专利名称：用于乳液聚合的环路反应器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种聚合反应器，其包含具有一个或多个原料入口、一个或多个出口的一个或多个循环环路，用于使反应器装料在该循环环路内循环的驱动装置，以及用于贮藏、发射和接收清管器(cleaning pig)的清管器站点。
背景技术：
WO00/07177公开了一种用于乳液聚合的环路反应器。该环路反应器包括循环泵以及连接该泵的出口和入口的管式循环环路。水、单体和稳定剂被连续供给到该环路并被循环，并且聚合物乳液被连续抽出。该反应器尤其适合于生产例如用于油漆或粘合剂的从乙烯基和/或丙烯酸单体获得的聚合物。
使用管式反应器的聚合过程中遇到的一个问题是在反应器的内壁上形成反应产品的沉积物。这些沉积物导致循环泵的输送压力需要增加，并且会损害从反应介质到例如围绕反应器管的护套内的冷却剂的热传递，从而会导致较高的且通常是有害的反应器温度，或者需要增加冷却剂循环速率、降低冷却剂温度或降低生产率。污垢也会减小反应器容积，增加乳液的再循环率以及对乳液的剪切。这会改变可能对清洁的反应器最优化的工艺条件。总之，产品特性将产生偏差，从而失去了连续反应器所预期的产品一致性的优点。在WO00/07177中，使用清管器来清洁反应管的内侧。清管器的直径大约为反应管的内径。清管器被从清管器站点发射并被聚合乳液推动通过环路。
这种现有技术的系统的一个缺陷是当清管器用坏时不能容易地更换清管器。清管器停在其中的整个管道区段必须被拆除，这会导致乳液损失以及设备被弄污。此外，难以制造这样的管区段，该管区段精确配合以便当使该区段脱离接合以取出清管器时仅很小的力就可使该管区段滑出，而相反地在对清管器进行维护之后可使该管区段滑回。如果管过长则难以拆卸和更换管，而如果过短则难以将该管密封在其它管上。此外，通常难以设计不会泄露聚合物乳液的可拆卸管。
发明内容
本发明的目标是提供这样一种清管器站点，该清管器站点可以快速和频繁地发射清管器并可以比较容易和快速地更换清管器，同时乳液不会溅出。
本发明的目标由具有清管器站点的管式反应器实现，该清管器站点包含盖以覆盖使清管器能够取出的开口。这样，可实现清管器的取出和更换而不需要中断生产过程。为了使取出更容易，所述开口可大于清管器的长度，并且宽度至少等于清管器的最大直径。
在一个任选的实施例中，清管器站点包括具有在两端连接到循环环路的圆柱形孔的箱，该孔具有直径大于循环环路的内径的中部。在该孔的外端部处的过渡部分，孔的直径变窄以便基本等于循环环路的内部管径。该过渡部分可以是所连接的管部的一部分，或者是一个单独的部分。优选地，该过渡部分是清管器站点的成一体的部分。
由于扩大的孔直径，在清管器前面的聚合物乳液可围绕清管器向后流动。
在非工作位置，清管器的前部紧靠过渡部分的斜面定位，该过渡部分使箱内的较大直径区段与形成循环环路的较小直径的管接合。从而，清管器在其前端形成密封。由于此密封，当水相被引导从而在清管器后面的位置进入清管器箱时，清管器被迫移动到循环环路内。在此序列的另一端，当清管器返回时，驱动力由已经暂时被引导经过该箱的聚合物乳液提供。在清管器前面的液体可经由清管器箱内的较大直径的空腔提供的间隙越过清管器向后移动。尽管推动清管器的乳液中的一部分会沿该间隙通过，但是乳液的量仍足以使清管器向前移动。清管器的长度可选择为使得当清管器停止时，清管器的前端在该斜面端被密封，并且清管器处于下一次发射的正确位置。
优选地，圆形横截面的一半在该可拆卸盖内形成。
清管器站点可结合在循环环路的分支内，例如结合在绕过驱动装置的旁通管路内。为了使清管器从乳液的主流转移到清管器站点，可使用转向器。转向器可以是可铰接在允许乳液全径(full bore)流动的正常操作位置和使清管器转移到清管器站点的转向位置之间的杆或销。GB-A 2196716中说明了这种转向器的合适的示例。转向器优选地例如响应位于上游的清管器检测器被电子地致动。
反应器可包括在清管器站点后面的截止阀，以便在清管器已返回起始位置之后阻止乳液经由清管器旁通管路流动。反应器还可包含用于使反应器装料在该截止阀附近旁通的旁通管路。
任选地，该内孔与水相进料器开放连接。这样可以由水相容易和迅速地发射清管器。在此情况下，反应器可包括截止阀以便在清管器被发射之后阻止水相进入清管器箱。
闭合环路反应器可包括反应管，该反应管的至少主要部分形成螺旋盘管。与常用的连续管的拉管设置(例如M.Wilkinson and K.Geddes，“Anaward winning process”，Chemistry in Britain，PP.1050-1053，December1993内公开的)相比，该形状更适合于清刮管道，因为清管器没有被迫进行急转弯，从而减小了清管器的磨损并允许使用更长的清管器。此外，通过使用螺旋盘管式的连续管可避免未冷却接头，该接头是壁污脏的根源之一。
清管器可以大约1分钟到大约60分钟、优选地大约10-20分钟的间隔被发射。除了更有效地清洁管壁之外，规则地扰动靠近管壁的缓慢移动的或静态的乳液聚合物层可防止出现作为热的不良导体的静止的聚合物层。
适用于此聚合过程的一些典型的单体包括例如丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、Veova9、Veova10、Veova11(所有三个出自Shell)、丙烯酸乙酯、2-乙基丙烯酸己酯、乙烯、以及氯乙烯。加成反应被(自由)基启动以形成悬浮在通常为水的介质内的直径通常为50-3000nm的高分子量聚合物颗粒的分散体，在该介质内该聚合物不可溶。常用的自由基发生器包括过氧二硫酸(peroxodisulphuric acid)的钠、钾和铵盐，例如过(氧化)硫酸铵。可选择地，可使用氧化还原耦联。这些氧化还原耦联包含氧化剂和还原剂。常用的氧化剂是过氧二硫酸和t-丁基过氧化氢的盐以及过氧化氢本身。还原剂是亚硫酸钠、偏亚硫酸氢钠、甲醛合次硫酸氢钠(sodium formaldehyde sulphoxylate)和连二硫酸钠。
单体聚合可在水悬浮液中进行，在此情况下，原料优选地由单独的进料流提供。这些流引入新的单体和被称为水相的稳定剂的水溶液，或者例如单体和水的预制乳液以及在单独的小流中的水溶液。在反应开始时，反应器充满在溶液箱内制成的水相。还可使用其它填充物，尤其是来自前面的循环的任选地稀释为任何浓度的(具有相同或不同组成的)成品乳液聚合物。
反应器内的搅动通过在线的循环泵提供。在进料流开始流动之后不久，单体开始反应并且生成热。温度由冷却装置-通常由冷却液(例如水)在冷却护套内的受控循环-稳定。产品流到冷却箱，在该处剩余的单体转化成聚合物。在冷却之后，乳液聚合物在过滤器内被过滤以除去任何尺寸过大的颗粒或砂粒物质，并被传送到产品存储箱。
任选地，聚合过程可在压力下执行，例如在10-150巴的压力下。可选择地，聚合可在环境压力下执行。
清管器例如可由软的或半硬的天然材料或合成材料例如橡胶或聚氨酯制成。另外，可使用具有(柔性)金属部分或金属刷以及金属和软的或半硬的天然或合成材料的组合的清管器或刮具。在许多可能的形状中，圆柱形、具有圆边的圆柱形以及在外圆周上具有厚唇缘和/或厚条带的圆柱体尤其适合。与仅具有一个刮削面的球形不同，哑铃状圆柱形清管器具有两个刮削面。
清管器的设计以及所使用的材料尤其取决于沉积物的类型以及反应管的公差和半径。顺便指出，清管器的磨损量可由一个清洁循环所需的时间确定，这是因为被磨损的清管器需要更多的时间来完成一个循环。合适的循化泵例如是正排量泵。
附图中进一步示出了本发明。在附图中图1示出根据本发明的环路反应器；图2示出图1内的环路反应器的清管器箱的横截面；图3示出图1内的环路反应器的清管器箱的俯视图；图4示出如图2和3所示的清管器箱的可拆卸盖的正视图；图5示出图4的盖的俯视图；图6示出图4的盖的侧视图；图7示出围绕图2的清管器箱的阀装置；图8以横截面视图示出清管器箱内的清管器。
具体实施例方式
图1示出环路反应器1。反应器1包括具有单体入口3、水相入口4和成品出口5的循环环路2。循环泵6用作使反应器装料在循环环路2内循环的驱动装置。一旁通管路绕过泵6，并包括用于贮藏、发射和接收清管器的清管器站点7。在料流方向上，单体进料器位于该泵之后以便降低泵6内的单体含量从而降低污垢率。
清管器站点7包括分别在图2和3的横截面视图和俯视图中示出的清管器箱8。清管器箱8包含横截面为圆形的内部孔9，该孔的直径稍大于所使用的清管器的直径。箱8在其上端具有开口10，该开口可被可拆卸的盖(见图4)封闭。此开口10显露出半圆柱形凹部11。开口10和凹部11以过渡部分12为边界，该过渡部分具有与凹部11对齐的中心孔13。孔13的内径朝外端部变窄从而等于所连接的环管2的内径。
设置螺纹孔14以接合用于固定该可拆卸盖的固定装置。圆柱形开口15与凹部11成直角并用于排出乳液。开口16用作水相的进料器以便发射清管器。开口16还可直接定位在通向清管器箱的管路内。开口17用于给清管器箱减压并在打开盖之前排掉液体。
如图4、5和6所示，清管器箱8的开口10可被可拆卸盖18封闭。盖18可通过开孔19使用常规的固定装置固定，在盖18放置在合适位置之后该开孔19与清管器箱8内的螺纹孔14对齐。盖18包括具有中心槽缝21的顶板20，该槽缝用于使磁体检测器能够靠近被保持在清管器的体部内的磁体定位。这可确保当完成环行之后清管器重新进入箱时的检测。在顶板20的一侧，盖18包含具有半圆柱形凹部23的块体22。凹部23的直径与清管器箱8内的凹部11相同。当盖18放置在清管器箱8上的合适位置时，凹部23和凹部11形成圆柱形孔。盖18内的第二半圆柱形凹部24与凹部23成直角。此凹部24的直径与清管器箱8内的孔15相同，并且当盖放置在清管器箱8上时该凹部24与该孔15对齐。
图7示出用于在循环泵27附近使清管器旁通的根据本发明的环路反应器内的旁通管路25。旁通管路25包括清管器站点28，该清管器站点包括具有如图2-6所示的盖18的清管器箱8。清管器站点28连接到水相进料器31和乳液排放管路32，该排放管路通向收集箱(未示出)。水相进料器31具有通向循环泵27并带有第一截止阀34的第一分支33，以及通向清管器站点28并带有第二截止阀36的第二分支35。在清管器箱附近，排放管路32分成连接到旁通管路25的第一分支37和连接到清管器站点28的第二分支38，其中该第一分支37在沿流动方向位于清管器站点28之前的位置处连接到旁通管路25。第三截止阀39位于排放管路32的第一分支37内，第四截止阀40位于清管器站点28和该第一分支连接到旁通管路25的位置之间。第五截止阀41位于排放管路的第二分支38内，而第六截止阀42位于旁通管路25的沿流动方向越过清管器站点28的部分内。
在正常使用时，截止阀34和39打开，而阀36、40、41和42关闭。部分循环乳液经由旁通管路25、阀39和排放管路从环路中被排出并被收集在收集箱内，而淡水相则经由阀34和循环泵进入环路。
为了发射清管器，首先打开阀42和36。然后关闭阀34。淡水相被引向清管器箱内的清管器后面，从而将清管器推出清管器箱并推入环路盘管。位于环路内的刚刚越过旁通管路25的位置的电磁检测器记录何时清管器通过该检测器，并使阀34打开以及阀36和42关闭。清管器通过反应器回路。在环路分成旁通管路25和通向循环泵的管路的位置，环路在内部具有转向销，该转向销铰接在将清管器引入旁通管路的第一位置和第二位置之间。转向销由恰恰位于旁通管路25之前的第二电磁清管器检测器控制。当第二电磁清管器检测器检测到有清管器通过时，该第二电磁清管器检测器使转向器铰接到第一位置，从而将清管器引入旁通管路25。阀40和41打开且阀39关闭。这使得乳液改道经过清管器箱。第三电磁清管器检测器位于清管器箱处并检测清管器的返回，从而使阀39打开以及阀40和41关闭。
图8以横截面视图示出清管器箱8内的清管器43。清管器43具有圆柱形体部44和两个橡胶环刮具45，该刮具的直径等于环管的内径以便彻底清洁管的内侧和除去污垢。由凹部11和22形成的中心圆柱形孔46的内径大于管的内径。结果，乳液可越过清管器向后流动而不会阻碍清管器处于起动位置。
权利要求
1.一种聚合反应器，包括具有一个或多个原料入口、一个或多个出口的一个或多个循环环路，用于使反应器装料在该循环环路内循环的驱动装置，以及用于贮藏、发射和接收清管器的清管器站点，其特征在于，该清管器站点包含盖以覆盖使清管器能够取出的开口。
2.根据权利要求1的反应器，其特征在于，该清管器站点包含具有在两端连接到循环环路的圆柱形孔的箱，该孔具有直径大于循环环路的内径的中部，并且在该孔的外端部处的过渡部分中，孔的直径变窄以便基本等于循环环路的内部管径。
3.根据权利要求1或2的反应器，其特征在于，对于该内部孔的至少一部分，圆形横截面的基本一半在该可拆卸盖内形成。
4.根据前面任何一项权利要求的反应器，其特征在于，该清管器站点结合在循环环路的分支内，并且该循环环路包含将清管器引向清管器站点的转向器。
5.根据权利要求4的反应器，其特征在于，该清管器站点结合在绕过驱动装置的旁通管路内。
6.根据前面任何一项权利要求的反应器，其特征在于，该反应器包含在该清管器站点后面的截止阀。
7.根据前面任何一项权利要求的反应器，其特征在于，该内部孔与水相进料器开放连接。
8.根据权利要求7的反应器，其特征在于，该反应器包含在清管器箱的水相进料器内的截止阀。
全文摘要
一种聚合反应器(1)，包含循环环路(2)，原料入口(3)，出口(5)，用于使反应器装料在该循环环路(2)内循环的驱动装置(6)，以及用于贮藏、发射和接收清管器的清管器站点(7)。该清管器站点(7)包含盖以覆盖使清管器能够取出的开口。该清管器站点(7)构造成具有在两端连接到循环环路的圆柱形孔的箱，该孔具有直径大于循环环路的内径的中部。在该孔的外端部处的过渡部分，孔的直径变窄以便基本等于循环环路的内部管径。在该内部孔的至少一部分上，圆形横截面的基本一半在该可拆卸盖内形成。
文档编号B01J19/24GK101072636SQ200580038068
公开日2007年11月14日 申请日期2005年10月28日 优先权日2004年11月2日
发明者D·C·亚当斯 申请人:阿克佐诺贝尔国际涂料股份有限公司