[發明專利]一種ABS樹脂的本體聚合生產工藝以及靜態混合器的用途

有效

• 申請號: 201110276102.2
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102443110A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 伍登熙;包季欣;許長軍;黃瑞華;唐來安;許家福;肖明宇;盧光朗;顧明蘭;鄒中華;陳惠國;王勤獲
• 申請（專利權）人: 上海華誼聚合物有限公司;上海工程化學設計院有限公司
• 主分類號: C08F279/04
• 分類號: C08F279/04;C08F2/01
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鐘華;徐穎

技術領域

本發明涉及一種ABS樹脂的本體聚合生產工藝，尤其涉及一種利用無攪拌的并帶傳熱元件的靜態混合器作為聚合反應器進行ABS樹脂生產的本體聚合生產工藝以及該靜態混合器的用途。

背景技術

ABS樹脂是指丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(分別取Acrylonitrile?Butadiene?Styrene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。