本发明专利技术揭示了通过减少最终产物中残余单体的含量而纯化聚合的单乙烯基芳族化合物例如聚苯乙烯的方法和装置，所述方法和装置包括所用的与单乙烯基芳族化合物聚合反应器系统连接的热交换器和脱挥发器的组合。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总的来说涉及从聚合的单乙烯基芳族化合物中除去不需要的组分，更具体地说涉及在单乙烯基芳族化合物的聚合过程终了时(例如聚苯乙烯)去除挥发性物质，同时引入改进或优化主要的聚合物性质的供选择的方法。在聚合物工业中人们熟知可以用例如真空蒸馏和闪蒸脱挥发分的方法从刚聚合的单乙烯基芳族化合物中去除挥发物例如未反应的单体、二聚物和三聚物。真空过程使聚合物在低于大气压的条件下排出挥发性组份而闪蒸过程可以包括真空以及加热以进一步去除挥发物。除了真空和加热脱挥发分技术之外，现有技术中的另一种方法为用反萃剂例如蒸汽对挥发物进行“反萃取”。在美国专利3，311，676中Toekes叙述了使用一台预热器、一台热交换器和一个Toekes将其用作分相器的真空瓶对橡胶改性的聚苯乙烯进行脱挥发分。预热器将含有挥发物的聚苯乙烯材料加热至200至240℃，热交换器使材料在经受15至50mmHg的减压条件下维持其温度不变。热交换器由于与在5至100mmHg的压力下运行的分相器相连接而形成真空。Toekes叙述了该过程即在热交换器中产生一种泡沫并流入分相器，由此通过许多倍地增加材料的表面积而加速为去除挥发物。Toekes的装置和方法使挥发物的减少达到约0.5至1.5%(重量)，相当于挥发物水平为5000至15，000ppm。根据Toekes单体和EB(乙苯)水平降至“0.1%以下”，相当于1000ppm。在Newman等人的美国专利3，668，161中揭示了一种用于从聚合物中分离挥发物的方法，该方法包括使聚合物通过保持真空的第一闪蒸脱挥发分区并加热部份脱挥发份的组分，加入一种泡沫剂然后在减压下通过第二脱挥发分区以汽化和去除剩余的挥发性成份。根据该专利中的实施例用该方法脱挥发分的聚苯乙烯材料最终残余苯乙烯的量为2000ppm。在日期为1975年2月11日的美国专利3，865，672中，Met-zinger揭示了一种从聚合物溶液中去除挥发物的方法，在该方法中使用一个单级真空蒸发系统，其中聚合物溶液的温度沿流动方向增加。Metzinger主要针对含有丙烯腈或甲基丙烯腈的聚合物。在Met-zinger的方法中使用一台与一真空脱挥发分区相结合的逆流式热交换器。当聚合物通过脱挥发分区时，该逆流式热交换器使聚合物中的热量增加。更具体地说，Metzinger揭示了一台以下流式构型运行的立管束式热交换器，聚合物溶液从顶部加进去，在下流期间脱挥发分，然后在底部排出。同样地，在热交换器中保持的温度梯度从顶部至底部增加，这样当脱挥发分聚合物流经脱挥发分系统时，所受温度逐渐增加。根据Metzinger的方法，挥发物的含量减少至3000ppm。在日期为1975年12月23日的美国专利3，928，300中，Hag-berg揭示了一种通过使聚苯乙烯进入一台下向流动“落线式(falling strand)”脱挥发分器使聚苯乙烯脱挥发分的方法。一台落线式脱挥发器包括一台位于“闪蒸罐”上部的立型壳管式热交换器。该闪蒸罐有一个与它连通的蒸汽泵用以去除挥发物，这些挥发物从聚合物中闪蒸排出。该立型壳管式热交换器包括一系列固定在竖直取向的热交换器壳内的并联管。由于重力和由使闪蒸罐产生真空的真空泵造成的压力差使加热的聚合物流经这些管子。被加热的聚合物以线或细丝的形式流出热交换器的管子，然后由于来加热交换器的热和闪蒸罐中的低压的结合放出挥发物。线状聚合物落向锥形闪蒸罐的下端，经旋塞阀调节并流向接受罐(该接受罐也可用作第二个闪蒸罐)。Hagberg专利要求保护一种通过改变壳管式热交换器中管子的长度和直径控制聚合物中的挥发物的方法。经Hagberg方法处理后聚合物中残余的单体和低聚物的量在1000至110，000ppm之间。1976年6月29日公布的美国专利3，966，538(Hagberg)是上述Hagberg专利的一个分案。它要求保护的是设备而不是方法。在1981年10月13日公布的美国专利4，294，652中，Newman公布了几乎与上述Hagberg专利技术相同的设备和方法。在Newman专利技术和Hagberg专利技术之间唯一的差别在于通过在接受罐外面增加循环回流泵和二个加蒸汽导管的档板而稍微改进了Hagberg专利技术中低位接受罐，从而增加了在低位接受罐中的一些附加的蒸发作用。虽然Newman的专利中没有实际试运转的实施例，但Newman要求保护挥发后单体量少于大约100至500ppm。没有说明加工后聚合物中所含其他挥发物的数据。在1984年3月27日公布的美国专利4，439，601中Mc Curdy等公开了一种通过连续使用二个或更多个闪蒸器和使用非冷冻冷却方法冷凝从闪蒸区中分离出来的挥发物以除去大量加工的聚合物中的挥发物方法。为冷凝多级闪蒸中的挥发物所述的非冷冻冷却方法使用一种冷却剂，如经热交换器循环的水。每一个闪蒸器的工作压力比前一个闪蒸器要低。在Mc Curdy公布中没有给出加工后聚合物产品中残留的挥发物量的数值。1988年10月11日公布的美国专利4，777，210中Sosa公布了用于生产在苯乙烯基质中有分散的橡胶粒子的耐冲击聚苯乙烯的方法和设备。为精确控制溶液的粘度和生产所需的耐冲击聚苯乙烯产品该方法使用了预转化反应器。1989年8月15日公布的美国专利4，857，587中，Sosa等公开了通过从苯乙烯聚合区域的再循环液流中除去具有抑制作用的杂质而生产耐冲击聚苯乙烯的方法和设备。在1993年4月6日公布的美国专利5，200，476中Sosa公开了一种用于减少聚合过程中挥发物的系统。上述系统使用了按顺序布置的部分冷凝器、完全冷凝器、脱挥发器和过滤层。上述的三个Sosa等提出的专利的公告和说明书作为参考全部引入本申请。本专利技术揭示了一种聚合之后使单乙烯基芳族化合物脱挥发分的方法，该方法使用一组依次排列的多级热交换器和多级脱挥发器，不仅从聚合物中去除绝大部分挥发物而且能严格控制其它参数例如熔流指数和分子量分布。附图说明图1为本专利技术的热交换器/脱挥发分系统的示意图。在本专利技术中，揭示了与聚合系统(例如在上述作为参考而引入的Sosa等专利中所揭示的)一起使用的脱挥发分的方法和装置。在图1中揭示的本专利技术尤其适宜于与Sosa 210HIPS生产方法一起使用。在本申请的图1中，反应器R-1在本系统中表示为10。一般情况下，反应器R-1包括用于制造高冲击强度聚苯乙烯的一系列反应器中的最后一个反应器。然而，在本专利技术中，R-1可用作倒数第二个反应器通过将热交换器11的热输入调节至高到足以用作一个另外的聚合物反应器。热交换器11通过流送管与反应器R-1连接。应该注意较好的热交换器11为“上流”型的，在这类热交换器中加热的聚合物在容器的底端进入并向上流经壳管式热交换器经排出管111从容器顶部排出。来自热交换器11的聚合物流入一个位于流送管111另一端的下流型热交换器12。下流型热交换器12位于一个闪蒸脱挥发罐13(DV-1)内，其真空保持在约20Torr至约200Torr。在一个较好的实施例中，热交换器12，也被认作为脱挥发器预热器，保持运行温度约550°F，它包括一个直径约为一英寸且长度为5英寸的管子的壳管式热交换器。在该实例中，热交换器11的温度保持在300°F左右。聚合物离开脱挥发器预本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从新聚合的单乙烯基芳族化合物中去除挥发物的方法，所述方法包括下列步骤： 从单乙烯基芳族化合物聚合系统中取出产物流； 使所述产物流流经第一个热交换器并加热所述产物流； 使所述加热的产物流流经第二个热交换器并进入与所述第二个热交换器相连接的第一个真空脱挥发器； 部份脱挥发分的产物流从所述第一个脱挥发器流进在比所述第一个脱挥发器更高真空下运行的第二个真空脱挥发器； 脱挥发分的产物流从所述第二个脱挥发器中流出； 同时从所述真空脱挥发器中抽出挥发性组份。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JM索萨，RM斯凯茨，JN瓦格斯帕克，BP布莱克默，SW戴维斯，
申请(专利权)人：费纳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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