[发明专利]一种高分子聚合反应温度控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子聚合反应温度控制的方法及装置，特别是涉及一种有机氟高分子单体在反应釜内均聚和共聚过程中吸热或放热剧烈时的温度控制方法及装置。

背景技术

高分子化合物在聚合反应过程中会吸热或放热，温度的控制对反应物质的选择性和收率都有很大作用。有机氟高分子聚合物在反应过程中，开始时需要升温诱导反应，进入反应过程后又大量放热，需要快速移走热量，以便控制好反应温度，保证反应速度，稳定产品质量。由于一般有机氟高分子聚合过程都是连续进料，并伴随剧烈放热的反应过程，常规的分程调节方法一般采用往反应釜夹套中通入蒸汽或冷媒的方法进行升温、降温控制，这种方法温度控制精度差，能耗高，另外反应釜夹套冷热交换太快，温度变化太大，对反应釜的寿命有影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种高分子聚合反应温度控制方法，解决了有高分子化合物，特别是机氟单体在反应过程中剧烈放热反应需要快速移走热量，提高反应物质的选择性和收率，控制好反应温度，同时延长反应釜的使用寿命。

另外，本发明还提供了一种高分子聚合反应温度控制装置。

高分子聚合反应是连续加入单体，并在反应过程中加入相关助剂，其反应速度对反应温度非常敏感，温度越高，反应越快，放热越剧烈，温度越高低，反应越快慢，放热越少，因此控制好反应温度，是控制反应速度，提高反应物质的选择性和收率的一个关键。

本发明所述的一种高分子聚合反应温度控制方法，其包括如下步骤：

(1)设定反应温度t；

(2)加热反应釜：当反应诱导期需要加热时，全开内循环水调节阀，关闭外循环水调节阀，开启蒸汽控制阀，蒸汽通过汽水混合器与循环水充分混合加热循环水，循环水通过反应釜夹套时加热反应釜，当反应釜内温度达到反应温度t±1℃后，停止加热；

(3)在反应过程中，根据反应速度，通过线性模型运算器运算确定反应釜夹套循环水所需的温度t_进水温，即根据进料流量大小，计算出反应釜内温与夹套冷却水之间的温差，以正好带走反应放出的热量。以t_进水温为设定值，通过内循环水温度PID控制器，控制外循环水阀开度，从外循环中放出部分内循环中的热水，此时在内循环中产生负压，内循环水和循环水槽形成压差，从循环水槽中自动补充等量冷水进入反应釜夹套(虹吸原理)，进入反应釜夹套中的冷水与原反应釜夹套中的循环水迅速混合，快速降低内循环水温，使夹套循环水的温度满足t_进水温。当内循环水的温度高于t_进水温时，通过内循环水温度PID控制器调节外循环水阀的开度。温度偏差越大，阀门开启速度越快，开度越大，根据虹吸原理，由循环水槽进入反应釜夹套的冷却水越快、越多，反应釜夹套水温下降越快；反之，阀门开启速度越慢，开度越小，由循环水槽进入反应釜夹套的冷却水越慢、越少，反应釜夹套水温下降越慢。通过上述过程，控制反应釜内温保持在t±1℃。

为消除一些不确定因素对反应温度的影响，精确控制反应釜内温，通过改变内循环水调节阀的开度，小范围调整反应温度，使之保持在t±1℃内。反应釜内和反应釜夹套冷却水存在温差，通过改变内循环水调节阀的开度来改变反应釜夹套中循环水流速，增大或减少循环水传热速度，以此作为一种辅助控制方法，以提高控制精度。当反应釜内温度为t±0.2℃时，控制内循环水调节阀开度在60-70％，当反应釜内温度高于t+0.2℃时，且温度呈上升趋式时，全开内循环水调节阀，内循环水温度PID控制器自动调节外循环水调节阀的开度；当反应釜内温度低于t-0.2℃时，且温度下降趋势时，控制内循环水调节阀开度在20％，外循环水调节阀全关。

当循环水槽外循环水的温度高于一定值时，外循环水槽PID控制器控制循环水槽冷媒控制阀，冷媒经过盘管对外循环水进行降温，以保持外循环水的温度在一定范围内，根据不同的产品，所需温度不同，一般橡胶类聚合物，温度在35～40℃，树脂类聚合物，温度在30～35℃。

本发明所述的高分子聚合反应温度控制方法，其中内循环是循环水依次经过反应釜夹套、内循环水调节阀、循环水泵、汽水混合器、再进入反应釜夹套；外循环是循环水从内循环管道流出，进入外循环管道，流经外循环水调节阀和循环水槽，再进入内循环管道。