一种5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备。该设备包括苯乙烯原料与聚丁二烯橡胶配成的橡胶

【技术实现步骤摘要】
一种5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备


[0001]本技术涉及聚苯乙烯材料
，具体为5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备。

技术介绍

[0002]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。为了使通用聚苯乙烯耐冲击，人们在其中引入了橡胶，即改性聚苯乙烯或抗冲聚苯乙烯(HIPS)。橡胶改性聚苯乙烯是对通用聚苯乙烯的改进，是由分散相橡胶和连续相聚苯乙烯(或基体)组成的两相体系。目前生产聚苯乙烯采用引发剂提升橡胶接枝苯乙烯生产高抗冲聚苯乙烯。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。然而目前生产的聚苯乙烯抗冲性能和力学性能不足以满足工业上对高质量的改性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

[0003]本技术的目的在于提高改性聚苯乙烯的抗冲性能和力学性能，提供一种5万吨级产能规模以上抗冲聚苯乙烯(HIPS)的生产设备。
[0004]上述技术目的是通过使用如下配方、设备以及工艺过程实现的：
[0005]一种5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备为，该设备包括苯乙烯原料与聚丁二烯橡胶配成的橡胶
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苯乙烯胶液配制和供应装置及通过管路依次连通的静态混合器、胶液预热器、预聚反应装置、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，橡胶
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苯乙烯胶液预热器为双管程的列管式换热器，静态混合器与橡胶
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苯乙烯胶液预热器之间设有胶液过滤器；预聚反应装置为两台CSTR反应釜串联的预聚反应釜，其中每台反应釜包括有对应的釜顶回流冷凝器、搅拌器及配套的聚合物输送泵，后级的预聚反应装置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多台串联的带搅拌的平推流聚合反应釜，该平推流聚合反应釜分别设有搅拌器、热油循环温控系统和聚合物输送泵，后聚合反应装置最后一级平推流反应釜下部的聚合物输送泵与聚合物预热器及两级脱挥装置相连；聚合物预热器及两级脱挥装置包括聚合物预热器、一级脱挥釜和二级脱挥釜，其中一级脱挥釜和二级脱挥釜均设有聚合物输送泵，二级脱挥釜聚合物的输送泵出口管与聚合物切粒干燥装置相连；未反应单体回收装置包括脱挥回收冷凝器、回收液缓冲罐，并设有回收液管路返回连至预聚反应装置。
[0006]进一步的，橡胶
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苯乙烯胶液预热器为列管内设置静态混合构件、系统带温度控制系统的双管程的管式换热器组合。
[0007]进一步的，预聚合反应装置用于加入处理好的橡胶浆液和相关助剂并在此进行预
聚合反应，每台预聚反应器均设有外夹套、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桨叶型式的组合；釜式反应器的操作类型为全混流型式并设有釜顶回流冷凝器、物料输送泵、温度控制系统和液位控制系统。
[0008]进一步的，后聚合反应装置，包括多台结构相同且串联的平推流型式的反应釜；平推流型式的反应釜设有外夹套、内带有搅拌装置和内盘管，其桨叶型式为多层三叶平桨，并配套有多层热油循环冷却温度控制系统、聚合物输送泵和压力控制系统。优选的，平推流型式的反应釜选择4台。
[0009]进一步的，聚合物预热及两级脱挥装置是一台内列管带有静态混合构件的高粘度物料加热器并配有相应的温度控制系统的设备与两台串联的高温、高真空脱挥釜组成的单元操作装置；一级脱挥釜和二级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℃高温和全真空的负压操作；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。
[0010]进一步的，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直径2.5mm、数量2000个、间隔2mm小孔的直径2500mm长度2100mm的长圆筒状圆柱体；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分散成细条束状，垂直落到脱挥釜釜底。
[0011]进一步的，未反应单体回收装置是由一组列管式冷凝器、真空泵组及循环液罐及循环液泵组成的可抽真空、冷凝乙苯/苯乙烯、储存和输送循环液的单元操作装置，用以回用未反应的苯乙烯并将其加入到预聚合反应釜。
[0012]进一步的，聚合物切粒干燥装置是一组与相对应的切粒设施，其包括切粒机、水料输送槽、干燥器和振动筛及水循环系统，通过与聚合物泵的良好的匹配，将脱挥釜中由聚合物泵输出的熔体切割成尺寸大小适合包装、储存、运输的成品颗粒。
[0013]其生产的步骤为：将主原料苯乙烯单体与橡胶、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内于特定反应温度(80
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130℃)下进行预聚反应达到一定的转化率后依次用泵输送到二聚、后聚反应釜组进行反应，整个聚合过程中预聚和二聚釜的反应热是通过每台釜上的釜顶回流冷凝器将反应热移走，并将反应温度控制在工艺所需的特定反应温度下从而得到特定要求的预聚合物。接着通过四台串联的反应釜将总转化率提高到80％以上，最后将反应物通过聚合物预热器加热至235℃以上后进入第一脱挥釜脱挥，在高温、高真空(<3kpa)下将大部分未反应的单体从反应物料中脱除。然后将一次脱挥的聚合物用泵输送到第二脱挥器再次脱挥，依然维持高温、高真空(<2kpa)，最终将物料中残留的挥发性有机物降到800ppm以下。
[0014]本技术相对于现有技术相比具有显著优点：
[0015]1、本技术的设备所得的高抗冲聚苯乙烯材料兼具良好的抗冲性能和抗拉强度；
[0016]2、本技术的设备所得的高抗冲聚苯乙烯材料具有良好的韧性和挤出加工性能，且凝胶点少、表观优良，用作高档的挤板材料；
[0017]3、本技术的设备所得的材料的残留单体低、低聚物和有色杂质含量少、无异味，产品可满足用于生产食品接触许可的制件；
[0018]4、本技术的设备所用的技术工艺所产生的废水、废气少，环保效果好；生产过程安全可控，危险性小。
附图说明
[0019]图15万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯HIPS生产工艺、及设备框图。
[0020]图25万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯HIPS生产工艺流程简图及设备简图。
[0021]1、苯乙烯预热器；2、第一预聚合反应釜；3、第一预聚釜釜顶回流冷凝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备，其特征在于，该设备包括橡胶
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苯乙烯胶液配制和供应的装置及通过管路依次连通的静态混合器、苯乙烯预热器、预聚合反应装置、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，苯乙烯预热器为双管程的列管式换热器，预聚合反应装置为两台CSTR反应釜串联的预聚反应系统，其中每台反应釜包括有对应的釜顶回流冷凝器、搅拌器及配套的聚合物输送泵，预聚合反应装置与后级的苯乙烯后聚合反应装置相连；苯乙烯后聚合反应装置包括多台串联的带搅拌的平推流聚合反应釜，该平推流聚合反应釜分别设有搅拌系统、热油循环温控系统和聚合物输送泵，后聚合反应装置最后一级平推流反应釜下部的聚合物输送泵与聚合物预热器及两级脱挥装置相连；聚合物预热及两级脱挥装置包括聚合物预热器、一级脱挥釜和二级脱挥釜，其中一级脱挥釜和二级脱挥釜均设有聚合物输送泵，二级脱挥釜聚合物的输送泵出口管与聚合物切粒干燥装置相连；未反应单体回收装置包括脱挥回收冷凝器、回收液缓冲罐，并设有回收液管路返回连至预聚合反应装置。2.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备，其特征在于，苯乙烯单体预热器为列管内设置静态混合构件、系统带温度控制系统的双管程的管式换热器组合。3.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生产设备，其特征在于，所述的预聚合反应装置用于进行预聚合反应，每台预聚反应器均设有外夹套、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桨叶型式的组合；预聚釜为釜式反应器，其操作类型为全混流型式并设有釜顶回流冷凝器、物料输送泵、温度控制系统和液位控制系统。4.如权利要求1所述的5万吨级产能规模以上高抗冲聚苯乙烯的生...

【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：新型
国别省市：