[发明专利]真空脱挥发分装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于真空脱降聚合物挥发分的装置。此外，本发明还涉及一种包括真空脱挥发分装置的聚合物生产或加工设备，特别地，本发明涉及一种包括真空脱挥发分装置的溶液聚合设备。

背景技术

在许多聚合物生产及处理过程中，都需要从不挥发性聚合物中去掉挥发性化合物，如溶剂和残余单体，现已发展有多种技术来完成这种过程。例如，液体分离包括将混合物的温度和压力调节至相图中的一点，在该点上混合物分为贫聚合物相和富聚合物相，然后将这两相分离。另一种广泛使用的实例是在闪蒸器中蒸发挥发组分，除去作为顶流的蒸汽，在容器底部采集聚合物，其中容器的底部设有用于从中移走聚合物的出口。这种闪蒸室被广泛应用于溶液聚合以及淤浆聚合。第三种技术是真空脱挥发分装置，为了使成品聚合物的挥发水平降低到理想水平，该装置中的熔融聚合物暴露于真空中，同时受到剧烈搅拌来脱去如溶剂和残余单体等挥发组分。通常情况下会将这些方法相结合。

一种产生含有聚合物的反应器流出物且溶剂和残余单体必须从中去除的过程是烯烃连续溶液聚合。

连续溶液聚合过程通常包括向单体和溶剂混合物中添加催化剂。需将混合物在大体上没有浓度梯度的环境下进行回混，从而提供一种均质聚合物。专利WO9400500(及其同族专利)描述了一种在连续搅拌反应罐中利用茂金属的溶液聚合，其中，该连续搅拌反应罐可能是一组串联的反应器装置，用于生产多种产品。

聚合反应中的热度会被聚合混合物吸收，从而引起温升。另外，或者说除此之外，可通过冷却系统、通过从外部冷却反应器的器壁或者通过载热流体冷却内置的热交换表面来消除反应热。

在聚合过程中，通常会消耗多数单体(超过50摩尔％)，形成的聚合物在溶剂中溶解。聚合物的浓度越高，含有聚合物、溶剂和未反应组分的聚合反应混合物的粘性越高。混合物从聚合反应器流入精加工部件，在其中分离聚合物、溶剂和未反应单体。在精加工的过程中，逐渐从聚合混合物中去除溶剂和未反应单体，直至聚合物可成型为固体颗粒或固态包。可将分离出来的溶剂和单体聚合再回收到反应器中。

精加工部件可能还包括真空脱挥发分装置。

美国专利US6881800和US7163989描述了一种用于烯烃连续溶液聚合的方法和装置，其中烯烃包括乙烯、丙烯及其他烯烃共聚单体。在一个或多个聚合反应器中，在压力下发生聚合反应，然后在具有催化剂灭活剂的精加工部件中处理一个或多个反应器的流出物，然后在降压前在一个或多个换热器中对其进行加热，降压会导致流出物逐步分离成富聚合物相和贫聚合物相。将这两相分离，提纯贫聚合物相并将其回收用作溶剂。富聚合物相经受进一步的分离和净化阶段，包括通过真空脱挥发分装置。在真空脱降聚合物挥发分后，将聚合物成型为用于储藏和运输的颗粒或包。这种方法适用于生产一系列不同类型的聚合物。

在一些溶液处理中(参见专利WO9802471，科尔萨莫)，聚合的混合物在两个阶段发生闪蒸，由此溶剂和未反应单体被转换成气相。高效萃取溶剂等要求低蒸汽压力以及气相压缩或凝缩，然后泵送到随后的分离阶段。泵送是用来将聚合物从闪蒸分离阶段转送至最后的脱挥挤压器中。

在溶液设备中，溶剂选择、工作温度和净化系统须适用于所需聚合过程的特定操作窗口。催化剂的可用范围允许生产就聚合单体含量、分子量而言等多种不同的聚合物。

一些利用溶液聚合或其他技术生产的聚合物的硬度低或具有粘性，因此容易产生处理问题。因此，需用可以改善处理这种低硬度聚合物的设备和方法。

一些聚合物容易被空气中的氧气氧化，引起成品中的胶状物和其他缺陷。也有需要减少这种胶状物和其他污染物。

尽管已经证实真空脱挥发分装置本身会有效地减少聚合物熔体中的残余挥发组分的水平，但已发现脱挥发分装置特别是其密封件需要高水平的维护，从而才能保持工作的稳定性。常用的机械密封件具有两个平滑盘片，其中一个固定，一个安装在轴上，它们之间的空隙充满油液，已发现这种机械密封件容易出现聚合物进入盘片之间的问题，从而导致密封件失效并且油液释放到聚合物中。因此需要一种具有改良密封件的改进的脱挥发分装置。

此外，由于许多聚合物产品的最终用途会涉及与食品接触，尤其是聚合物薄膜，所以需要确保聚合物符合食品使用的相关规定，如美国食品药物监督管理局(FDA)的规定。

对于其他补充的背景技术，还可参见专利文献WO9400500和WO9214766。

发明内容