[发明专利]一种聚合物脱挥发分的方法和装置

说明书

本发明属于聚合物脱挥发分技术领域，具体涉及一种脱除聚合物颗粒中含有的聚合物单体、共聚单体及溶剂等挥发性物质的方法和装置。本发明提供的新型聚合物脱挥发分的方法和装置能够连续地向装置中加入聚合物粉末或粒料，在脱挥室充分脱挥后进入干燥室干燥得到气味弱、挥发分含量低的聚合物产品，提升了产品性质。

技术领域

本发明属于聚合物脱挥发分技术领域，具体涉及一种脱除聚合物颗粒中含有的聚合物单体、共聚单体及溶剂等挥发性物质的方法和装置。

背景技术

聚合物是化工生产过程中的重要产品，聚合物脱挥在聚合工程中的重要性仅次于聚合工艺配方和混合搅拌单元操作。在聚合物生产后期，进入工业脱挥器的生产物系中挥发分含量一般达10％～50％，若不对溶剂等挥发分进行回收，则会对后续单元操作造成威胁。根据不同用途的要求，产品挥发分常要降至10-4～10-5。溶液聚合及转化率较低的本体聚合产物中，挥发分含量较大，其脱挥过程通常经历3个阶段：(1)闪蒸脱挥，脱除挥发分含量的60％～80％；(2)起泡脱挥，脱除挥发分含量的10％～20％；(3)扩散脱挥，使挥发分含量达到最终要求。

根据挥发分含量和聚合物的相态，聚合物系脱挥可分为液固脱挥和气固脱挥；前者常发生于挥发分含量较高时，后者则反之，一般两个过程相继进行。液固脱挥过程(即起泡脱挥)显著地受聚合物系的粘弹性及其过饱和度影响，脱挥借助于起泡的形成(核化)、生长、运动、形变、聚集与合并、破裂等过程不断实现，是非均相过程；脱挥效果取决于气液两相传质速率的大小，辅助流体如水、水蒸汽和惰性气体的引入能减小蒸汽相中的挥发分分压，增加起泡几率和传质面积，强化脱挥效果。气固脱挥过程(即扩散脱挥)，脱挥效果由挥发分的扩散传质控制。脱挥温度与真空度是影响脱挥过程的因素，提高脱挥温度与真空度是强化脱挥的有效手段。

目前工业上常采用脱气仓和挤出机进行脱挥，但是前者脱挥效率不高，后者通过在挤出过程中添加助剂达到目标的脱挥效果，对聚合物的性质有一定影响，且得到的聚合物粒料不能满足下游部分生产商对低挥发分含量聚合物粉料的需求。

现阶段强化脱挥的基本理论和方法有：

辅助流体法：在脱挥体系中加入惰性介质，改变体系的热力学条件、热力学平衡点，通常这有促进平衡移动或强化动力学行为方面的效果。将一种惰性介质加入脱挥体系，在总压固定时，挥发分的气相分压下降，从而使液相挥发分平衡值下降，促使平衡向有利于挥发分降低的方向移动。由于惰性介质的加入，二者联合的蒸汽压使液相提前沸腾，增大了脱挥速率。

多级分离法：工程实践中，对于一个平衡级，其传质效果有限，且达到传质平衡需要很长的时间，采用多级脱挥可以增强脱挥效果，但是其效率也逐渐下降，往往需要很大的成本才能达到脱挥效果的一点提升。

新型设备法：通过强化设备性能来提高过程效率是化工过程强化的常用方法，对于脱挥过程也一样。一般的脱挥过程均有起泡脱挥和扩散脱挥两个阶段。当挥发分含量较高时，以起泡脱挥为主。此时过程的强化主要靠尽快地生成起泡，并使气泡逸出破裂被真空系统带走来完成。随着脱挥的进行，挥发分含量不断下降，就需要提高表面更新的效率来增强脱挥效果。这也是目前众多表面更新型设备追求的目标，但是新型设备成本较高。

新型技术法：随着超临界萃取技术、超声空化技术、微波技术等的进展，为脱货技术的变革提供了开发新工艺的可能性，但是离工业规模化应用有距离。

上述方法对降低聚合物的气味、减少材料中挥发分物质均具有不同程度的效果，但是均不能全面地解决脱挥问题。因此，开发一种新的、高效的聚合物净化方法，增加原有脱挥装置的处理能力，以满足现代聚合物的生产需求的方法具有重要意义。

发明内容