本實(shí)用新型涉及化學(xué)工程領(lǐng)域，具體涉及一種懸浮聚合系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

單體以小液滴狀懸浮在分散介質(zhì)中的聚合反應(yīng)稱為懸浮聚合。懸浮聚合是單體以小液滴懸浮在水中的聚合。單體中溶有引發(fā)劑，一個(gè)小液滴就相當(dāng)于本體聚合的一個(gè)小單元。從單體液滴轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锕腆w粒子，中間經(jīng)過聚合物-單體粘性粒子階段，為了防止粒子相互粘結(jié)在一起，體系中須加有分散劑，以便在粒子表面形成保護(hù)膜。懸浮聚合的反應(yīng)機(jī)理與本體聚合相同，也有均相聚合和沉淀聚合之分。

懸浮聚合物的粒徑約0.05~2mm（或0.01~5mm），主要受攪拌和分散控制。懸浮聚合的反應(yīng)機(jī)理與本體聚合相同，也有均相聚合和沉淀聚合（非均相）之分。若是均相聚合，則為：在分散劑的作用下，單體在單體液滴里聚合，最終形成均勻堅(jiān)硬透明的球珠狀粒子；若是非均相聚合，則為：引發(fā)劑在單體液滴引發(fā)得鏈自由基相互纏結(jié)在一起沉淀，形成最初的相分離物——原始微粒，原始微粒凝聚的初級(jí)粒子核。初級(jí)粒子核一經(jīng)形成就開始成長(zhǎng)為早期的初級(jí)粒子，呈現(xiàn)相分離，體系變渾濁。因?yàn)樾纬傻木酆衔锊蝗苡趩误w，所以在聚合主要是在聚合物的溶脹體進(jìn)行不在形成初核，初級(jí)粒子數(shù)不再增加而是均勻地長(zhǎng)大（初級(jí)粒子核吸附獲捕捉單體相得自由基而增長(zhǎng)、終止）。

一般在懸浮聚合的過程中，由于過度攪拌或分散劑的原因而會(huì)導(dǎo)致所形成的聚合物往往存在粒度均一性差的問題，從而影響了產(chǎn)品的最終收率；同時(shí)，在某些工藝中，懸浮聚合中的水相得不到合理的利用，最終被浪費(fèi)了，這在一定程度上增加了懸浮聚合的成本。

因此，改進(jìn)懸浮聚合的工藝或者設(shè)計(jì)出一種全新的懸浮聚合裝置，是本領(lǐng)域研發(fā)人員當(dāng)前的研究重點(diǎn)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，為了克服聚合物粒度均一性差的技術(shù)問題，以提升產(chǎn)物收率，同時(shí)提高懸浮聚合中的水相的利用率，節(jié)約生產(chǎn)成本，發(fā)明人設(shè)計(jì)了一種集反應(yīng)物料的接收、混合、反應(yīng)、固化、分離和收集于一體的懸浮聚合系統(tǒng)。

因此，本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種懸浮聚合系統(tǒng)，包括：

壓縮機(jī)，物料配制釜，管式反應(yīng)器A，管式反應(yīng)器B，固液分離裝置，收集釜，水相注入裝置，循環(huán)泵，以及若干管閥；其中，管式反應(yīng)器A和管式反應(yīng)器B串聯(lián)，所述管式反應(yīng)器A和管式反應(yīng)器B的外壁上均設(shè)置蒸汽加熱裝備或電加熱帶，并相應(yīng)地設(shè)置有保溫夾套；其中，所述壓縮機(jī)，用于將壓縮空氣或壓縮氮?dú)廨斔椭了鑫锪吓渲聘校⑶彝ㄟ^該壓縮空氣或壓縮氮?dú)鈱⑽锪吓渲聘袃?chǔ)存的反應(yīng)原料注入管式反應(yīng)器A，維持管式反應(yīng)器A內(nèi)的溫度為80~86℃，得到所需粒徑的反應(yīng)微球；接著，反應(yīng)微球被壓入管式反應(yīng)器B，維持管式反應(yīng)器B內(nèi)的溫度為80~86℃，進(jìn)行定型固化，已固化的產(chǎn)物微球緩慢下降；然后，所得產(chǎn)物微球隨水相一起進(jìn)入所述固液分離裝置，分離出產(chǎn)物微球和水相，將收集的產(chǎn)物微球在所述收集釜內(nèi)進(jìn)一步老化，制得最終產(chǎn)品；而分離的水相則流至所述水相注入裝置，之后經(jīng)所述循環(huán)泵返回至所述管式反應(yīng)器B。

其中，所述反應(yīng)原料包括用于發(fā)生聚合反應(yīng)的單體化合物和引發(fā)劑、分散劑等試劑。此外，在所述物料配制釜中還可設(shè)置機(jī)械攪拌裝置，用于充分混合單體化合物和引發(fā)劑、分散劑等試劑。

其中，所述壓縮機(jī)通過調(diào)節(jié)壓縮空氣或壓縮氮?dú)獾牧髁?，可用于控制反?yīng)原料的注入速度及注入量。其中，所述水相注入裝置中，可投入另一部分物料，包含水以及聚合反應(yīng)所需的分散劑、阻聚劑等。

優(yōu)選地，在所述懸浮聚合系統(tǒng)中，所述管式反應(yīng)器A和/或所述管式反應(yīng)器B的長(zhǎng)度為2米-15米。

優(yōu)選地，在所述懸浮聚合系統(tǒng)中，所述管式反應(yīng)器A的兩端設(shè)置有孔板結(jié)構(gòu)Ⅰ和Ⅱ。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述懸浮聚合系統(tǒng)中，所述孔板結(jié)構(gòu)Ⅰ和Ⅱ的材質(zhì)為金屬材料或非金屬材料。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述懸浮聚合系統(tǒng)中，所述金屬材料為不銹鋼、鋁或鎳。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述懸浮聚合系統(tǒng)中，所述非金屬材料為塑料。

采用本實(shí)用新型所述的懸浮聚合系統(tǒng)用于懸浮聚合，例如用于苯乙烯和二乙烯苯的懸浮聚合，所制得的產(chǎn)物的收率更高，并且，在聚合反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的水相也得到了循環(huán)利用，因而顯著降低了生產(chǎn)成本。因此，本實(shí)用新型所述的懸浮聚合系統(tǒng)具有很高的生產(chǎn)效率，從而具有優(yōu)越的應(yīng)用前景與市場(chǎng)潛力。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述懸浮聚合系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-反應(yīng)原料；2-壓縮機(jī)；3-物料配制釜；4-管式反應(yīng)器A；5-管式反應(yīng)器B；41，51-保溫夾套；42，52-電加熱帶；6-固液分離裝置；61-將軍帽；7-收集釜；8-水相注入裝置；9-循環(huán)泵；Ⅰ-孔板結(jié)構(gòu)Ⅰ，Ⅱ-孔板結(jié)構(gòu)Ⅱ。

圖2為孔板結(jié)構(gòu)Ⅰ或Ⅱ的截面放大圖，其中的孔徑與孔道長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述，但本實(shí)用新型并不限于以下實(shí)施方式。

本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種懸浮聚合系統(tǒng)，包括：

壓縮機(jī)、物料配制釜，管式反應(yīng)器A，管式反應(yīng)器B，固液分離裝置，收集釜，水相注入裝置，循環(huán)泵，以及若干管閥；其中，管式反應(yīng)器A和管式反應(yīng)器B串聯(lián)，所述管式反應(yīng)器A和管式反應(yīng)器B的外壁上均設(shè)置蒸汽加熱裝備或電加熱帶，并相應(yīng)地設(shè)置有保溫夾套；其中，所述壓縮機(jī)，用于將壓縮空氣或壓縮氮?dú)廨斔椭了鑫锪吓渲聘?，并且通過該壓縮空氣或壓縮氮?dú)鈱⑽锪吓渲聘袃?chǔ)存的反應(yīng)原料注入管式反應(yīng)器A，維持管式反應(yīng)器A內(nèi)的溫度為80~86℃，得到所需粒徑的反應(yīng)微球；接著，反應(yīng)微球被壓入管式反應(yīng)器B，維持管式反應(yīng)器B內(nèi)的溫度為80~86℃，進(jìn)行定型固化，已固化的產(chǎn)物微球緩慢下降；然后，所得產(chǎn)物微球隨水相一起進(jìn)入所述固液分離裝置，分離出產(chǎn)物微球和水相，將收集的產(chǎn)物微球在所述收集釜內(nèi)進(jìn)一步老化，制得最終產(chǎn)品；而分離的水相則流至所述水相注入裝置，之后經(jīng)所述循環(huán)泵返回至所述管式反應(yīng)器B。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述管式反應(yīng)器A和/或所述管式反應(yīng)器B的長(zhǎng)度為2米-15米。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述管式反應(yīng)器A的兩端設(shè)置有孔板結(jié)構(gòu)Ⅰ和Ⅱ。

在一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，所述孔板結(jié)構(gòu)Ⅰ和Ⅱ的材質(zhì)為金屬材料或非金屬材料。

在一個(gè)更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，所述金屬材料為不銹鋼、鋁或鎳。

在一個(gè)更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，所述非金屬材料為塑料。

實(shí)施例1

如圖1所示，該懸浮聚合系統(tǒng)，包括：壓縮機(jī)2，物料配制釜3，管式反應(yīng)器A4，管式反應(yīng)器B5，固液分離裝置6，收集釜7，水相注入裝置8，循環(huán)泵9，以及若干管道和閥門；其中，管式反應(yīng)器A的兩端設(shè)置有不銹鋼制成的孔板結(jié)構(gòu)Ⅰ和Ⅱ；其中，管式反應(yīng)器A和管式反應(yīng)器B串聯(lián)，所述管式反應(yīng)器A的外壁上設(shè)置電加熱帶42和保溫夾套41，所述管式反應(yīng)器B的外壁上設(shè)置電加熱帶52和保溫夾套51；其中，所述壓縮機(jī)2，用于將壓縮氮?dú)廨斔椭了鑫锪吓渲聘?中，并且通過該壓縮氮?dú)鈱⑽锪吓渲聘?中儲(chǔ)存的反應(yīng)原料1注入管式反應(yīng)器A，維持管式反應(yīng)器A內(nèi)的溫度為80~86℃，得到所需粒徑的反應(yīng)微球；接著，反應(yīng)微球被壓入管式反應(yīng)器B，維持管式反應(yīng)器B內(nèi)的溫度為80~86℃，進(jìn)行定型固化，已固化的產(chǎn)物微球緩慢下降；然后，所得產(chǎn)物微球隨水相一起進(jìn)入所述固液分離裝置6，分離出產(chǎn)物微球和水相，將收集的產(chǎn)物微球在所述收集釜7內(nèi)進(jìn)一步老化，制得最終產(chǎn)品；而分離的水相則流至所述水相注入裝置8，之后經(jīng)所述循環(huán)泵9返回至所述管式反應(yīng)器B。

對(duì)該懸浮聚合系統(tǒng)進(jìn)行的具體操作包括：向水相注入裝置8中加入10L熱水以及適量過氧化苯甲酰，通過循環(huán)泵9泵入管式反應(yīng)器B進(jìn)行循環(huán)；同時(shí)，將苯乙烯與二乙烯苯、過氧化苯甲酰、聚苯乙烯-alt-順丁烯二酸鈉鹽溶液（2%）以及適量水一并加入到物料配制釜3中，機(jī)械攪拌，通過壓縮氮?dú)鈱⒏鞣磻?yīng)原料1壓入孔板結(jié)構(gòu)Ⅱ中，經(jīng)過孔板作用，分散成合適粒徑的反應(yīng)微球；同時(shí)，通過電加熱帶42加熱，并通過保溫夾套41保持管式反應(yīng)器A內(nèi)的溫度為80~86℃；接著，反應(yīng)微球上升，經(jīng)孔板結(jié)構(gòu)Ⅰ，離開所述管式反應(yīng)器A，從而得到規(guī)定的微球粒徑；然后，通過電加熱帶52加熱，并通過保溫夾套51保持管式反應(yīng)器B內(nèi)的溫度為80~86℃，所述反應(yīng)微球進(jìn)入管式反應(yīng)器B，并在其中定型固化，已固化的微球緩慢下降；接著，所得產(chǎn)物進(jìn)入固液分離裝置6，分離出固相苯乙烯-二乙烯苯共聚物微球和水相，將收集的固相苯乙烯-二乙烯苯共聚物微球在所述收集釜7內(nèi)進(jìn)一步老化，制得最終產(chǎn)品；而分離的水相則流至所述水相注入裝置8，之后經(jīng)所述循環(huán)泵9返回至所述管式反應(yīng)器B；通過不斷給料，該懸浮聚合反應(yīng)可如此反復(fù)實(shí)施。

以上對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本實(shí)用新型并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行的等同修改和替代也都在本實(shí)用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。