一种聚甲基丙烯酸甲酯生产装置和工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种聚甲基丙烯酸甲酯生产装置，包括有塔式反应器、冷凝器和回流罐，塔式反应器的侧线进口包括有自上而下间隔布置的三个进料口，各进料口分别连通有助剂加料管线，冷凝器的气相入口连通塔式反应器的气相出口；回流罐具有连通冷凝器液相出口的第一液相入口以及供反应单体进料的第二液相入口，具有供重组分排出的第一液相出口以及供轻组分排出的第二液相出口，该第一液相出口连通塔式反应器的回流入口和各进料口。本发明专利技术还公开了一种应用有上述聚甲基丙烯酸甲酯生产装置的聚甲基丙烯酸甲酯生产工艺。与现有技术相比，本发明专利技术的聚甲基丙烯酸甲酯生产装置能耗低且制得的产品光学性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种聚甲基丙烯酸甲酯生产装置和工艺
本专利技术涉及聚合物制备
，具体指一种聚甲基丙烯酸甲酯生产装置和工艺。
技术介绍
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主体与少量的丙烯酸酯类单体共聚而成的共聚物。具有良好的透光性、电绝缘性、耐酸碱性及耐热耐寒性。在光学材料领域及日常使用中具有十分广泛的应用，可应用于液晶导光板膜、光纤材料、LED材料等。对PMMA的光学性能而言，分子量分布是非常重要的参数，分子量分布指数越小，光在PMMA中的传输损耗越少，PMMA的透光性能就越好。现阶段的PMMA生产工艺中多采用自由基聚合，传统的自由基聚合方法包括溶液聚合、悬浮聚合和本体聚合，自由基聚合具有可聚合单体种类多、反应条件温和、易控制等优点，但同时自由基聚合存在着活性链自由基易于偶合或歧化终止问题，导致聚合产物分子量和分子量分布难以控制，所得到的PMMA往往分子量更宽，无法满足日益增长的高性能PMMA的需求。对于更窄分布和更具规整性的PMMA，则需要通过过程控制或活性聚合来获得，以下介绍了两种已公开的制备光学级PMMA的方法：专利申请号为CN200710043411.9(公布号为CN101338001A)的专利技术专利《光学级聚甲基丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺及所用设备》公开了一种光学级聚甲基丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺及所用设备，该工艺分为精制蒸馏、聚合反应、闪蒸脱挥和拉丝造粒四个步骤。通过蒸馏精制来去除单体的抑制剂及残留不纯物及水份；通过两级闪蒸脱挥脱除未反应单体、溶剂以及杂质；通过温度控制以及助剂的添加来实现PMMA分子量的可控，使制备得到的PMMA达到光学级要求。此PMMA生产工艺采用溶剂法，与传统悬浮聚合法相比，不需要引入悬浮剂或乳化剂，因此生产的产品不会受到添加剂的影响，但相较于本体聚合法增加了处理溶剂的步骤，且溶剂很难完全脱除，无法得到干燥的PMMA成品。此工艺能够有效脱除PMMA产品中的单体、助剂并回收利用，但聚合釜撤热能力较差，不易移除反应过程中的反应热，且使用多级脱挥装置，能源耗费大，成本高。专利申请号为CN201310101962.1(公布号为CN103130947B)的专利技术专利《光学级聚甲基丙烯酸甲酯的生产工艺》公开了一种光学级聚甲基丙烯酸甲酯的生产工艺，以连续本体聚合作为基础，采用两级全混釜反应器串联的工艺，通过调节共聚单体以及引发剂和链转移剂的添加量来控制聚合过程，最后得到光学级的PMMA产品。此专利公开的工艺简单方便，生产过程环保高效，适于大范围工业应用生产，使用了两级串联釜式反应器，能够有效控制不同反应阶段的反应条件，使整个聚合过程更加灵活，但无法避免过多单体和低聚物杂质混合在聚合物中，增加了后处理的负担，能源利用率较差，产品质量不高。可见，现有的工业化光学级PMMA生产工艺大部分采用了多级连续全混釜反应器串联的方式，此工艺实现了反应过程中不同阶段的空间分离，使反应不同阶段的反应停留时间、反应温度以及加料可控，使生产过程更加灵活，通过调节不同反应器中反应的温度、停留时间以及助剂的加入方式，进而调控整个聚合过程，可以得到不同特性的PMMA产品。但是釜式反应器具有以下缺点：第一，聚合反应在反应釜中进行，反应过程中无法及时脱除未反应的单体及一些低聚物杂质；第二，PMMA的聚合为放热反应，聚合过程中释放出大量的热量，而釜式反应器撤热困难，放热反应不易控制，造成反应体系温度不断上升，反应速率加快，反应体系黏度不断增加，出现凝胶效应，并且反应温度的升高也会加剧副反应，导致生成更多的二聚物等杂质，这不仅破坏了稳定的反应体系，还增加了后处理设备的负担，降低了能源利用率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能耗低且制得的产品光学性能好的聚甲基丙烯酸甲酯生产装置。本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种应用有上述聚甲基丙烯酸甲酯生产装置的聚甲基丙烯酸甲酯生产工艺。本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种聚甲基丙烯酸甲酯生产装置，其特征在于包括有：塔式反应器，侧线进口包括有自上而下间隔布置的第一进料口、第二进料口和第三进料口，该第一进料口、第二进料口和第三进料口分别连通有第一助剂加料管线、第二助剂加料管线和第三助剂加料管线，并将塔式反应器的内腔分为自上而下依次布置的侧线采出区、第一反应区、第二反应区和第三反应区，塔式反应器的上部具有与所述侧线采出区相贯通的气相出口、回流入口和侧线采出口，塔式反应器的下部具有与所述第三反应区相贯通的反应液出口；冷凝器，其气相入口连通所述塔式反应器的气相出口；以及回流罐，具有连通所述冷凝器液相出口的第一液相入口以及供反应单体进料的第二液相入口，具有供重组分排出的第一液相出口以及供轻组分排出的第二液相出口，所述的第一液相出口通过回流管线连通所述的回流入口，通过第一反应单体加料管线连通所述的第一进料口，通过第二反应单体加料管线连通所述的第二进料口，通过第三反应单体加料管线连通所述的第三进料口。为了保证塔式反应器内部物料的充分反应，所述的塔式反应器包括有塔体以及连接在该塔体底部的塔釜，所述的塔体内安装有多块自上而下交错布置的塔板。为了方便反应液在塔体内的移动，所述的塔板倾斜布置。为了对塔式反应器进行合理分区，所述的第一进料口、第二进料口和第三进料口分别位于所述塔体的中部、中下部和下部。为了保证侧线采出区口处杂质的脱除效果，所述的侧线采出口高于所述的第一进料口，且与该第一进料口之间的区域内至少具有三块塔板。为了方便调节反应单体和助剂送入到塔式反应器内的流量，从而控制每个反应区的单体转化率，所述的第一助剂加料管线上安装有能控制第一助剂加料管线流量的第一流量调节阀，所述的第二助剂加料管线上安装有能控制第二助剂加料管线流量的第二流量调节阀，所述的第三助剂加料管线上安装有能控制第三助剂加料管线流量的第三流量调节阀；所述的第一反应单体加料管线上安装有能控制第一反应单体加料管线流量的第四流量调节阀，所述的第二反应单体加料管线上安装有能控制第二反应单体加料管线流量的第五流量调节阀，所述的第三反应单体加料管线上安装有能控制第三反应单体加料管线流量的第六流量调节阀。为了方便反应单体和助剂充分混合，所述的第一助剂加料管线与第一反应单体加料管线至少有局部共用同一管线，所述的第二助剂加料管线和第二反应单体加料管线至少有局部共用同一管线，所述的第三助剂加料管线和第三反应单体加料管线至少有局部共用同一管线。为使侧线采出区和第一反应区有温度突变点，保证了进入反应器后的反应单体基本都向下流动参与聚合反应，保证侧线采出区达到更好的脱除效果，所述的第一反应单体加料管线上安装有能将第一反应单体加料管线的物料进行冷却的过冷器。为了进一步对产物进行提纯，还包括有用于将反应液中的残留单体脱除的脱挥挤出机，该脱挥挤出机的物料入口连通所述塔式反应器的反应液出口。为了方便物料的输送，所述的侧线采出口连通有中间产物采出管线，该中间产物采出管线上安装有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚甲基丙烯酸甲酯生产装置，其特征在于包括有：/n塔式反应器(1)，侧线进口包括有自上而下间隔布置的第一进料口(112)、第二进料口(113)和第三进料口(114)，该第一进料口(112)、第二进料口(113)和第三进料口(114)分别连通有第一助剂加料管线(13)、第二助剂加料管线(14)和第三助剂加料管线(15)，并将塔式反应器(1)的内腔分为自上而下依次布置的侧线采出区(10a)、第一反应区(10b)、第二反应区(10c)和第三反应区(10d)，塔式反应器(1)的上部具有与所述侧线采出区(10a)相贯通的气相出口(115)、回流入口(116)和侧线采出口(117)，塔式反应器(1)的下部具有与所述第三反应区(10d)相贯通的反应液出口(122)；/n冷凝器(2)，其气相入口连通所述塔式反应器(1)的气相出口(115)；以及/n回流罐(3)，具有连通所述冷凝器(2)液相出口的第一液相入口以及供反应单体进料的第二液相入口，具有供重组分排出的第一液相出口以及供轻组分排出的第二液相出口，所述的第一液相出口通过回流管线(31)连通所述的回流入口(116)，通过第一反应单体加料管线(32)连通所述的第一进料口(112)，通过第二反应单体加料管线(33)连通所述的第二进料口(113)，通过第三反应单体加料管线(34)连通所述的第三进料口(114)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种聚甲基丙烯酸甲酯生产装置，其特征在于包括有：
塔式反应器(1)，侧线进口包括有自上而下间隔布置的第一进料口(112)、第二进料口(113)和第三进料口(114)，该第一进料口(112)、第二进料口(113)和第三进料口(114)分别连通有第一助剂加料管线(13)、第二助剂加料管线(14)和第三助剂加料管线(15)，并将塔式反应器(1)的内腔分为自上而下依次布置的侧线采出区(10a)、第一反应区(10b)、第二反应区(10c)和第三反应区(10d)，塔式反应器(1)的上部具有与所述侧线采出区(10a)相贯通的气相出口(115)、回流入口(116)和侧线采出口(117)，塔式反应器(1)的下部具有与所述第三反应区(10d)相贯通的反应液出口(122)；
冷凝器(2)，其气相入口连通所述塔式反应器(1)的气相出口(115)；以及
回流罐(3)，具有连通所述冷凝器(2)液相出口的第一液相入口以及供反应单体进料的第二液相入口，具有供重组分排出的第一液相出口以及供轻组分排出的第二液相出口，所述的第一液相出口通过回流管线(31)连通所述的回流入口(116)，通过第一反应单体加料管线(32)连通所述的第一进料口(112)，通过第二反应单体加料管线(33)连通所述的第二进料口(113)，通过第三反应单体加料管线(34)连通所述的第三进料口(114)。


2.根据权利要求1所述的聚甲基丙烯酸甲酯生产装置，其特征在于：所述的塔式反应器(1)包括有塔体(11)以及连接在该塔体(11)底部的塔釜(12)，所述的塔体(11)内安装有多块自上而下交错布置的塔板(111)。


3.根据权利要求2所述的聚甲基丙烯酸甲酯生产装置，其特征在于：所述的塔板(111)倾斜布置。


4.根据权利要求2所述的聚甲基丙烯酸甲酯生产装置，其特征在于：所述的侧线采出口(117)高于所述的第一进料口(112)，且与该第一进料口(112)之间的区域内至少具有三块塔板(111)。


5.根据权利要求1所述的聚甲基丙烯酸甲酯生产装置，其特征在于：所述的第一助剂加料管线(13)上安装有能控制第一助剂加料管线(13)流量的第一流量调节阀(131)，所述的第二助剂加料管线(14)上安装有能控制第二助剂加料管线(14)流量的第二流量调节阀(141)，所述的第三助剂加料管线(15)上安装有能控制第三助剂加料管线(15)流量的第三流量调节阀(151)；
所述的第一反应单体加料管线(32)上安装有能控制第一反应单体加料管线(32)流量的第四流量调节阀(321)，所述的第二反应单体加料管线(33)上安装有能控制第二反应单体加料管线(33)流量的第五流量调节阀(331)，所述的第三反应单体加料管线(34)上安装有能控制第三反应单体加料...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小武，
申请(专利权)人：金聚合科技宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33