成后聚合反应的第二后聚合反应，并通过聚合物输送泵将原料连续、稳定地加入到后聚合装置的下一级反应釜(第三后聚合釜)，此时物料的粘度约为50000CP。

从后聚合装置第二后聚合釜的聚合物泵输送出来的物料进入到后聚合装置的第三后聚合釜，进入后聚合聚装置的第三台平推流聚合反应釜的物料在强力的搅拌(轴功率5kw/m³)下，通过两段夹套的冷却油和釜内盘管的冷却油将反应热移去，控制反应温度在160℃、操作压力为40Kpa、反应釜满釜的条件下进行聚合反应。反应1小时后完成后聚合反应的第三后聚合反应，并通过聚合物输送泵将原料连续、稳定地加入到后聚合装置的下一级反应釜(第四后聚合釜)，此时物料的粘度约为150000CP。

从后聚合装置第三后聚合釜的聚合物泵输送出来的物料进入到后聚合装置的第四后聚合釜，进入后聚合聚装置的第四台平推流聚合反应釜的物料在强力的搅拌(轴功率6kw/m³)下，通过两段夹套的冷却油和釜内盘管的冷却油将反应热移去，控制反应温度在170℃、操作压力为50Kpa、反应釜满釜的条件下进行聚合反应。反应1小时后完成后聚合反应的第三后聚合反应，并通过聚合物输送泵将原料连续、稳定地加入到脱挥装置的聚合物预热器中。

此时反应物料中的含固量达到77％，粘度达到250000cp，反应物料通过聚合物输送泵连续、稳定地从后聚合装置的第四后聚反应釜中输出，进入到反应物料预热器中。在反应物料预热器中，通过列管中强化传热的内构件，在高温导热油的加热下，将物料从 170℃的反应温度加热到230℃的脱挥温度再进入第一级脱挥釜进行脱挥。

步骤五、一级高温真空脱除单体：

来自于预热器的反应物，进入一级脱挥釜入料温度为230℃，釜内控制压力在2.5Pa。物料在此进行高温、低压闪蒸，95％以上未反应的苯乙烯单体和溶剂及挥发性的有机物在此一级脱挥釜蒸发，并被真空泵抽入回收系统，冷凝收集。此时因闪蒸使物料溶剂脱除且物料的温度下降了10℃，导致物料的粘度上升到600000cp,为保证物料温度不至于下降太多而使粘度上升太多，脱挥釜外部和底部封头采用高温热油加热保温，维持聚合物的物料在230℃之间，使之具有一定的流动性并能达到良好的挥发物脱除效果。经过一级高温真空脱单后，所得聚合物物料的残留可挥发溶剂含量降到1.25％左右，温度降到225℃，粘度上升到600000cp。接着将此物料通过聚合物泵送到二级脱挥釜，进行二级高温真空脱单。

步骤六、二级高温真空脱除单体：

来自于一级脱单釜的聚合物物料，进入二级脱单釜入料温度为230℃，在此釜内控制压力在1.5Pa以下。物料在此进行高温、低压闪蒸，剩余的95％的未反应的苯乙烯单体和惰性稀释剂及挥发性的有机物在此二级脱单釜进一步脱除，并被真空泵抽入回收系统，冷凝收集。此时因二次闪蒸使物料溶剂脱除且物料的温度下降5℃，导致物料的粘度上升到1200000cp,为避免物料粘度上升过高，脱挥釜外部和底部封头采用高温热油保温加热，维持聚合物的物料在225℃，使之保持一定的流动性并能达到良好的挥发物脱除效果。经过二级高温真空脱单后，所得聚合物物料的残留可挥发溶剂含量降到0.08％以下，温度维持225℃，粘度上升到1500000cp。将此物料通过聚合物泵送到造粒机进行造粒并获得成品。

采用该工艺和配比所得橡胶改性的高抗冲聚苯乙烯，具有良好的抗冲性、韧性性，常温下其拉伸强度为27.9Mpa，是一种热塑性材料。其主要成分为主要成分为

式中n为聚合度，其范围在600-7000不等，随产品的种类不同而不同；除了该主要成份外，尚含有6％的聚丁二烯橡胶、1.5％的白油、0.5％的硬脂酸盐类的添加剂以及少量的(总计800ppm以下)单体等的有机残留物，分子结构中含少量的特种结构由橡胶包裹苯乙烯的胶粒和大量被橡胶接枝的聚丁二烯橡胶颗粒，并且在大分子的间隙形成终止裂纹的颗粒和形成银纹颗粒，这些微粒能大量地吸收冲击能，使材料相比于其他工艺生产方法所得的产品具有一定的抗冲性能。

通过对上述配方的产品的熔指测试、表面光泽和色泽测试以及力学性能测试，证明该工艺和配方所得的产品具良好力学、光学及应用特性。测试结果如下：

一、产品热性能测试报告

负荷变形温度试验报告

二、产品力学性能：

三、产品光学性能：

四、产品的抗冲强度：

五、产品的熔指：

所得产品的熔融指数为：4.1g/10min。

Claims (8)

1.一种5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备，其特征在于，

该设备包括橡胶-苯乙烯胶液配制和供应的装置及通过管路依次连通的静态混合器、苯乙烯预热器、预聚合反应装置、后聚合反应装置、聚合物预热及两级脱挥装置、未反应单体回收装置、聚合物切粒干燥装置；其中，苯乙烯预热器为双管程的列管式换热器，预聚合反应装置为两台CSTR反应釜串联的预聚反应系统，其中每台反应釜包括有对应的釜顶回流冷凝器、搅拌器及配套的聚合物输送泵，预聚合反应装置与后级的苯乙烯后聚合反应装置相连；苯乙烯后聚合反应装置包括多台串联的带搅拌的平推流聚合反应釜，该平推流聚合反应釜分别设有搅拌系统、热油循环温控系统和聚合物输送泵，后聚合反应装置最后一级平推流反应釜下部的聚合物输送泵与聚合物预热器及两级脱挥装置相连；聚合物预热及两级脱挥装置包括聚合物预热器、一级脱挥釜和二级脱挥釜，其中一级脱挥釜和二级脱挥釜均设有聚合物输送泵，二级脱挥釜聚合物的输送泵出口管与聚合物切粒干燥装置相连；未反应单体回收装置包括脱挥回收冷凝器、回收液缓冲罐，并设有回收液管路返回连至预聚合反应装置。

2.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备，其特征在于，苯乙烯单体预热器为列管内设置静态混合构件、系统带温度控制系统的双管程的管式换热器组合。

3.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备，其特征在于，所述的预聚合反应装置用于进行预聚合反应，每台预聚反应器均设有外夹套、带有搅拌装置，其桨叶型式为多层四叶平桨、多层四叶斜桨、多层两叶平桨、多层两叶斜桨、多层三叶涡轮桨、锚式桨叶、螺带式桨叶、螺杆式桨叶或是以上搅拌桨叶型式的组合；预聚釜为釜式反应器，其操作类型为全混流型式并设有釜顶回流冷凝器、物料输送泵、温度控制系统和液位控制系统。

4.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备，其特征在于，后聚合反应装置，包括多台结构相同且串联的平推流型式的反应器；平推流型式的反应器设有外夹套、内带有搅拌装置和内盘管，其桨叶型式为多层三叶平桨，并配套有多层热油循环冷却温度控制系统、聚合物输送泵和压力控制系统。

5.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备，其特征在于，聚合物预热及两级脱挥装置是一台内列管带有静态混合构件的高粘度物料加热器并配有相应的温度控制系统的设备与两台串联的高温、高真空脱挥釜组成的单元操作装置；一级脱挥釜和二级脱挥釜是釜体下封头设置有高温热油加热的夹套、筒体外部焊有高温油外加热盘管的圆筒状容器；在其上侧部有熔体进料口，筒体上部安装有聚合物分布器与熔体进料口相接，脱挥釜能耐280℃高温和全真空的负压操作；釜底设有两个出料口与两台聚合物输送泵相连，用于在高温下向外输送聚合物熔体。

6.如权利要求5所述的5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备，其特征在于，聚合物分布器是一个一头封闭、上部开有溢料口，下部按工艺要求开有直径2.5mm、数量2000个、间隔2mm小孔的直径2500mm长度2100mm的长圆筒状圆柱体；分布器水平安装于脱挥釜上部；当聚合物通过此分布器时能分散成细条束状，垂直落到脱挥釜釜底。

7.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备，其特征在于，未反应单体回收装置是由一组列管式冷凝器、真空泵组及循环液罐及输送泵组成的可抽真空、冷凝乙苯/苯乙烯、储存和输送循环液的单元操作装置，用以回用未反应的苯乙烯并将其加入到预聚反应釜。

8.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备，其特征在于，聚合物切粒干燥装置包括水下切粒机、水料输送槽、干燥机和振动筛及水循环系统，通过与聚合物泵匹配，将脱挥釜中由聚合物泵输出的熔体切割成尺寸大小适合包装、储存、运输的成品颗粒。

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