CN217490862U - 一种连续流法生产聚苯乙烯的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种连续流法生产聚苯乙烯的装置，其包括配料工段设备、全混流式反应器设备、塔式反应器设备、脱挥工段设备、造粒工段设备和包装工段设备，全混流式反应器设备串联连接于塔式反应器设备，全混流式反应器设备包括至少2个聚合反应器，塔式反应器设备包括至少一个塔式反应器，末级聚合反应器罐底出料管通过管路连接于首级塔式反应器塔底进料管。本实用新型减少了机械搅拌设备和输送泵设备，减少投资成本，降低操作费用，工艺流程及控制方案简明、直接，实际运行安全可靠。

Description

一种连续流法生产聚苯乙烯的装置

技术领域

本实用新型涉及聚苯乙烯生产设备。

背景技术

目前国内、外的聚苯乙烯产品的生产根据产品牌号的差异，采用不同的配方和工艺操作参数，并采用不同的生产装置。大致来说，现有的聚苯乙烯生产工艺主要包括配料工段、预聚合工段、聚合工段、脱挥工段、真空工段、造粒工段和包装工段。具体如下：

1)配料工段：反应物料按需要进行配料、混合、溶解等。

2)预聚工段：反应物料通过进料预热器预热，并经过预聚合反应器继续升温并开始初步聚合反应。

3)聚合工段：反应物料通过多个全混流、平推流反应器，在一定的温度和压力下使苯乙烯物料达到一定的转化率，分子量分布在期望的最佳范围内。

4)脱挥工段：聚合工段生产的聚合物经预热后送入真空操作的两级脱挥器，将未聚合的苯乙烯和溶剂乙苯闪蒸分离出来。气相送至真空工段，液相聚合物送至造粒工段。

5)真空工段：真空系统为两级脱挥器提供必要的真空条件，并对脱挥工段闪蒸的苯乙烯和乙苯气相进行冷凝和回收。

6)造粒工段：来自脱辉工段的聚合物，在此送入水下切粒系统，经冷却、造粒、离心干燥、筛选后，由风送至包装工段。

7)包装工段：来自造粒工段的聚苯乙烯颗粒，送至料仓暂存，然后经包装机打包成袋贮存。

国内现有生产聚苯乙烯的装置存在生产流程较长，输送泵、搅拌器等电机设备数量多，投资成本大，操作成本高等缺陷。

现有生产聚苯乙烯(PS)的方法通常为本体聚合法，采用连续流法的聚合工艺流程。该聚合工艺流程包括多个串联排列的反应器，聚苯乙烯转化率经串联排列的反应器逐级提高。通常的反应器组合中，反应器类别包括搅拌式全混流反应器、平推流反应器(卧式、立式)等。这些反应器设备均需要设置机械搅拌器，每一级反应器可以设置多个、串联叠加，反应器出口设置输送泵提供输送动力，平推流反应器直径和长度受到搅拌器功率的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种减少了机械搅拌设备和输送泵设备，减少投资成本的改进的使用本体聚合法生产聚苯乙烯的反应装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种连续流法生产聚苯乙烯的装置，其特征在于包括：依次设置且通过管路连接的配料工段设备、全混流式反应器设备、塔式反应器设备、脱挥工段设备、造粒工段设备和包装工段设备，全混流式反应器设备串联连接于塔式反应器设备，全混流式反应器设备包括至少2个聚合反应器，塔式反应器设备包括至少一个塔式反应器，末级聚合反应器罐底出料管通过管路连接于首级塔式反应器塔底进料管。

作为一种优选方案，全混流式反应器设备包括串联连接的预聚合反应器和主聚合反应器。

作为优选方案，配料工段设备之前设有苯乙烯纯化器。

作为优选方案，末级聚合反应器与首级塔式反应器的连接管路上设有静态混合器。

作为优选方案，首级聚合反应器设备之前设有进料预热器。

作为优选方案，预聚合反应器罐顶和主聚合反应器罐顶分别通过管道连接反应冷凝器输入管，反应冷凝器的输出管接往真空工段设备。

本实用新型使用连续搅拌的全混流式聚合反应器和塔式反应器作为主要设备，前段为连续搅拌的全混流式反应器(CSTR)，后段为强化轴向混合和传热的塔式反应器。生产的聚苯乙烯产品包括通用型聚苯乙烯GPPS和高抗冲型聚苯乙烯HIPS。在满足生产不同牌号的聚苯乙烯需求的基础上，本实用新型减少了机械搅拌设备和输送泵设备，减少投资成本，降低操作费用。工艺流程及控制方案简明、直接，实际运行安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型采用连续流法生产苯乙烯的生产装置流程图。

其中1.苯乙烯纯化器，2.配料工段设备，3.进料预热器，4.预聚合反应器，6.主聚合反应器，7.反应冷凝器，8.静态混合器，9.塔式反应器，10.真空工段设备，11.脱挥工段设备，12.造粒工段设备，13.包装工段设备，14.导热油，15.添加剂，16.冷却水。

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型的一种连续流法生产聚苯乙烯的装置，包括了：依次设置且通过管路连接的苯乙烯纯化器1、配料工段设备2、进料预热器3、全混流式反应器设备、塔式反应器设备、脱挥工段设备11、造粒工段设备12和包装工段设备13，全混流式反应器设备位于塔式反应器设备上游且串联连接于塔式反应器设备。

全混流式反应器设备包括至少2个聚合反应器，采用串联或并联的方式连接。当设置2个聚合反应器采用串联连接的时候，首级及末级聚合反应器分别为预聚合反应器4和主聚合反应器6。物料从预聚合反应器4罐底出料管流出并泵送往主聚合反应器6罐顶进料管。聚合反应器罐内上部设置有搅拌器，下部设置聚合物输送泵。其搅拌器可以是多层桨叶式、涡轮式、锚式或螺带式等。聚合反应器壳体设有导热油/蒸汽外夹套。聚合反应器上部设置反应冷凝器7，回流到反应器。从反应冷凝器7出来的不凝汽被送往真空工段设备10。

当聚合反应器数量多于2个时，可以采用多级串联方式，也可以是同级反应器存在多个聚合反应器并联的方式。

塔式反应器设备位于全混流式反应器的下游，是一个或多个塔式反应器的串联叠加。在本实施例中为1个塔式反应器9。作为末级聚合反应器的主聚合反应器6，其罐底出料管流出的物料被送往静态混合器8，继而泵送往塔式反应器9的底部进料管。塔式反应器不设置机械搅拌器,只在进口处设置聚合物输送泵，减少了分段输送泵的数量。塔式反应器采用多段结构，可以根据需要灵活设置串联叠加的设备段数量，内部设置规整换热管束，通导热油，换热管束外部为聚合物流体空间。每段的换热管束均采用规整排布、盘结交叉，且每段之间交错组合，聚合物流体在换热管束外侧流动过程中，段内管束排布及段间交错组合可以强化传热及强化径向混合。在塔式反应器中，物料在进料泵推进作用下向前流动，不产生轴向返混。塔封头、塔壁位置设置温度、压力仪表测量口，可用于检测反应器内物料的运行状况。

塔式反应器9顶部出料管出来的物料被送往脱挥工段设备11。

本说明书所述的配料工段设备2、脱挥工段设备11、造粒工段设备12和包装工段设备13分别包括了各工段所需要的储罐及其附属设备，采用现有的设备并按照本领域的常规做法进行安装、连接即可实现配料、脱挥、造粒及包装等生产操作，在此不作赘述。

以下结合本实用新型的装置对连续流法生产聚苯乙烯进行进一步描述：

1)原料苯乙烯经过苯乙烯纯化器1去除TBC(阻聚剂)。生产HIPS产品时，需要送往配料工段设备2；

2)配好的物料进入进料预热器3，用导热油14加热到60～120℃；

3)物料进入预聚合反应器4，在搅拌器、温度控制系统和液位控制系统下进行预聚合，操作压力为40～50kPa，温度为110～135℃；

4)物料进入主聚合反应器6，在搅拌器、温度控制系统和液位控制系统下进行预聚合，操作压力为45～60kPa，温度为125～145℃；

5)物料通过静态混合器8，进入塔式反应器9，在各个塔段逐步推进，每个塔段按用导热油14控制温度。静态混合器8和各塔段的加料口可以作为添加剂15入口。塔式反应器为压力容器，带压操作，操作温度为130～170℃。

在实际生产过程中，根据生产需要，通过各个设备上的流量测量仪表、温度测量仪表、压力测量仪表，达到精确测量的目的，解决了不同牌号聚苯乙烯的各种工况需求，进而达到严格控制产品质量，简化流程，简化操作控制、减少投资、降低单耗的目的。

Claims (6)

1.一种连续流法生产聚苯乙烯的装置，其特征在于包括：依次设置且通过管路连接的配料工段设备、全混流式反应器设备、塔式反应器设备、脱挥工段设备、造粒工段设备和包装工段设备，全混流式反应器设备串联连接于塔式反应器设备，全混流式反应器设备包括至少2个聚合反应器，塔式反应器设备包括至少一个塔式反应器，末级聚合反应器罐底出料管通过管路连接于首级塔式反应器塔底进料管。

2.根据权利要求1所述的连续流法生产聚苯乙烯的装置，其特征在于：全混流式反应器设备包括串联连接的预聚合反应器和主聚合反应器。

3.根据权利要求1所述的连续流法生产聚苯乙烯的装置，其特征在于：配料工段设备之前设有苯乙烯纯化器。

4.根据权利要求1所述的连续流法生产聚苯乙烯的装置，其特征在于：末级聚合反应器与首级塔式反应器的连接管路上设有静态混合器。

5.根据权利要求1所述的连续流法生产聚苯乙烯的装置，其特征在于：首级聚合反应器设备之前设有进料预热器。

6.根据权利要求2所述的连续流法生产聚苯乙烯的装置，其特征在于：预聚合反应器罐顶和主聚合反应器罐顶分别通过管道连接反应冷凝器输入管，反应冷凝器的输出管接往真空工段设备。

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