[发明专利]基于通道预聚的均粒聚合物球体合成装置及其使用方法

说明书

本发明涉及一种基于通道预聚的均粒聚合物球体合成装置及其使用方法，它包括射流振动器、螺旋式预聚通道、反应釜和水相循环系统，水相循环系统的两端分别通过管道与反应釜、螺旋式预聚通道相连，射流振动器包括射流油相罐、射流微孔板和用于输出振动的激振器，射流微孔板置于射流油相罐中，螺旋式预聚通道的出口端与反应釜相连，螺旋式预聚通道的进口端与射流油相罐相连。本发明能够满足大产量要求，且聚合物白球粒径可控，螺旋预聚通道能够满足液滴在进入反应釜后不破碎、聚并，实现连续性运行，并且通过水相循环系统，能够实现液滴停留时间的调控和反应釜中水相的循环使用，具有较大经济效益。

技术领域

本发明属于聚合物球体合成设备领域，具体涉及一种基于通道预聚的均粒聚合物球体合成装置及其使用方法。

背景技术

离子交换树脂是一类具有离子交换功能基团的高分子球形颗粒状材料，在水处理、石油化工、电力、核工业、医药和食品等领域应用广泛。粒径均匀的树脂具有吸附速率快，有效交换容量大，过水速率均匀且快速等优点，在核工业、电力、医药等领域的需求日益增加，但均粒树脂的合成对装备及方法较高。均粒树脂的合成的前提在于均粒聚合物白球的制备，即行业内所述树脂白球。

树脂白球常用的制备方法是悬浮聚合法，通过搅拌剪切将油相破碎为细小油滴，然后在一定的聚合反应温度下聚合形成白球，其粒径分布主要与液滴均匀性有关，因此传统悬浮聚合法所得树脂都具有粒径范围分布广的特点，其产品粒径分布的范围一般为0.3mm~1.2mm，均一系数一般在1.3以上，传统均粒树脂的来源一般在悬浮聚合法的产品中进行筛分，得率很小，且浪费大量原料。因此亟待开发新型的均粒树脂制造的装备和方法。

悬浮聚合法的粒径分布广泛的原因在于搅拌剪切形成了不均匀的液滴，因此如何产生均匀液滴及保证其在聚合完成前不破碎和不聚并在制备过程中显得尤为重要。射流振动是产生均匀油相液滴的方法，但如何保证均匀液滴的聚合过程也十分重要。

专利CN2552926Y公开了一种悬浮聚合法合成均粒树脂的反应釜，通过改进反应釜和内置的搅拌器的形状、结构，利用框式搅拌器产生的均匀剪切力与打孔底板来获得均匀液滴。此反应釜在两个方面受限，首先打孔底板上孔的数量和分布很大程度上影响了液滴均匀性，易导致搅拌剪切的不均匀，其次在反应釜中即便生成了均匀的液滴前体，随着搅拌进行液滴还是破碎和聚并。

专利CN114288949A公开了一种制备均粒树脂的装置和方法，其通过在流化反应器底座上设置油相喷嘴和水相喷嘴，利用利用两股流体形成的速度差，使油相均匀的被分割成尺寸均一的油滴。此专利中未提到如何完成液滴的有效聚合，进入反应釜中后液滴还是会被搅拌打碎，且单一喷嘴无法提高产量，一味提高流量无法得到控制液滴均匀性。

专利CN110172117A公开了一种喷射法制备均粒树脂的技术，其利用水相和油相的速度差产生剪切力以生成均匀油相液滴。此工艺中使用单个喷射管时产量低，要提高产量就需要采用多台泵或者多通道泵进行，会极大的增加成本和占地面积，且产生均匀液滴后如何完成有效聚合并未在专利中提及。

专利CN104193853B公开了一种制备单分散离子交换树脂的设备及方法，其利用喷针和振动分散控制生成均匀液滴，然后通过自下而上的变径管道完成聚合以制备均粒树脂。此方法同样存在单通道，产量小的缺陷，且在变径管道中完成聚合过程的白球无法及时进入熟化过程，另外该专利制备的树脂粒径范围为1~3.5mm，而实际需求均粒树脂粒径为500~600μm。

专利113877499A公开了一种均粒树脂生产装置及其使用方法，其使用了多通道的筛板作为喷射主体，施加振动以得到均匀液滴，且能够保证产量，但其液滴反应过程是在垂直上升的管道中完成，对管道高度要求大，否则无法保证液滴有效聚合，高度过高对设备要求变高，也存在一定安全风险。