[发明专利]采用外部冷却的聚合方法

说明书

本发明涉及一种生产聚合物水分散体形式的聚合物的方法，其在配备有外部冷却回路的聚合反应器中通过自由基引发的聚合进行，该外部冷却回路具有泵并且具有至少一个热交换器，其特征在于将管束式热交换器安装为热交换器并且操作以便将冷却剂引导通过所述管束的管并将待冷却的聚合混合物从外侧引导至所述管束的管。

技术领域

本发明涉及一种制备聚合物水分散体形式的聚合物的方法，其在配备有具有至少一个热交换器的外部冷却回路的聚合反应器中通过自由基引发的聚合(free-radicallyinitiated polymerization)来进行。

背景技术

聚合物水分散体(aqueous polymer dispersion)通过分批法或连续法聚合而制备。烯键式不饱和单体的聚合反应会产生很高的聚合热，在常规的温度调节操作模式下，必须通过热交换表面将其从反应中除去。在工业规模应用中，最大反应速率以及由此的生产率通常取决于热交换面积的可用大小及其利用程度。

缺点是聚合反应中产生的大量能量只通过反应器内冷却聚集体不充分地去除。反应器内冷却聚集(in-reactor cooling aggregate)体通常是外壳，冷却介质围绕反应器在其中流动，或者是安装在反应器内部的冷却盘管。与这些装置相关的有限热量去除的结果是，在某些情况下，工艺时间非常长，这会损害工艺的经济可行性。为了更好地除去热量并加速工艺，已知可以以这样的方式进行聚合：将聚合介质通过回路供应至外部冷却器，然后循环回反应器中。

EP 0 834 518 A1描述了一种聚合装置，包含反应器和外部冷却回路，该外部冷却回路具有低剪切泵和带有基本层流曲线的热交换器。优选螺旋换热器。EP 2 106 849 A1涉及一种乳液聚合方法，其中反应混合物在外部板式热交换器中冷却。WO 2009/021930 A1描述了在具有至少两个串联连接的热交换器的级联中进行的连续聚合方法。指定为优选的热交换器是管式热交换器或壳管式热交换器。在WO 2009/027212 A1的方法中，聚合在带有外部冷却回路的搅拌釜中进行，该外部冷却回路带有静态混合器热交换器。

对于给定的可用温差，热交换面积的利用可以描述为用于工程目的的传热系数。通过增加热交换面积来提高热交换器的冷却性能受到技术限制并导致高设备成本。另外，由于聚合物在热交换表面上的沉积(结垢)，热交换面积的利用恶化。特别是在以分批模式操作的热交换设备的情况下，在清洁不充分的情况下，每次装料都会观察到这种效果。

因此，解决的问题是改善聚合工艺中的外部冷却。

发明内容

本发明提供了一种制备聚合物水分散体形式的聚合物的方法，其在配备有具有泵并且具有至少一个热交换器的外部冷却回路的聚合反应器中通过自由基引发的聚合来进行，其特征在于所安装的热交换器是壳管式热交换器，其操作方式是使冷却剂通过管聚集体的管，并且将待冷却的聚合混合物引导到围绕管聚集体的管的外部。

附图说明

图1示出了用于执行本发明所述方法的设备的示意图。

图2显示了穿孔板的示意图，该穿孔板安装为管板(7)或安装(8)以便保持或偏转。

具体实施方式

图1示出了用于执行所述方法的设备的示意图：

合适的聚合反应器(1)是适当尺寸的钢反应器，可以设计成压力反应器或环境压力反应器，并且配备有常规搅拌设备、加热和冷却系统、测量和控制设备以及用于供应反应物和取出产物的导管。

外部冷却回路包括合适尺寸的管道(2)，泵(3)和壳管式热交换器(4)集成在该管道中。通常，将聚合混合物排放到外部冷却回路中的连接在反应器的下三分之一，优选在反应器的底部。用于将聚合混合物从外部冷却回路再循环到反应器中的连接的点与用于排放的连接不同，通常在反应器的上三分之一，优选在反应器的顶部。