[实用新型]丙烯酸类聚合物连续中和生产装置

说明书

本实用新型公开了一种丙烯酸类聚合物连续中和生产装置，包括蒸汽喷射反应器和管道反应器，管道反应器包括：用于冷凝回流蒸汽的蒸汽冷凝回流管；与所述管道反应器连通的中和试剂进料管；用于开闭中和试剂进料管的中和控制阀；设置于沿物料流动方向中和试剂进料管下游的管道反应器内部的中和填料柱，中和填料柱的填料为直径20～40mm的陶瓷填料。其优点是：1)实现采用同一生产装置既能生产丙烯酸类聚合物，又能生产丙烯酸盐类聚合物，且能实现丙烯酸盐类聚合物的连续中和生产。2)设备结构简单、控制方便，聚合物的生产和中和均在同一管道反应器中连续完成，利于实现自动化生产。

技术领域

本实用新型涉及一种聚合反应装置，尤其是一种丙烯酸类聚合物的生产装置。

背景技术

行业中所提到的丙烯酸类聚合物，主要是指由丙烯酸聚合而成的聚丙烯酸均聚物，或者由丙烯酸和其他原料聚合而成的共聚物，比如马来酸与丙烯酸共聚形成的马丙共聚物，还包括之后再经过与碱性试剂，如与氢氧化钠中和形成相应的钠盐，比如聚丙烯酸钠等。

本领域熟知，丙烯酸类聚合物的分子量不同，对其应用性能具有显著的影响，因此，针对丙烯酸类聚合物的不同用途生产不同分子量大小，且不同分子量分布范围的丙烯酸类聚合物是本领域研究的重要课题。

目前，丙烯酸类聚合物的生产装置主要采用聚合反应釜，生产方式为将单体、引发剂、链转移剂等原料加入反应釜中，在适宜的温度和适宜的反应时间下反应从而获得产品。在该方案中，虽然可以通过引发剂的种类用量和配比、链转移剂的种类与用量、反应温度、单体浓度、搅拌速度、加料程序、加料速度等因素来在一定程度上控制产品的分子量分布，但囿于釜式反应器的全混特性，物料反混严重，难以得到分子量分布窄的产品。另一方面，聚合反应釜需要进行分批次投料，只能进行间歇式生产，容易导致每一批次的产品质量不一致，影响销售和使用。再次，釜式反应器生产中由于单体聚合热大，又是密闭反应，容易发生爆聚，具有很大的安全隐患。

针对上述问题，有人提出采用管式反应器来替代釜式反应器，较好的解决了物料返混的问题，可得到分子量分布较窄的产品，同时实现了连续反应和常压反应，同时解决了产品质量波动和爆聚的问题，但是其仍然存在缺陷：

1、理论上管式反应器是一种平推流反应器，但实际上由于聚合物有粘度，管壁的滞留层拖弋作用影响很大，再加上丙烯酸类聚合物的生产需要长时间的聚合才能完成，因此反应时间长，管道长，管道中滞留层拖弋作用造成的返混是不能轻视的。

2、丙烯酸类的聚合反应热效应大，如果反应温度高，反应速度快，会有一段反应高温区，高温区的存在会使产品变色；而如果反应温度低则反应时间很长，需要很长的管道，因此在产业上难以实施。

为解决上述问题，公开号为CN104277142A的专利文献公开了一种窄分布低分子量聚合物的生产方法，其通过设置蒸汽喷射反应器使得单体在反应器中快速聚合，使大部分聚合反应在蒸汽喷射反应器中就已经完成，从而显著减少了物料在管道反应器中的反应时间，使反混现象得到改善，能够获得分子量低，分子量分布范围更窄的产品，同时由于大部分聚合反应在蒸汽反应器中已经完成，因此后续物料在较低温度下也不需要在管道反应器中反应很长时间，解决了产品变色和管道过长的问题，并显著提高了生产效率。但是该方案仍然存在缺点：

通常情况下，工业上需要的目标产物可能是丙烯酸盐类聚合物，如聚丙烯酸钠等，但是该装置无法直接获得丙烯酸盐类聚合物产品，因此如果要生产丙烯酸盐类聚合物，则必须将获得的丙烯酸类聚合物另行通入中和反应容器中进一步中和生产，不仅设备投入大，且不便于进行连续、自动化生产，非常麻烦。

另一方面，如上文所述，根据丙烯酸类聚合物的不同用途，对产品的分子量大小及分子量的分布也有不同的要求。上述专利文献的方案虽然能够获得窄分布低分子量的聚合物，但是难以在生产中实现对产品分子量大小和分子量分布范围的调整。因此根据产品的用途，当需要生产高分子量的聚合物产品或在特殊情况下需要生产分子量分布宽的聚合物产品时，该设备是无法满足的，只能更换生产设备，生产设备投入大，且非常麻烦。