一种提高苯乙烯-丙烯腈共聚反应中丙烯腈转化率的装置

摘要

本发明涉及一种石油化工的装置，一种提高苯乙烯-丙烯腈共聚反应中丙烯腈转化率的装置，在两台串联的反应器共聚反应后，分别添加一条强制回流管线，将部分物料强制回流到反应器中，加强反应器中反应物的混合，使反应器内物料混合均匀，丙烯腈的转化率为75％以上，达到80％，其生产能力提高，装置的单线生产能力提高到8万吨/年，生产操作稳定，反应器内物料混合度均匀，产品质量处于国际领先水平。本发明的反应后单体和溶剂剩余量减少，单体收率得到提高，单体和溶剂回收的成本得到节省，生产单元的设备投资费用得到节省，装置的运行费用得到节省，从而降低了产品的生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油化工的装置，特别涉及一种丙烯腈-苯乙烯共聚反应的 装置。

背景技术

丙烯腈-苯乙烯共聚物，也称SAN或AS，是一种由丙烯腈与苯乙烯共聚而成 的高分子化合物。丙烯腈-苯乙烯共聚物具有热塑性，不易变色，不受稀酸、稀 碱、稀醇和汽油的影响，具有优良的耐热性和耐溶剂性，用于制造耐油机械零 件、仪表壳、仪表盘、电池盒、拖拉机油箱、蓄电池外壳、包装容器、日用品 等，还是一种主要用作生产ABS树脂的掺混料。

在工业化生产实施过程中，苯乙烯-丙烯腈共聚物的合成，在工业化实施中 经历了第一代乳液聚合法，第二代悬乳聚合法，第三代连续本体聚合法。所述 乳液聚合法由于生产工艺复杂，成本高已濒临淘汰。所述悬乳聚合法生产出的 产品透明度差，只能用于基料掺混的ABS树脂。所述连续本体聚合法制得的苯乙 烯-丙烯腈共聚物具有产品纯净，透明度高、耐油、耐化学性能优良的特点，是 工业中最常用的苯乙烯-丙烯腈共聚物的合成方法。连续本体聚合法采用热引发 连续本体聚合技术，以苯乙烯、丙烯腈为单体，添加少量的乙苯作为稀释溶剂 来合成苯乙烯-丙烯腈共聚物。

本体聚合法生产苯乙烯-丙烯腈共聚物工艺中，存在的主要问题是丙烯腈转 化率低。由于反应生成的苯乙烯-丙烯腈共聚物粘度很大，当反应发生一段时间 后，反应物混合不均匀，反应物之间的接触困难，即便增大反应停留时间，丙 烯腈转化率也只能达到50％～70％wt。如果通过加大搅拌速率，使反应釜内物料 混合均匀，则会导致破乳，影响产品质量。所以，现有本体聚合法生产苯乙烯- 丙烯腈共聚物的工艺中，一般采用两个体积较小的串联反应器。即便如此，第 二个反应器出口处，丙烯腈转化率也仅能达到70％wt。

丙烯腈转化率低，会导致以下不良后果：首先，运会导致原料利用率低， 产品质量差；其次，这会降低苯乙烯-丙烯腈共聚物的单线生产能力，吨产品投 资增加；另外，这还会增加后续未反应单体和溶剂回收单元中，未反应单体和 溶剂的量，增加未反应单体和溶剂回收单元的设备投资和操作费用。这是苯乙 烯-丙烯腈共聚物生产中急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高丙烯腈-苯乙烯共聚反应中丙烯腈转化率并 提高产品单线生产能力的装置。

本发明的技术方案，根据丙烯腈-苯乙烯共聚反应后期，反应釜内物料粘度 很大、反应物之间的接触困难的特点，在两台串联的反应器后，分别添加一条 强制回流管线，将部分物料强制回流到反应器中，加强反应器中反应物的混合， 在不会导致破乳的条件下，使反应器内物料混合均匀，以提高丙烯腈的转化率。

一种提高苯乙烯-丙烯腈共聚反应中丙烯腈转化率的装置，反应物料有丙 烯腈、苯乙烯、稀释剂、分子量调节剂，稀释剂为乙苯，分子量调节剂为十二 烷基硫醇，共聚反应的物料比例，丙烯腈∶苯乙烯∶乙苯∶十二烷基硫醇＝(20％～ 30％)∶(50％～70％)∶(10％～35％)∶(0～2％)，以重量百分数计，表示为 ％wt；丙烯腈和反应物料经1#反应器进料口，进入1#反应器，反应温度在140～ 160℃，反应釜内压力0.16～0.3MPa，反应停留时间为1.8～2.0小时，产物及未 反应的反应物经1#反应器出料泵，一部分送入2#反应器，另一部分经1#反应器 物料回流口，返回到1#反应器，回流比为0.28～0.35，在1#反应器回流线上， 设有1#反应器压力控制阀，在2#反应器进料管线上设有1#反应器液位控制阀， 在1#反应器顶部设有1#反应器冷凝器，1#反应器中挥发出的气相组分，经其冷 凝后回流到1#反应器中，撤出反应热，当1#反应器底部丙烯腈的转化率达到60％ 时，送入2#反应器；物料经2#反应器进料口进入2#反应器，反应温度140～ 160℃，反应釜内压力0.16～0.3MPa，反应时间1.8～2.0小时，反应产物和未反 应的反应物，经2#反应器底部的2#反应器出料泵，一部分送入后续产物分离工 段，另一部分由回流管线，从2#反应器进料回流口，返回2#反应器，回流比为 0.28～0.4，在2#反应器的回流线上设有一个2#反应器压力控制阀，在去分离工 段的管线上设有2#反应器液位控制阀，在2#反应器顶部，设有一个2#反应器冷 凝器，2#反应器中挥发出的气相组分，经其冷凝后回流到2#反应器中，当2#反 应器底部的丙烯腈转化率达到80％时，将2#反应器中的物料送入分离工段。

本发明的优点在于，通过反应物强制流动加强混合，提高反应器内物料混 合的均匀程度，并增加物料在反应器内的停留时间，将反应器出口丙烯腈的转 化率由50％～70％wt，提高到75～80％wt。液体的回流，使反应釜内物料 的混合更加均匀，因此可以采用体积较大的反应器，在不降低丙烯腈的转化率 的前提下，将丙烯腈-苯乙烯聚合物的单线生产能力提高。由于转化率提高了 10％～30％wt，反应后未反应单体和溶剂剩余量少。这样，可以减少未反应单体 和溶剂的回收量，节省这部分单元设备的投资费用和运行费用，从而节省能耗 并降低产品成本。

附图说明

图1为本发明的装置流程简图。

其中：1#反应器1，1#反应器出料泵2，1#反应器冷凝器3，1#反应器压力 控制阀4，1#反应器液位控制阀5，1#反应器搅拌器6，1#反应器进料口7，1# 反应器出料口8，1#反应器搅拌器电机9，1#反应器物料回流口10，2#反应器 11，2#反应器出料泵12，2#反应器冷凝器13，2#反应器压力控制阀14，2#反应 器液位控制阀15，2#反应器搅拌器16，2#反应器进料口17，2#反应器出料口 18，2#反应器搅拌器电机19，2#反应器物料回流口20，1#反应器夹套21，2# 反应器夹套22。

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施例，对本发明做出详细的描述。

一种两台串联的丙烯腈-苯乙烯共聚反应的装置，反应的物料有丙烯腈、苯 乙烯、稀释剂、分子量调节剂，稀释剂为乙苯，分子量调节剂为十二烷基硫醇， 共聚反应的物料比例，丙烯腈∶苯乙烯∶乙苯∶十二烷基硫醇＝(20％～30％)∶ (50％～70％)∶(10％～35％)∶(0～2％)，以重量百分数计，表示为％ wt；丙烯腈、苯乙烯分别经1#反应器进料口7，进入1#反应器1，向反应器夹 套21中热油加热到110℃，进入热引发。由于反应是散热反应，随反应的进行 温度会不断升高，为防止爆聚，开始反应后采用循环水撤热，以保证反应温度 在140～160℃之间，通过调节反应釜顶冷凝器回流量来保持反应釜内压力在 0.16～0.3MPaG之间，反应停留时间为1.8～2.0小时。产物及未反应的反应物经 1#反应器出料泵2，一部分送入2#反应器11，另一部分经1#反应器物料回流口 10，返回到1#反应器1，回流比为0.28～0.35。在1#反应器1回流线上，安装 有一个1#反应器压力控制阀4，在2#反应器11进料管线上安装有一个1#反应 器液位控制阀5。当1#反应器出料泵2的压力，不在设定范围内时，调节回流 线上1#反应器压力控制阀4的开度，使泵出口压力恢复到设定范围。此时，1# 反应器1内，液位相应的会发生变化，调节2#反应器11进料线上1#反应器液 位控制阀5的开度，使1#反应器1液位恢复到设定范围。在1#反应器1顶部设 有一个1#反应器冷凝器3，1#反应器1中挥发出的气相组分，经其冷凝后回流 到1#反应器1中，撤出反应热。通过控制1#反应器1中液位的高度和反应停留 时间，来控制1#反应器1中丙烯腈的转化率。当1#反应器1底部丙烯腈的转化 率达到60％时，送入2#反应器11。

物料经2#反应器进料口17进入2#反应器11，向反应器夹套22中通入热油 加热到110℃，进入热引发。由于反应是散热反应，随反应的进行温度会不断升 高，为了防止爆聚，开始反应后采用循环水撤热，以保证反应温度在140～160℃ 之间，通过调节反应釜顶冷凝器回流量来保持反应釜内压力在0.16～0.3MPaG 之间，反应停留时间为1.8～2.0小时。反应产物和未反应的反应物，经2#反应 器11底部的2#反应器出料泵12，一部分送入后续产物分离工段，另一部分由 回流管线，从2#反应器物料回流口20，返回2#反应器11，回流比为0.28～0.4。 在2#反应器11，回流线上安装有一个2#反应器压力控制阀14，在去分离工段 的管线上安装有一个2#反应器液位控制阀15。当2#反应器出料泵12的压力， 不在设定范围内时，调节回流线上2#反应器压力控制阀14的开度，使泵出口压 力恢复到设定范围。此时，2#反应器11内，液位相应的会发生变化，调节2# 反应器液位控制阀15的开度，使2#反应器11液位恢复到设定范围。在2#反应 器11顶部，设有一个2#反应器冷凝器13，2#反应器11中挥发出的气相组分， 经其冷凝后回流到2#反应器11中。通过控制2#反应器11中液位的高度和反应 停留时间，来控制2#反应器11中丙烯腈的转化率。当2#反应器11底部的丙烯 腈转化率达到80％时，将2#反应器11中的物料送入分离工段。

下面的具体实施例，如表1所示：

本发明的一个某装置，在两台串联的反应器后，分别添加一条强制回流管 线，将部分物料强制回流到反应器中，加强反应器中反应物的混合，使反应器 内物料混合均匀，丙烯腈的转化率为75％以上，达到80％，其生产能力提高，

表1

装置的单线生产能力提高到8万吨/年，生产操作稳定，反应器内物料混合度均 匀，产品质量处于国际领先水平。本发明的反应后单体和溶剂剩余量减少，单 体收率得到提高，单体和溶剂回收的成本得到节省，生产单元的设备投资费用 得到节省，装置的运行费用得到节省，从而降低了产品的生产成本。