CN220531584U - 一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备 - Google Patents
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Abstract
本发实用新型开了一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备，属于聚苯乙烯生产设备技术领域，包括储存罐，输送泵一通过管线与苯乙烯处理器连接，进料预热器通过管线与脱氧槽连接，脱氧槽通过管线与输送泵二连接，输送泵二通过管线与预聚釜连接，预聚釜通过管线与助剂进料装置连接，平推流反应器组通过管线与脱挥预热器连接，脱挥预热器通过管线与脱挥装置连接，脱挥装置通过管线与冷凝器连接，冷凝器通过管线与真空泵组连接，冷凝器通过另一侧管线与输送泵四连接，输送泵四通过管线与进料预热器连接。解决了现有设备生产耐紫外线老化和耐黄变性能的聚苯乙烯过程繁杂、耗时以及耐紫外线老化和耐黄变时间不够久的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型属于聚苯乙烯生产设备技术领域，具体涉及一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备。
背景技术
PS塑料在氧气存在下受热分解也易降解。对下游终端用户而言，PS塑料分子量不易看见，只有在应用中才能发现最终产品的降解。典型的宏观表现有：变色、形成凝胶、机械强度损失、流动性增强或粘度降低。但是，工业聚合物生产出来以后马上会发生一定程度的降解，其发生在聚合物使用周期的不同阶段；聚合物脱挥阶段、PS树脂的储存和运输、终端产品的制造、最终使用环境等。在实际生产过程中，即使工况环境中缺乏氧气，但是在苯乙烯储存和聚合过程中也会引入一些含氧基团，通常氧气随苯乙烯单体以溶解氧气或氧化态杂质的形式进入密闭工艺，其也可以在聚合过程中加入的有机过氧化物中得到。如果从大气中得到氧气就会发生比上述描述更多的降解。如果没有额外的氧气存在，PS塑料会经历一个几乎纯热降解过程即开链或解聚，在这种情况下形成了苯乙烯单体。在接近300℃时，有多达40％的聚苯乙烯分子会转化成苯乙烯单体。在氧气环境下升高温度，聚合物会降解形成聚合物过氧基，其反过来会形成聚合物氢过氧化物和量外的聚合物自由基。然后，聚合物自由基又和氧结合形成后另一个过氧自由基，在终止之前，这个过程会重复很多次。分子量降低的主要原因是发生在氢过氧化物基团处的链断裂。而现有技术多采用本体聚合法和悬浮聚合法，其主要通过苯乙烯和助剂混合聚合，生产聚苯乙烯，如将苯乙烯、润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、引发剂和链转移剂等物料按比例称取好进行聚合反应，使其能达到耐紫外线老化和耐黄变性能，但是其存在以下不足：
1.如使用助剂聚合，使材料避免受紫外线和近紫外区高能量光子对大分子链结构的破坏，从而使材料具好的耐紫外光的稳定性，但是随着其与有氧高温环境的接触，其助剂中的成分还是会遭到破坏，使其降解，不能长时间耐紫外线。
2.现有技术通过添加抗氧化剂和光稳定剂，以除去材料中的氧化物，达到聚苯乙烯抗老化的目的，但在实际生产中，原材料中会带入很多空气，虽然除去了材料中的氧化物，但是混入聚合反应容器内的氧气却没有被去除，且抗氧化剂稳定性差、效率低，因此抗老化性能也并不稳定，只能消除在短期光照的条件下出现泛黄、变色的情况。
3.现有技术虽然在脱挥单元中对挥发的苯乙烯乙苯等进行回收，但是回收后没有及时得到利用，使得生产效率得不到提高。
4.现有设备通过多种助剂与苯乙烯配比再通过预聚釜和平推流反应器进行聚合反应以达到耐老化、耐黄变性能，但是其要经过多级反应，且添加助剂过多，需要的反应次数、温度调控的度数、次数、及范围等流程特别复杂，时间长、效率低。
实用新型内容
发明目的：本实用新型的目的是提供一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备，以解决现有设备生产耐紫外线老化和耐黄变性能的聚苯乙烯过程繁杂、耗时以及耐紫外线老化和耐黄变时间不够久的技术问题。
一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备，包括储存罐，其特征在于：所述储存罐通过管线与输送泵一连接，所述输送泵一通过管线与苯乙烯处理器连接，储存罐内的苯乙烯通过输送泵一进入苯乙烯处理器内，所述苯乙烯处理器内设有三氧化二铝，苯乙烯中的TBC阻聚剂被吸收，以达到提高透苯的透光率及其光学性能，所述苯乙烯处理器通过管线与进料预热器连接，脱除TBC阻聚剂的苯乙烯进入进料预热器内，所述进料预热器通过管线与脱氧槽连接，苯乙烯在进料预热器内预热后进入脱氧槽，脱氧槽内通入的蒸汽反向冲向下落的苯乙烯，使得苯乙烯温度饱和，分离出氧气，所述脱氧槽通过管线与输送泵二连接，所述输送泵二通过管线与预聚釜连接，通过输送泵二将脱氧后的苯乙烯送入预聚釜内，所述预聚釜通过管线与助剂进料装置连接，通过向预聚釜内添加助剂，使得一部分苯乙烯产生自由基与另一部分苯乙烯分子聚合生产聚苯乙烯，所述预聚釜通过管线与输送泵三连接，所述输送泵三通过管线与平推流反应器组连接，预聚合的苯乙烯及部分聚苯乙烯通过输送泵三进入平推流反应器组内，继续反应并平推流动，进入脱挥预热器内被预热，所述平推流反应器组通过管线与脱挥预热器连接，所述脱挥预热器通过管线与脱挥装置连接，脱灰装置是一种脱除聚合物中小分子物质的设备，使聚合物中的聚苯乙烯留下，而未反应的苯乙烯挥发被真空泵抽走，所述脱挥装置通过管线与冷凝器连接，所述冷凝器通过管线与真空泵组连接，挥发的苯乙烯经过冷凝器被冷凝后留在冷凝器内，所述冷凝器通过另一侧管线与输送泵四连接，所述输送泵四通过管线与进料预热器连接，冷凝器内冷凝的苯乙烯返回进料预热器内，所述脱氧槽通过管线与真空泵组连接，脱氧槽内分离出的氧气被真空泵抽走，所述预聚釜通过管线与冷凝器上的管线连接，使得预聚釜内发生聚合反应过程中有机过氧化物受热分解产生的氧气以及部分挥发的苯乙烯进入冷凝器与脱挥装置连接的管线内，一起随着脱挥装置内的发挥的苯乙烯进入冷凝器内，氧气被抽走，而挥发的苯乙烯冷凝成液态留在冷凝器内重新进入进料预热器内。
进一步的，所述苯乙烯处理器为两个且皆通过管线与输送泵一和进料预热器连接，平时运行时处于一开一备，当更换内部填料时可进行切换。
进一步的，所述助剂进料装置包括蓝料助剂罐、引发剂助剂罐和白油助剂罐，蓝料助剂罐内装有蓝料，用来改变聚苯乙烯的光学性能，提高其透明度，引发剂助剂罐内装有引发剂，使得部分苯乙烯产生自由基，白油罐内装有白油，有助于聚苯乙烯生产的润滑性，所述蓝料助剂罐通过管线与输送泵五连接，所述引发剂助剂罐通过管线与输送泵六连接，所述白油助剂罐通过管线与输送泵七连接，所述输送泵五、输送泵六和输送泵七分别通过管线与预聚釜连接，分别通过输送泵五、输送泵六和输送泵七将蓝料、引发剂和白油输送进入预聚釜内。
进一步的，所述平推流反应器组包括4个平推流反应器，所述4个平推流反应器以及预聚釜之间通过管线串联，所述平推流反应器通过管线与脱挥预热器连接，从左到右每一个平推流反应器控制的温度分别为130℃、145℃、155℃和165℃，通过4个平推流反应器使得反应更充分，且通过温度逐级提高，使得反应更效率更高。
进一步的，所述脱挥装置包括脱挥器一和脱挥器二，所述脱挥器一通过管线与脱挥预热器连接，所述脱挥器一通过管线与输送泵八连接，所述输送泵八通过管线与脱挥器二连接，所述脱挥器二通过管线与输送泵九连接，所述脱挥器一和脱挥器二均通过管线与冷凝器连接，从聚合反应出来的熔体通过管线送入脱挥预热器，将聚合物从165℃加热到225-240℃，通过分布器将聚合物送脱挥器一，在高真空下脱去大部分的未反应的苯乙烯及其他一些低挥发物，得到聚苯乙烯。经过第脱挥器一脱挥后的聚苯乙烯中仍含有0.5％～1％的残留挥发的苯乙烯，再脱挥器二进一步脱挥，使聚苯乙烯熔体中的残留苯乙烯单体降至300ppm或更低。
进一步的，所述脱氧槽内设有雨淋管，苯乙烯通过雨淋管落出，与蒸汽接触面积更大，能更快效率的脱除苯乙烯中的氧气。
进一步的，所述预聚釜顶部设有电机，所述预聚釜内设有搅拌杆，所述搅拌杆上设有搅拌叶，所述搅拌杆与电机的输出轴连接，通过电机的输出轴带动搅拌杆转动，搅拌杆带动搅拌叶转动，对苯乙烯及其内的助剂进行搅拌，加速器聚合反应。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、通过将苯乙烯原料脱除TBC阻聚剂后，经进料预热器预热后进入脱氧槽脱氧，使得苯乙烯在聚合前脱除苯乙烯中的溶解氧，氧气被真空泵组抽走，后再进入预聚釜中在聚合过程中，利用预聚釜内加热条件，使得有机过氧化物分解出氧气，被同一台真空泵组抽走，使苯乙烯在聚合前和聚合过程中，从苯乙烯中去除氧气，进而使得聚苯乙烯在紫外线照射下既不易分解也不易降解，既提高耐紫外线老化，又提高耐黄变性能，操作简单，无需依靠配方增加抗老化、耐黄变等多种助剂以及多种助剂带来的多种反应、温度调控等繁杂流程，且结构稳定，相对于助剂，耐老化和耐黄变时间更长。
2、进入脱挥装置脱挥时，脱挥的苯乙烯通过真空泵组进入冷凝器内被回收后从新送入进料预热器内，实现了及时的回收循环与原材料的苯乙烯混合使用，避免了资源的浪费，且这部分回收的苯乙烯已经脱除了TBC阻聚剂，不再需要再次进入苯乙烯处理器中。
3、预聚釜中被真空泵组抽走的氧气中还夹带的一些挥发的苯乙烯通过冷凝器与脱挥装置之间的管线一起随着脱挥装置内的发挥的苯乙烯进入冷凝器内被冷凝收集，也进入了进料预热器内，既实现了聚合过程中氧气的去除，也收集了预聚釜内挥发的苯乙烯，防止了预聚釜内苯乙烯的流失浪费。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
附图：1储存罐，2输送泵一，3苯乙烯处理器，4进料预热器，5脱氧槽，6输送泵二，7预聚釜，8输送泵三，9脱挥预热器，10冷凝器，11真空泵组，12输送泵四，13蓝料助剂罐，14引发剂助剂罐，15白油助剂罐，16输送泵五，17输送泵六，18输送泵七，19平推流反应器，20脱挥器一，21脱挥器二，22输送泵八，23输送泵九，24雨淋管，25电机，26搅拌杆，27搅拌叶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例
如图1所示：
一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备，包括储存罐1，其特征在于：所述储存罐1通过管线与输送泵一2连接，所述输送泵一2通过管线与苯乙烯处理器3连接，所述苯乙烯处理器3内设有三氧化二铝，所述苯乙烯处理器3通过管线与进料预热器4连接，所述进料预热器4通过管线与脱氧槽5连接，所述脱氧槽5通过管线与输送泵二6连接，所述输送泵二6通过管线与预聚釜7连接，所述预聚釜7通过管线与助剂进料装置连接，所述预聚釜7通过管线与输送泵三8连接，所述输送泵三8通过管线与平推流反应器组连接，所述平推流反应器组通过管线与脱挥预热器9连接，所述脱挥预热器9通过管线与脱挥装置连接，所述脱挥装置通过管线与冷凝器10连接，所述冷凝器10通过管线与真空泵组11连接，所述冷凝器10通过另一侧管线与输送泵四12连接，所述输送泵四12通过管线与进料预热器4连接，所述脱氧槽5通过管线与真空泵组11连接，所述预聚釜7通过管线与冷凝器10上的管线连接。
进一步的，所述苯乙烯处理器3为两个且皆通过管线与输送泵一2和进料预热器4连接。
进一步的，所述助剂进料装置包括蓝料助剂罐13、引发剂助剂罐14和白油助剂罐15，所述蓝料助剂罐13通过管线与输送泵五16连接，所述引发剂助剂罐14通过管线与输送泵六17连接，所述白油助剂罐15通过管线与输送泵七18连接，所述输送泵五16、输送泵六17和输送泵七18分别通过管线与预聚釜7连接。
进一步的，所述平推流反应器组包括4个平推流反应器19，所述4个平推流反应器19以及预聚釜7之间通过管线串联，所述平推流反应器19通过管线与脱挥预热器9连接。
进一步的，所述脱挥装置包括脱挥器一20和脱挥器二21，所述脱挥器一20通过管线与脱挥预热器9连接，所述脱挥器一20通过管线与输送泵八22连接，所述输送泵八22通过管线与脱挥器二21连接，所述脱挥器二21通过管线与输送泵九23连接，所述脱挥器一20和脱挥器二21均通过管线与冷凝器10连接。
进一步的，所述脱氧槽5内设有雨淋管24。
进一步的，所述预聚釜7顶部设有电机25，所述预聚釜7内设有搅拌杆26，所述搅拌杆26上设有搅拌叶27，所述搅拌杆26与电机25的输出轴连接。
本实用新型的使用方法如下：
脱除TBC：来自储存罐1的苯乙烯通过输送泵一2进入装有三氧化二铝的苯乙烯处理器3，吸收苯乙烯中含有的TBC阻聚剂。
脱氧槽单元：从储存罐1来的苯乙烯经过苯乙烯处理器3脱除阻聚剂TBC后和来自冷凝器10的苯乙烯汇合进入进料预热器4预热，通过脱氧槽5脱氧，经过真空泵组11的抽真空脱除出苯乙烯原料内的游离氧。
预聚合单元：从脱氧槽5来的苯乙烯通过输送泵二6进入预聚釜7内进行预聚合，通过输送泵五16、输送泵六17和输送泵七18将蓝料助剂罐13、引发剂助剂罐14和白油助剂罐15内的蓝料、引发剂和白油输送进预聚釜7内，引发剂使得一部分苯乙烯产生自由基与另一部分苯乙烯聚合，预聚合过程中控制预聚釜7的温度在120-130℃之间、压力在400mmHgA左右，同时预聚釜7中有机过氧化物受热分解出氧气以及预聚釜7中夹带的一些挥发的苯乙烯，被真空泵组11抽入冷凝器10内冷凝，氧气被真空泵组11抽走，而冷凝后的苯乙烯通过输送泵四12进入进料预热器4内。
聚合单元：经过预聚釜7预聚以后的苯乙烯反应物料通过输送泵三8将物料依次分别送入到后面4台串联平推流反应器19内，控制反应温度依次为130℃、145℃、155℃、165℃，通过平推流反应器19内的反应、平推流动生成聚苯乙烯。
脱挥单元：从聚合反应出来的熔体通过管道送入脱挥预热器9将聚合物从165℃加热到225-240℃，然后再进入脱挥器一20内，通过输送泵22再进入脱挥器二21内，在高真空下脱挥器一20和脱挥器二21内的挥发的苯乙烯进入冷凝10器内被冷凝成液态留在冷凝器10内，使得脱挥器一20和脱挥器二21脱去大部分的未反应的苯乙烯及其他一些低挥发物，然后再通过输送泵四12输送进进料预热器4内，而脱挥器二21内的聚苯乙烯经输送泵九23输送入切粒设备中进行切粒。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备，包括储存罐(1)，其特征在于：所述储存罐(1)通过管线与输送泵一(2)连接，所述输送泵一(2)通过管线与苯乙烯处理器(3)连接，所述苯乙烯处理器(3)内设有三氧化二铝，所述苯乙烯处理器(3)通过管线与进料预热器(4)连接，所述进料预热器(4)通过管线与脱氧槽(5)连接，所述脱氧槽(5)通过管线与输送泵二(6)连接，所述输送泵二(6)通过管线与预聚釜(7)连接，所述预聚釜(7)通过管线与助剂进料装置连接，所述预聚釜(7)通过管线与输送泵三(8)连接，所述输送泵三(8)通过管线与平推流反应器组连接，所述平推流反应器组通过管线与脱挥预热器(9)连接，所述脱挥预热器(9)通过管线与脱挥装置连接，所述脱挥装置通过管线与冷凝器(10)连接，所述冷凝器(10)通过管线与真空泵组(11)连接，所述冷凝器(10)通过另一侧管线与输送泵四(12)连接，所述输送泵四(12)通过管线与进料预热器(4)连接，所述脱氧槽(5)通过管线与真空泵组(11)连接，所述预聚釜(7)通过管线与冷凝器(10)上的管线连接。
2.根据权利要求1所述一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备，其特征在于：所述苯乙烯处理器(3)为两个且皆通过管线与输送泵一(2)和进料预热器(4)连接。
3.根据权利要求1所述一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备，其特征在于：所述助剂进料装置包括蓝料助剂罐(13)、引发剂助剂罐(14)和白油助剂罐(15)，所述蓝料助剂罐(13)通过管线与输送泵五(16)连接，所述引发剂助剂罐(14)通过管线与输送泵六(17)连接，所述白油助剂罐(15)通过管线与输送泵七(18)连接，所述输送泵五(16)、输送泵六(17)和输送泵七(18)分别通过管线与预聚釜(7)连接。
4.根据权利要求1所述一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备，其特征在于：所述平推流反应器组包括4个平推流反应器(19)，所述4个平推流反应器(19)以及预聚釜(7)之间通过管线串联，所述平推流反应器(19)通过管线与脱挥预热器(9)连接。
5.根据权利要求1所述一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备，其特征在于：所述脱挥装置包括脱挥器一(20)和脱挥器二(21)，所述脱挥器一(20)通过管线与脱挥预热器(9)连接，所述脱挥器一(20)通过管线与输送泵八(22)连接，所述输送泵八(22)通过管线与脱挥器二(21)连接，所述脱挥器二(21)通过管线与输送泵九(23)连接，所述脱挥器一(20)和脱挥器二(21)均通过管线与冷凝器(10)连接。
6.根据权利要求1所述一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备，其特征在于：所述脱氧槽(5)内设有雨淋管(24)。
7.根据权利要求1所述一种生产耐紫外线和耐黄变性能聚苯乙烯设备，其特征在于：所述预聚釜(7)顶部设有电机(25)，所述预聚釜(7)内设有搅拌杆(26)，所述搅拌杆(26)上设有搅拌叶(27)，所述搅拌杆(26)与电机(25)的输出轴连接。
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