本實用新型涉及化學工程領(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，一個小液滴就相當于本體聚合的一個小單元。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膜。懸浮聚合的反應(yīng)機理與本體聚合相同，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粒子核。初級粒子核一經(jīng)形成就開始成長為早期的初級粒子，呈現(xiàn)相分離，體系變渾濁。因為形成的聚合物不溶于單體，所以在聚合主要是在聚合物的溶脹體進行不在形成初核，初級粒子數(shù)不再增加而是均勻地長大（初級粒子核吸附獲捕捉單體相得自由基而增長、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，在某些工藝中，懸浮聚合中的水相得不到合理的利用，最終被浪費了，這在一定程度上增加了懸浮聚合的成本。

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

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(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，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，用于將壓縮空氣或壓縮氮氣輸送至所述物料配制釜中，并且通過該壓縮空氣或壓縮氮氣將物料配制釜中儲存的反應(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，所述壓縮機通過調(diào)節(jié)壓縮空氣或壓縮氮氣的流量，可用于控制反應(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)用前景與市場潛力。

附圖說明

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

其中，1-反應(yīng)原料；2-壓縮機；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度可根據(jù)實際需要進行設(shè)計和調(diào)整。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本實用新型作進一步闡述，但本實用新型并不限于以下實施方式。

本實用新型的第一方面，提供了一種懸浮聚合系統(tǒng)，包括：

壓縮機、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，用于將壓縮空氣或壓縮氮氣輸送至所述物料配制釜中，并且通過該壓縮空氣或壓縮氮氣將物料配制釜中儲存的反應(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。

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

在一個優(yōu)選實施例中，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。

在一個進一步優(yōu)選的實施例中，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。

在一個更進一步優(yōu)選的實施例中，所述金屬材料為不銹鋼、鋁或鎳。

在一個更進一步優(yōu)選的實施例中，所述非金屬材料為塑料。

實施例1

如圖1所示，該懸浮聚合系統(tǒng)，包括：壓縮機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2，用于將壓縮氮氣輸送至所述物料配制釜3中，并且通過該壓縮氮氣將物料配制釜3中儲存的反應(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。

對該懸浮聚合系統(tǒng)進行的具體操作包括：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進行循環(huán)；同時，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，機械攪拌，通過壓縮氮氣將各反應(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，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)實施。

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