一種以本體聚合的方法制造ABS樹脂的生產工藝技術

本發明專利技術公開了一種以本體聚合的方法制造ABS樹脂的生產工藝，（1）橡膠接枝過程：將反應物料混合后于連續全混流反應器中于71～75℃進行接枝反應；（2）相轉變過程：將所述連續全混流反應器中的反應混合物排入帶攪拌的活塞流反應器中與鏈轉移劑B混合，于105～115℃繼續進行聚合反應；（3）在江蘇巨龍有限公司的JLF系列強化傳熱靜態混合反應器內進行后聚合過程；（4）真空閃蒸脫揮過程，以及（5）橡膠粒子交聯過程，即得ABS樹脂；所述強化傳熱靜態混合反應器的空隙率為75～90%，單位體積傳熱面積為45～60m2/m3，空塔流速為1～10mm/s。本發明專利技術成功地將靜態混合反應器應用到ABS樹脂的本體聚合中，降低了能耗，避免了聚合物堵塞反應器的現象，生產轉化率高達80～90%，明顯減少了投資和生產成本。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種以本體聚合的方法制造ABS樹脂的生產工藝，（1）橡膠接枝過程：將反應物料混合后于連續全混流反應器中于71～75℃進行接枝反應；（2）相轉變過程：將所述連續全混流反應器中的反應混合物排入帶攪拌的活塞流反應器中與鏈轉移劑B混合，于105～115℃繼續進行聚合反應；（3）在江蘇巨龍有限公司的JLF系列強化傳熱靜態混合反應器內進行后聚合過程；（4）真空閃蒸脫揮過程，以及（5）橡膠粒子交聯過程，即得ABS樹脂；所述強化傳熱靜態混合反應器的空隙率為75～90%，單位體積傳熱面積為45～60m2/m3，空塔流速為1～10mm/s。本專利技術成功地將靜態混合反應器應用到ABS樹脂的本體聚合中，降低了能耗，避免了聚合物堵塞反應器的現象，生產轉化率高達80～90%，明顯減少了投資和生產成本。【專利說明】一種以本體聚合的方法制造ABS樹脂的生產工藝
本專利技術涉及一種以本體聚合的方法制造ABS樹脂的生產工藝。
技術介紹
ABS樹脂是指丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(分別取Acrylonitrile ButadieneStyrene的首字母縮寫)是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料。因為其強度高、耐腐蝕、耐高溫，所以常被用于制造儀器的塑料外殼。已有的ABS樹脂的本體聚合生產工藝其聚合反應器采用了二種反應器:包括連續全混流反應器(簡稱CSTR)或帶攪拌的活塞流反應器(簡稱stir-PFR)。本體聚合過程中，反應物的均勻混合、反應熱的移出及防止反應器粘壁至關重要，但反應物料的高粘稠性往往使反應物的均勻混合與反應熱的移出非常困難，并且很容易產生聚合物粘壁而引起堵塞現象，故不得不依靠攪拌器的攪拌作用來達到反應物的均勻混合和改善傳熱，并通過攪拌減少掛壁現象產生，而為此需要很大的攪拌功率，現有ABS樹脂的本體聚合生產工藝中攪拌器的電耗幾乎占了產品電耗的三分之一。此外，大型攪拌器的投資較大、維護保養與維修還需要耗費較大成本和較長時間。靜態混合器定義為“借助流體管路的不同結構，得以在很寬的雷諾數范圍內進行流體的混合，而又沒有機械可動部件的流體管路結構體”。靜態混合器是一種新型先進的化工單元設備，自70年代開始應用后，迅速在國內外各個領域得到推廣應用。眾所周知，對于二股流體的混合，一般用攪拌的方法。這是一種動態的混合設備，設備中有運動部件。而靜態混合器內主要構件靜態混合單元在混合過程中自身并不運動，而是憑借流體本身的壓力降作為能量并借助靜態混合單元的作用使流體得到混合，設備內無一運動部件。在石油化工行業、醫藥、食品、礦冶、塑料加工和環保等部門已被廣泛應用。兩種或多種物質之間的混合過程通常依靠擴散、對流和剪切三種作用來完成。對于高粘度聚合物而言，由于大分子移動的粘滯性，分子擴散作用在聚合物混合中的效應可以忽略不計。對流作用，若無強大推動力，也不會有明顯效果。紊流可以加大聚合物凝絮體的對流分布作用，但由于高粘度聚合物的流動為層流狀態，特別是越靠近管壁處的流體的流速很小。所以高粘度聚合物的混合作用主要依靠剪切力，混合時作為分散性的聚合物或凝絮體受剪切作用從大到小分散于連續相中。混合時隨著流體的流動，剪切力存在衰減現象，如剪切力過小，器壁的表面易出現粘壁現象，若`表面得不到及時的更新，一段時間后將會出現堵塞現象。提高流體在反應器內的流速，可以提高剪切力，但靜態混合器用作本體聚合反應器由于受反應動力學及流體性能限制，流體流速較低，其作用原理是，在層流狀態下，靜態混合器內流體經分割、位置移動、重新匯合的三要素對流體進行有規則的反復作用，從而達到混合，混合狀態的變化取決于流體混合時的雷諾數和韋伯數。混合器內流體流速越大，混合效果越好，更易防止粘壁，但流速太大，壓力損失增加，提高了能耗。因此選定流速有一個較優的范圍。世界上已進行工業化生產的靜態混合器最主要的有:美國的KENICS型、日本的HI型及瑞士 SULZER公司研制的SMR、SMV、SMX和SMXL型及國內江蘇巨龍公司的JLF系列強化傳熱靜態混合反應器。一般的靜態混合器不適合用作本體聚合反應器。用作本體聚合反應器的靜態混合器其內部混合元件既與常規的靜態混合器內部單元相仿，能使進入反應器的不同流體互相很好地混合，又與常規的靜態混合器內部單元不同，其內部混合元件不是用板材制作，而是用管材制作。管內可以通入加熱介質或冷卻介質，從而在起到混合作用同時可進行傳熱。雖然在靜態混合器中沒有攪拌使管表面傳熱系數降低，但通過選擇合適的管徑和改變元件幾何尺寸，可以使制成的混合元件具有足夠大的傳熱比面積(單位設備體積的傳熱面積)，使反應器單位反應體積傳熱強度大大提高，即使反應器內流體在高粘稠狀態下，仍達到很好的傳熱效果，從而使靜態混合反應器既達到所需的傳熱效果，又達到所需的混合效果，于是它的內部構件不僅起到了靜態混合單元的作用，而且能夠滿足傳熱。其上述特性，毫無疑問對于強放熱化學反應是非常有利的，一方面它使反應物料混合均勻，另一方面它又能把反應熱帶走。靜態混合反應器與stir-PFR和CSTR傳統反應器相比，具有單位體積傳熱能力大、能耗低的優點，并且因為沒有轉動部件，大大降低了維護成本。據文獻《使用靜態混合反應器的聚苯乙烯連續聚合方法的開發及其工業化》報道:日本油墨化學工業公司等，從1984年開始進行靜態混合及活塞流條件下的連續聚合的工程學方面的研究，解決苯乙烯本體聚合在粘度較高時放熱困難，且轉化率較低這一難題，該公司反復進行了從中試規模到工業化放大的試驗，成功地實現了世界上最先進的用靜態混合反應器的苯乙烯連續聚合法，解決了原有技術無法解決的問題。在此之后，靜態混合反應器也在高抗沖聚苯乙烯(簡稱HIPS)的生產過程中得到應用，相關專利有US6143833等；隨著科研工作者對靜態混合反應器的不斷研究和改良，其在苯乙烯和丙烯腈聚合(簡稱SAN)的生產過程也得到應用，相關專利有:CN1142509A等。據CN1142509A報導，SAN的產品質量得到改善。用本體法生產 ABS具有流程短、產品雜質少及三廢少等優點，一直處于研究的熱點。據公開資料報道:美國DOW化學公司開發了 stir-PFR串聯本體聚合ABS樹脂生產方法，聚合釜采用高強度攪拌器，轉化率可達到75-85% ;美國GE公司開發了 stir-PFR-CSTR的生產工藝，轉化率可達到60%左右；日本MTC公司采用4釜串聯滿釜操作，轉化率可達到60-85%。上述生產工藝生產過程由于必須采用帶攪拌器的反應器以滿足混合和改善傳熱，所以存在總能耗聞的缺點。使用靜態混合反應器由于省去了攪拌，可以使達到同樣混合效果和傳熱效果時能耗低于帶攪拌的反應器，但是當靜態混合反應器設計條件不適宜時，會造成傳熱能力不足產生反應失控而引起所謂的暴聚現象，或因不適宜的流動狀態使反應物混合不均勻影響產品性能，或出現粘壁使反應器被聚合物堵塞的問題，運行一段時間后將導致停車，無法進行連續化生產，造成經濟損失。在ABS生產過程中反應液的粘度遠高于聚苯乙烯和SAN的反應液，克服傳熱阻力和防止粘壁的難度遠大于上述反應體系，這也是靜態混合反應器至今難以應用到ABS本體聚合生產工藝中的原因。如何將靜態混合反應器應用在ABS生產中，改善傳熱效果、實現連續化生產本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種以本體聚合的方法制造ABS樹脂的生產工藝，其包括下述步驟：（1）橡膠接枝過程：將反應物料混合后于連續全混流反應器中于71～75℃進行接枝反應，控制所述連續全混流反應器排出的反應混合物的干物質的含量為18～20wt%；所述的反應物料包括橡膠溶液、鏈轉移劑A以及引發劑；（2）相轉變過程：將所述連續全混流反應器中的反應混合物排入帶攪拌的活塞流反應器中與鏈轉移劑B混合，于105～115℃繼續進行聚合反應，控制所述帶攪拌的活塞流反應器排出的反應混合物的干物質含量為40～45wt%；（3）在江蘇巨龍有限公司的JLF系列強化傳熱靜態混合反應器內進行后聚合過程；（4）真空閃蒸脫揮過程，以及（5）橡膠粒子交聯過程，即得ABS樹脂；其中，所述的橡膠溶液包括單乙烯基芳烴單體，乙烯基不飽和腈單體以及未交聯的丁二烯橡膠和/或未交聯的丁苯橡膠；所述的鏈轉移劑A或鏈轉移劑B選自硫醇、萜烯和α?甲基苯乙烯二聚物中的一種或多種；所述強化傳熱靜態混合反應器的條件如下所述：所述強化傳熱靜態混合反應器的空隙率為75～90%；所述強化傳熱靜態混合反應器的單位體積傳熱面積為45～60m2/m3；所述強化傳熱靜態混合反應器的空塔流速為1～10mm/s。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐來安，
申請(專利權)人：上海華誼聚合物有限公司，
類型：發明
國別省市：