一种5万吨级产能规模以上的透明聚苯乙烯及其生产设备、工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种5万吨级产能规模以上的透明聚苯乙烯及其生产设备、工艺。本发明专利技术获得的透明聚苯乙烯产品的主要成分为

【技术实现步骤摘要】
一种5万吨级产能规模以上的透明聚苯乙烯及其生产设备、工艺
本专利技术涉及聚苯乙烯材料
，具体说是一种5万吨级产能规模以上的透明聚苯乙烯及其生产设备、工艺。
技术介绍
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。目前生产聚苯乙烯采用引发剂提升聚合速率及调节聚合物分子量分布以生产高品质聚苯乙烯。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。透明聚苯乙烯用于电视机、液晶显示器的导光板、扩散板的制作，大型透明广告板的挤出应用及高强度、耐温要求的大型冰箱内件注塑料等高端的应用。这些应用对聚苯乙烯材料的耐温性能、力学性能、光学性能提出了较高的要求，目前生产的聚苯乙烯透明度和力学性能不能满足工业上对高质量的透明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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于实现量产兼具良好光学性能和优异力学性能的聚苯乙烯，提供一种5万吨级产能规模以上的透明聚苯乙烯及其生产设备、工艺。上述专利技术的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的透明聚苯乙烯(GPPS)，该聚苯乙烯具体配方如下：A、苯乙烯：纯度大于99.9％，无色透明液体，用量0.960-0.990。B、工业白油：闪点大于240度，无色透明液体，用量0.001-0.040。C、内外润滑剂：石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸酰胺、油酸酰胺等，外观为白色的颗粒或粉末，纯度大于99.8％，用量为0.001-0.005。D、抗氧剂：BHT、Irganox1076、Irganox1010、Irganox1330等，用量0.0001-0.010。E、油溶性蓝色颜料(紫罗兰色)：用量10-50ppm。F、紫外线吸收剂和光稳定剂：Tinuvin327、TinuvinUVP、Tinuvin320、Tinuvin328、Tinuvin770、Tinuvin622，添加量：0.0001-0.005。G、有机过氧化物引发剂：叔丁基过氧化苯甲酸酯；叔丁基过氧化特戊酸酯；1、1二叔丁基过氧基-3、3、5三甲基环己烷；1、1二叔丁基过氧基-环己烷；叔丁基过氧化壬酸酯等，添加量0.0001-0.005。H、乙苯：纯度>99.9％，添加量0.001-0.09。用于上述透明聚苯乙烯制备的5万吨级产能规模以上的透明聚苯乙烯生产设备，该设备包括与苯乙烯原料进料管路连通的TBC脱除器及通过管路依次相连的苯乙烯进料预热与预聚反应装置、苯乙烯后聚合反应装置、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，苯乙烯预热与预聚反应装置包括进料预热器和预聚釜、预聚釜釜顶回流冷凝器、预聚聚合物输送泵，并与苯乙烯后聚合反应装置相连；上述TBC脱除器与进料预热器之间设有进料过滤器，此外，预聚釜还连接有脱水罐、切水罐及热油循环泵；苯乙烯后聚合反应装置包括两台串联的具有搅拌功能的第一后聚合釜和第二后聚合釜，并且每台后聚合釜分别设置有第一、第二后聚合釜釜顶回流冷凝器和第一、第二后聚聚合物输送泵，其中，后级的第二后聚合釜上的第二后聚聚合物输送泵与聚合物预热器相连；聚合物预热及两级脱挥装置包括依次相连的聚合物预热器、第一脱挥釜和第二脱挥釜，其中，第一脱挥釜和第二脱挥釜均设置有聚合物输送泵，第二脱挥釜的聚合物输送泵的出口管线与聚合物切粒干燥装置相连，此外，第一、第二脱挥釜与未反应单体回收装置相连，聚合物切粒干燥装置与聚合物预热及两级脱挥装置之间设置有聚合物过滤器；未反应单体回收装置包括脱挥冷凝器、循环液罐，并设有回收液管线将回收液返回至苯乙烯进料预热与预聚反应装置中。进一步的，苯乙烯进料的TBC脱除器为两头带椭圆封头的金属圆筒状金属容器，内设支撑板，侧面开有装卸孔用于填充或卸载活性氧化铝，在两头设有物料的进出口，用于液体物料进出。进一步的，苯乙烯预热与预聚反应装置包括一台带温度控制系统的一双管程的管式苯乙烯进料预热器和对应用管道相连的预聚釜(一台CSTR釜式反应器)；该预聚釜为釜式反应器并设有外夹套、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型式桨叶的组合；釜式反应器的操作类型为全混流型式并设置有釜顶回流冷凝器、物料输送泵、温控系统和液位控制系统。进一步的，后聚合反应装置为两台用管道相串联的全混流型式的釜式反应器；全混流型式的釜式反应器有外夹套、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型式桨叶的组合，并配套有釜顶回流冷凝器、物料输送泵、温度控制系统和液位控制系统。进一步的，聚合物预热设施为配有相应的温度控制系统的、带有内插混合元件的适合高粘度物料加热的列管加热器，及由第一脱挥釜、第二脱挥釜两台串联的组成的脱挥单元的操作装置；高温、高真空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℃高温和高真空的负压操作；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；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特定直径、数量、间隔小孔的长圆筒状的圆柱体，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很好分散成细条束状，垂直落到脱挥釜釜底；具体为开有直径2mm、数量2000个、间隔2mm小圆孔的直径250mm长度2000mm长的圆筒状圆柱体。进一步的，未反应单体回收装置，是一组列管式脱挥冷凝器、真空泵组、循环液罐及循环液泵组成的具备抽真空、冷凝乙苯/苯乙烯、储存和输送循环液功能的单元操作装置，用以回用未反应的苯乙烯并将其加入到预聚反应装置。进一步的，聚合物切粒干燥装置为一组包括包括切粒机、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，将从第二脱挥釜中由聚合物泵输出的熔体切割成大小适合包装、储存、运输的成品颗粒。本专利技术生产的步骤为：将主原料苯乙烯单体与白油、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的特定的反应温度(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第一后聚合釜、第一后聚合釜反应，整个聚合过程的反应热则通过每台釜上的釜顶回流冷凝器移走，以确保在工艺所需特定的反应温度下得到特定聚合度的聚合物。通过三釜串联的反应将总转化率提高到80％，然后将聚合物通过聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种5万吨级产能规模以上的透明聚苯乙烯生产设备，其特征在于，该设备包括与苯乙烯原料进料管路连通的TBC脱除器及通过管路依次相连的苯乙烯进料预热与预聚反应装置、苯乙烯后聚合反应装置、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，苯乙烯预热与预聚反应装置包括苯乙烯单体进料预热器和预聚釜、预聚釜釜顶回流冷凝器、预聚聚合物输送泵，并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两台串联的具有搅拌功能的第一后聚合釜和第二后聚合釜，并且每台后聚合釜分别设置有第一、第二后聚合釜釜顶回流冷凝器和第一、第二后聚聚合物输送泵，其中，后级的第二后聚合釜上的第二后聚聚合物输送泵与聚合物预热器相连；聚合物预热及两级脱挥装置包括依次相连的聚合物预热器、第一脱挥釜和第二脱挥釜，其中，第一脱挥釜和第二脱挥釜均设置有聚合物输送泵，第二脱挥釜的聚合物的输送泵出口管线与聚合物切粒干燥装置相连，此外，第一、第二脱挥釜与未反应单体回收装置相连；未反应单体回收装置包括脱挥冷凝器、循环液罐，并设有回收液管线将回收液返回至苯乙烯进料预热与预聚反应装置中。/n

【技术特征摘要】
1.一种5万吨级产能规模以上的透明聚苯乙烯生产设备，其特征在于，该设备包括与苯乙烯原料进料管路连通的TBC脱除器及通过管路依次相连的苯乙烯进料预热与预聚反应装置、苯乙烯后聚合反应装置、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，苯乙烯预热与预聚反应装置包括苯乙烯单体进料预热器和预聚釜、预聚釜釜顶回流冷凝器、预聚聚合物输送泵，并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两台串联的具有搅拌功能的第一后聚合釜和第二后聚合釜，并且每台后聚合釜分别设置有第一、第二后聚合釜釜顶回流冷凝器和第一、第二后聚聚合物输送泵，其中，后级的第二后聚合釜上的第二后聚聚合物输送泵与聚合物预热器相连；聚合物预热及两级脱挥装置包括依次相连的聚合物预热器、第一脱挥釜和第二脱挥釜，其中，第一脱挥釜和第二脱挥釜均设置有聚合物输送泵，第二脱挥釜的聚合物的输送泵出口管线与聚合物切粒干燥装置相连，此外，第一、第二脱挥釜与未反应单体回收装置相连；未反应单体回收装置包括脱挥冷凝器、循环液罐，并设有回收液管线将回收液返回至苯乙烯进料预热与预聚反应装置中。


2.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上的透明聚苯乙烯生产设备，其特征在于，苯乙烯进料的TBC脱除器为两头带椭圆封头的金属圆筒状金属容器，内设支撑板，侧面开有装卸孔用于填充或卸载活性氧化铝，在两头设有物料的进出口，用于液体物料进出。


3.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上的透明聚苯乙烯生产设备，其特征在于，苯乙烯预热与预聚反应装置包括一台带温度控制系统的一双管程的管式苯乙烯进料预热器和对应用管道相连的预聚釜；该预聚釜为釜式反应器并设有外夹套、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型式桨叶的组合；釜式反应器的操作类型为全混流型式并设置有釜顶回流冷凝器、物料输送泵、温控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的透明聚苯乙烯生产设备，其特征在于，后聚合反应装置为两台用管道相串联的全混流型式的釜式反应器；全混流型式的釜式反应器有外夹套、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型式桨叶的组合，并配套有釜顶回流冷凝器、物料输送泵、温度控制系统和液位控制系统。


5.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上的透明聚苯乙烯生产设备，其特征在于，聚合物预热设施为配有相应的温度控制系统的、带有内插混合元件的适合高粘度物料加热的列管加热器，及由第一脱挥釜、第二脱挥釜两台串联的组成的脱挥单元的操作装置；高温、高真空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℃高温和高真空的负压操作；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；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特定直径、数量、间隔小孔的长圆筒状...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰司，赵加昱，曹之勇，芮元庆，宋愚，
申请(专利权)人：江苏可立特工程设计研究有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32