制造苯乙烯类-链烯腈共聚物的方法

专利名称:制造苯乙烯类-链烯腈共聚物的方法
这一申请是其原申请(主专利申请案)的部分继续，原申请的流水号为423，488，于1982年9月24日提交归档，于是该原申请也就通过对其全部内容的参考而被结合进去了。
本发明涉及了一种改进的对共聚物进行连续本体聚合反应的系统。更确切地说，本发明是涉及了一种对苯乙烯类-链烯腈共聚物(SAN)进行连续聚合反应的工艺过程。
乙烯基单体的共聚反应，尤其是苯乙烯和丙烯腈的共聚反应，正象它们的生产工艺一样，已经为人们所熟知。然而，仍然存在着一些固有的、至今尚未解决的问题，或者在许多情况下，这些问题被解决得不怎么令人满意。
在一个共聚反应的过程中，精确的控制是人们所希望的，假如在整体上没有这种控制，那么要维持产品的质量就成为不可能。例如，如果单体X要与单体Y进行共聚，就有可能获得多种共聚物。该X单体在共聚物中的含量将会是1%～99%。所难免的是，这些作为产品的共聚物其物理和化学的性质是很不一样的。因此，精确的控制要求达到使最终产品基本上由本质上均匀的X∶Y比率的共聚物所组成。这种均一性愈接近，或者变度的范围愈窄，则产品也就更理想。既使在那些允许宽的变度范围的情况下人们也已经熟知，狭窄的变度范围能导致更好的产品质量。
在一个典型的连续的本体(大块)共聚反应工艺过程中，通过进料把单体送入反应器中。共聚反应是在高的温度和压力的条件下实现的。反应器是必须加以控制的第一个主要区域。必须维持一个均一的温度以便能够获得一批均匀的产物。生成的流体含有已生成的共聚物以及一部分各自的单体。流体从反应器的排放构成了第二个控制问题区域。由于反应器中的共聚反应是不完全的，所以，有些单体则仍然存在于排放流体中。如果不加以控制，那么某些共聚反应将会继续进行下去从而生成了具有不同单体比率的共聚物，而这种不同的单体比率是因温度和压力条件的不同才造成的。于是，为了使这种不同单体比率的共聚物保持在最小的范围内就必须对该继续进行的共聚反应加以控制。再者，如果有继续进行的共聚反应发生，那么，对这种情况的控制就应该被实施以便使得已生成的第二阶段的共聚物具有本质上相同的单体比率。
在排放流体被冷却之后，就进行了使共聚物从单体和其它稀释剂中的分离。这一步通常是通过加热以蒸发掉不需要的组份来实现的。于是，第三个控制问题区域就出现了。热的应用会引起一些组份的共聚反应或进一步的反应，而这些会导致对最终产品的污染。因此，这种第三步的聚合反应应该被控制在最小的程度。
例如，在SAN的聚合反应场合下，人们已经熟知，要生产出一种具有理想性质的产物，精确的控制是必不可少的。假如，在一种单一的产物中共聚物的丙烯腈含量的变化范围大于约4%，那么，不同的共聚物就会变成在相互之间是不相容的，结果导致形成一种人们所不能接受的混浊有雾晕的产品。因为苯乙烯和丙烯腈的单体是以不同的速率聚合的，所以，小心的控制不但是在聚合阶段是需要的，而且在后来的净化阶段也是需要的。尤其是在这些后来的处理阶段中必须保持产物的均一性，这是因为既使很少量的具有高丙烯腈含量的共聚物产品也能引起整个产品带有黄颜色(归因于在对共聚物进行加热时使相邻丙烯腈侧基环化了，例如，即使在后来的热成型阶段中也是如此)。
这在SAN的聚合反应工艺中对产物进行聚合反应以后的处理时是一个重要的因素，例如，从共聚物中除去残留单体，这被称为共聚物的脱去挥发份作用。一旦聚合物-单体的混合物离开了反应器，就会存在一种很大的、生成高丙烯腈含量的共聚物的危险性，这种危险性是因两种不同单体种类的不一致的共聚速率和用于脱去挥发份作用的高温而造成的。在传统的工艺中，脱挥发份作用比较典型的是采用薄膜(片)的脱挥发份装置来实施的，例如象所谓的“膜片吐露得”(FILM TFUDER)它能使液态单体非常迅速地蒸发掉以便把后来的聚合反应控制在最小的程度。然而，这种薄膜(片)装置是比较昂贵的，而且还需要进行过度(量)的维修，例如，至少是每天维修一次，这是因为它的许多运动部件和多方面的密封装置的特征所要求这样做的。于是，这种维修就要求聚合反应的作业线停下来或者是采取某些措施以便在维修过程中保持上游物料。而这将导致产品质量的不稳定并增加设备和操作的费用。
因此，本发明的目的是要提供一种改进的进行连续本体(大块)聚合反应的装置。
本发明的另一个目的在于提供一种改进的工艺和装置，这种工艺和装置能够在使用于乙烯基单体共聚反应的反应器中保持一个均匀的温度。
为了完成上述目的，已经按照本发明的一个方面而提供了一项在连续进行的乙烯基单体的聚合反应过程中控制反应温度的方法，所述的聚合反应包括把含有乙烯型单体的进料输入到反应器中从而形成一种反应混合物。这种反应混合物受发生单体共聚的那些温度和压力条件的支配。反应器中的反应混合物是通过把蒸气相从反应器中排放到一个冷凝器而实现冷却的，这种冷凝器则能保够留住冷凝液(冷凝器中的蒸气相通过与已冷却的冷凝表面的接触而被冷却从而生成冷液)，在这里，蒸气相从反应器出来的排放速率是通过控制可以跟排放的蒸汽相进行接触的冷却的表面面积来加以控制的。
按照本发明的另一个方面，也提供了一种对苯乙烯和链烯腈的单体进行连续的本体(大块)聚合反应的工艺以便生成一种苯乙烯类-链烯腈共聚物，即生成一种冷凝液，在这里，从反应器中排放蒸汽相的速率是通过对冷却表面面积的控制而加以控制的，所述的冷却表面面积是指可以跟排放的蒸气相进行接触的冷却表面面积。
根据本发明的又一个方面，还提供了一种对苯乙烯和丙烯腈的单体进行连续的本体(大块)聚合反应从而生成苯乙烯类一链烯腈共聚物的工艺。一种包括预先确定比率的苯乙烯和丙烯腈单体的进料被连续地加入到反应器中从而形成了反应混合物。含有苯乙烯和链烯腈单体的反应混合物受某种温度和压力条件的支配，在这种温度和压力条件下，所述的单体会发生共聚从而生成了一种含有苯乙烯类-链烯腈共聚物和苯乙烯及链烯腈单体的液体。反应混合物也受搅拌作用的限制，这种搅拌作用足以在整个反应混合物中维持一个基体上均匀的组成分布和一个基本上均匀的温度分布。至少是部分含有苯乙烯类-链烯腈共聚物及其相应单体的液体连续地从反应器中被排放出来。通过把含有汽化的苯乙烯类和链烯腈单体的蒸汽相从反应器中排放到冷凝器来对反应器中的反应混合物加以冷却。从反应器排放出来的汽化的苯乙烯类和链烯腈单体通过与冷却的冷凝表面的接触而被冷凝从而生成一种已冷凝缩合的含有单体的液体。至少是一部分这种已冷凝(缩合)的含有单体的液体被回流到反应器中。冷却步骤还进一步包括对从反应器排放出来的一定量的汽化单体加以控制，而这种控制是通过改变冷却的表面面积的量来实现的(为了跟反应器中的温度相响应，所述的冷却的表面面积供与排放出来的汽化的单体相接触)，通过这些步骤，汽化单体的冷凝量就得到了控制。
本发明的进一步的目标、特征和优点将可以从下面将出现的理想的具体装置的详细描述中，并且是一起考虑了已给出的图形和图样之后得到明确的解释。
在附图中图1是为实施本发明提出的工艺的适合装置的示意图;
图2是为实施本发明提出的受控温度下聚合反应的一种变换(可供选择)装置的更详细的示意图;
图3是对理想装置进行说明的示意图，这种装置是根据本发明用来对回收的单体加以冷凝和再循环的。
尽管下面的说明和例子是专门适用于对苯乙烯和链烯腈单体进行共聚反应的，但必须明白本发明是适用于一般的共聚反应的，尤其是适用于那些需要对共聚物组成加以控制的共聚反应。
本发明的目的在于提供一种改进的，为制造共聚物的连续本体(大块)聚合反应的工艺，该工艺使用了一种起始的单体组成，这种组成含有至少一种单烯烃基芳香族(苯乙烯)的化合物和至少一种链烯腈化合物。正如这里所使用的，“本体(大块)聚合”这一术语并不排除稀释剂在该工艺中的存在。
链烯腈化合物是以通式
为特征的，这里的R是从一组基团中挑选出来的，这类基团包括氢和一些含有1～4个碳原子的烷基。
单烯烃基芳香族(苯乙烯)化合物是以下面的通式为特征的即
这里的Ar是从一组基团中挑选出来的，这类基团包括苯基、6～9个碳原子的烷芳基、一氯苯基，这里的X也是从一组基团中挑选出来的，这类基团包括氢和含有少于三个碳原子的烷基。理想的链烯腈是丙烯腈，而理想的苯乙烯类则是指苯乙烯本身。
本发明提供了一种工艺和装置，这种工艺和装置能够在一个宽的操作条件下有效地生产出宽范围的SAN共聚物产品。例如，按照本发明，可以制成有这样一种已共聚的丙烯腈比率的SAN共聚物，这种已共聚的丙烯腈比率最小的为重量的10%，而最大的为重量的60%。一个宽范围的分子量也是可能的，例如，是与具有一个溶体流动指数(美国材料试验学会ASTM1238，条件I)的聚合物不同的，因为它们的溶体流动指数低的可为约1克/分钟，高的可达80克/分钟。获得这种宽范围的值是不需要在聚合物组成中使用内润滑剂的。这种聚合物又是以这样一种性质为特征的，即它具有一个维长持软化点(美国材料试验学会ASTM1525等级A)，该点落在220～250°F的范围之内。
高纯度高质量的SAN共聚物可以根据本发明制造出来。这些组成具有少于约100PPM的残留丙烯腈单体含量、少于约1000PPM的残留苯乙烯单体含量和少于1000PPM的残留稀释剂含量。
但是，本发明的工艺也能够达到非常高的反应速率和转化水平(转化率)。它也可能获得对SAN共聚物来说是高达40%/小时的反应速率，而转化水平是在30%和90%之间，典型的是达到60%。
A.反应器参照附图的图1，我们可以发现本系统使用了聚合反应器1。其外形(构型)可以有各种不同的形式，例如，有些反应器基本上是水平的，而有些反应器则基本上是垂直的。比较理想的设计包括了垂直型反应器，最好是垂直的圆柱体，因为我们已经发现，垂直的反应器能够生产出一个比较宽广范围的SAN产品。在过去，人们比较喜欢采用水平型反应器来生产SAN，这是由于在垂直的反应器中往往难以获得一种从顶部到底部的均匀的温度和浓度的控制。例如，见美国专利3，813，369号。从专利文献中我们可以了解到多种类型和多种设计的用于SAN聚合的反应器。这也可能在本发明的范围内使用任何一种这些已知的反应器。
反应器可以被装上夹套从而有助于进行热量控制，尤其在起动的阶段是如此。热油被用作热交换介质并在外部回路6中进行循环。然而，在这一例举的专利发明中，它一般没有在稳态操作的过程中正常地发挥出控制温度的重要作用。在起动以后，夹套的温度就被典型地保持在所需的反应温度下，从而使温度的变化率(温度梯度)保持最小。
在操作过程中，苯乙烯和丙烯腈单体的混合物通过管道7被送入反应器，该管道最初被用于从供应源4通过预热器8供料。例如，反应混合物中苯乙烯与丙烯腈的比率是根据所希望的共聚物单体的组成来选定的。比较典型的是，组成往往含有约60%～70%重量的苯乙烯和约30%～40%重量的丙烯腈。反应混合物也典型地包括了惰性的稀释剂，例如，这些稀释占总的反应混合物重量的大约2%～50%，典型的是在15%～50%之间;但是以约25%为最佳。这一百分比也许可低到2%;然而，如果在2%以下，因稀释剂的缺乏所致的堵塞问题就会变得更为突出。稀释剂最好是从以下的化合物中挑选，它们是乙苯、丁苯、苯、甲苯、二甲苯(全部同分异构体)和异丙(基)苯;但是以其中的乙苯为最佳。反应器通常是在约115℃～180℃的温度和40～80磅/吋2(气压)的压力下进行操作的。
现在参照图2，图2中有一个举例说明的用于本发明的理想的反应器设计。反应器1包括了一套组合的测量仪器从而有助于在反应器中获得均匀的温度和组成。在反应器内部有一个旋转式混合器3。该混合器至少有一片在水平面旋转的叶片或桨状物4。混合器也可以是任何传统的设计，但这种设计必须保证在反应介质中要有一个侧向的均一性。混合器由一个驱动旋转轴5的马达2来驱动，所述的旋转轴5通过反应器的顶部一直往下延伸到反应混合物内。混合器比较典型的是以约20～60转/分钟的转速进行工作的。
反应混合物的侧向均一性是通过旋转式混合器3来实现的。反应混合物的纵向均一性又是根据本发明通过如下途径来达到的即把反应混合物从反应器的底部排放出来，然后采用泵10通过外部回路上的外部再循环管道9把它们抽吸上来并再回到反应器1的顶部。当反应混合物通过外部回路时最好是在混合装置11中被实施均匀化处理，所述的混合装置也最好是那种被称为“分界表面发生器”型的静态的混合器。一种“分界表面发生器”是一种串联(单排)的固定的混合器。当流量(物料通过量)是在流线型流动的区域中(层流的左右)流动时，该混合器的混合机理通常是与该物料通过量无关的。这种混合器可以被认为是分层的混合器，在那里，流动着的物流被分成两个组成部分，这两个组成部分已经按照某种方式经过整形并结合在一起从而可以使物流中初始单体之间的分界面获得大幅度增加。这种混合器已经在专利文献中论述得比较清楚了，其中有些混合器及其它们的操作方式已在下述美国利利中作了描述，它们是美国专利3，051，542;3，051，543;3，195，865;3，206，170;3，239，197;3，286，992;3，328，003;3，358，794;3，373，534;3，394，924;3，404，869;3，406，947和3，506，244。这种串联(单排)静态的混合器可以是任何的标准设计。较为适合的混合器是以凯尼克斯(Kenics)、柯雀(Koeh)和闪电(Lightning)这样的商品名称通过各种供应厂商来销售的。
新鲜的单体通过管道13被送入再循环回路，即静态混合器11的上游当需要在反应器中保持一个恒定的单体比例时就是这么做的。正如下面将要被较详细讨论的那样，通过静态混合装置11的引入汽流(上游引进)，冷凝的单体蒸气也就被送回到聚合反应器中。
外部抽吸回路9以及静态混合装置11与旋转式混合器3的结合使用提供了在整个反应混合物中温度和组成的惊人的均一性，即使在垂直反应器中也是如此。当反应混合物是以如每小时1.2次那么小的速度被循环通过外部回路时，在反应器中从顶部到底部的温度变化就可被控制在±1℃的范围之内。同样，反应混合物中单体的组成也被保持在变化小于1%的均匀程度上。使用本设计的年产为15，000吨的设备只需要用于旋转式混合器3的约200马力(HP)和一只用于外部回路的大约60马力(HP)的泵。
B.蒸发温度的控制在稳态操作的条件下，基本上所有对反应器1的冷却都是由外部的单体冷凝器15来提供的。热的单体蒸汽从反应器1通过管道17被排放出来并在冷凝器15中被冷凝。冷凝器15可以被设计成水平的也可以被设计成垂直的，图1中已经举例说明了一种垂直的设计。在冷凝器中，有许多被例如水这样的冷却流体所冷却的管子。单体蒸气可以通过管壁也可以通过管壁也可以通过壳壁，然而在垂直设计的冷凝器中最好是通过管壁。通过与冷管的接触，来自反应器的热蒸气就被冷凝成液态单体而集中在冷凝器15内。而额外量的一些液体也最好是收集在捕集器(收集器)19中，捕集器(收集器)19中的冷却液体原则上都是单体，它们经过管道20通到三通阀21，一部分冷凝的单体就从该三通阀经过管道22被导回到单体进料线13中去，于是就进入了静态混合器的上游汽流中，这样，冷凝的单体就被再次送入聚合反应器1中。
对该蒸发冷却系统的控制是通过如下途径来实现的一温度控制器25直接读出反应器1中的温度并且它是以与液位控制器24级联的方式(阶式)进行操作的，所述的液位控制器是与冷凝器15相关连的。提供给反应器的冷却量是冷凝器15中冷凝单体液位的函数，也就是说液体的液位愈低，则暴露给单体蒸气的冷却表面积也就愈大。这样，当反应器需要更大的冷却能力时，冷凝器中的液位也就被降低了，反之亦然。对冷凝器15中的液位进行调节可以按照一系列的方法来完成，例如，可通过向三通阀装置21提供一个反馈信号来完成。其它改变冷却的表面面积的方法也可被使用。例如，冷却介质通过冷却管的流动可以被部分地拦截下来。另外，部分冷却管可以机械地从冷凝器中移出来。其它的过程对于熟悉该项技术的人们来说将是显而易见的，只要人们懂得了这一点就行，即通过对有效冷却表面的变化可以控制从反应器排放的蒸气量。
根据本发明提出的该蒸发冷却装置实际上已提供了一种双重机理从而能够对聚合反应器中的温度变化作出快速的响应。正如上面所提到的，冷凝器15的冷却能力是作为反应器中温度上升的结果而直接增大的。这是通过降低冷凝器中冷凝单体的液位来完成的，其结果，从冷凝器中置换(排出)的冷凝单位的量再被注入到反应器，于是就产生第二次直接冷却的效果。再者，通过在捕集器19中维持一个恒定的冷凝单体的来源(供给)，本发明的系统也为那里所收集的整个批量的冷凝单体在瞬间被注入到反应器中提供了势能，其结果，就要求有一个有效的瞬间冷却的负荷。
现有技术中的那些用外部冷凝器来对本体(大块)聚合反应过程(例如，SAN本体(大块)聚合法生产过程)中的温度进行控制的工艺，特别地还存在着一些严重的问题，这就是处在反应器和冷凝器之间的管道17中所出现的堵塞和汽塞现象，这是因为冷却负荷典型地是受管道17上的控制阀控制的，从而对进入冷凝器的蒸汽流动实现了控制，这也就是说这一控制阀是被用作主要的温度调节器的。管道17有一个在短时间内在该阀位造成堵塞的趋势，例如会在一天或两天这样短的操作过程中就造成堵塞。由于这种堵塞现象，因而就造成了聚合反应器冷却能力的降低。有一点已经很清楚，即阀位的堵塞是由于因轻微的压力降所致的阀位的熵的变化而引起的。另一个给现有技术的使用外部蒸气冷凝器冷却的系统带来麻烦的问题是蒸气管17中的汽塞。人们已经肯定，这是由于系统中的不可凝物质(例如空气)的聚集而造成的。
在根据本发明所提出的技术中，上述问题已通过在管道17中把控制阀取消而得到了解决。这样做对解决阀的堵塞问题特别有效，这是因为阀的取走解决了问题的根源。而且，冷凝器15的进口应该被设置在反应器的上面从而可以省去蒸汽阀。
正如已经谈到的，在这样的系统中我们发现发生汽塞的部分原因是由于氧气和其它不可凝物质的存在。为了消除不可凝物质，于是冷凝器就在顶部设置一个压力控制阀。该压力控制阀使用了一个针对不可凝物质的汽阀30，并且把压力控制在刚好大于冷凝液蒸汽压的程度。于是，如果有不可凝物质在汽阀30中聚集起来了，那么压力也就会略有升高从而这些物质就被压力控制阀31自动地排出(放空)。
为消除不可凝物质而进行的理想方法的操作被描述如下压力控制阀31被设置在冷凝器15的顶部，也就是设置在为处理不可凝物质的汽阀30的上面。这样一来，任何不可凝物质的累积物都出现在汽阀30上。假如压力控制阀被开启到某种程度以便它能产生一个刚好略大于冷凝液的蒸汽压，那么，这些不可凝物质就被自动地排放。
这些不可凝物质也可通过另外一种方案来加以排除。由于这些停滞的不可凝物质其温度要比热蒸汽低，因此，不可凝物质和热蒸汽之间的界面也可由一个温度传感器来进行自动检测。当这种界面下移并通过一对能显示出不可凝物质聚集的温度传感器中的第一个时，其温度的变化就可被自动地检测到，而这些不可凝物质也就被排放了。这一具体装置也可以与第一套具体装置并用，并且在这样一种组合的系统中，这对温度传感器可以作为压力控制器的代用装置来进行操作。
作为不受冷凝作用破坏的一种更进一步的方法，这里蒸汽管道17是绝热的(保温的)从而保证在该管道中没有冷却作用。
在现有技术的蒸发冷却系统中所发现的另一个问题是冷凝器的堵塞。当蒸汽相的聚合作用事实上不存在时，热的液体苯乙烯和丙烯腈单体就迅速地聚合了。于是，由于过热蒸汽会在管子上缩合成非常热的液体，所以就出现了冷凝器管子的堵塞。该液体能迅速聚合。根据本发明所提出的设计已经排除了这一问题，并且在同时还允许有比现有技术中可能达到的更为精确的温度控制。这是通过把一部分由冷却了的单体和稀释剂所组成的混合物从捕集器19中再循环到冷凝器来完成的。冷凝的单体混合物经通过三通阀21的管道从捕集器19中输送出来。该三通阀把流动着的单体分流到物流22中并再循环进反应器1，而第二条物流23又流入到冷凝器15中。经过管道23的循环解决了冷凝器内部聚合的问题。冷凝液从反应器被注入到过热蒸汽流入口处的冷凝器15中。这是以喷雾帘的形式进行注入的，蒸汽就从该喷雾帘通过。这种冷的喷雾对于热蒸汽来说起到了一个急冷器的作用并减少了冷却管道上液态单体的热量，也进一步冷却了冷凝在管子上的液态单体并缩短了冷凝的单体在冷却管上的停留时间。
通过对这种急冷喷雾的使用，冷凝器内部的聚合作用就实际上被消除了。在垂直的热交换器中，进入的热蒸汽流通过冷却喷雾。对经过管道23的冷却了的单体量进行控制以便使该单体量大于从冷却管上的蒸汽冷凝下来的单体量。再循环入冷凝器的冷却单体于是就形成了连续往下流过管子的冷单体的膜。有利的是，该冷单体是以180°的可达范围被引入的。在水平的冷凝器中，再循环的冷凝液经过一与该冷凝器顶部同样长的管道被很方便地输入。该管道沿着其长度开有许多孔或喷嘴以便能对冷凝器中的整个冷却管子进行清洗。
图2描绘了反应器和使用水平冷凝器的温度控制系统的另一种变换形式(可供选择的具体装置)。反应器1上补充了一个包括静态混合器11的外部再循环回路9。冷凝器15是水平方向设置的，并包括了许多流通冷却介质的管子14，例如，冷却水就经过管道16流入而经过管道18流出。经过管道17从反应器1中引出的含有单体的蒸汽再流入冷凝器15，并通过与管子14的外部表面的接触而被冷凝。能够与含有单体的蒸汽进行接触的管子14的表面面积是由停留在冷凝器15的冷凝液的液位来调节的。该液位是受液位控制器24所控制的，而该液位控制器又是随反应器1内的温度而变化的，因为它是受控于温度控制器25的。控制是通过对三通阀21的调节来进行的，该三通阀控制了经过管道22回流到反应器1中去的冷凝液的量，并且也控制了经过管道23再循环到冷凝器15的量。
再循环到冷凝器15的冷凝液被送入到设置在靠近冷凝器15顶部且与该冷凝器同样长的管道27中。管道27含有许多出口孔，冷凝器就通过这种出口孔被交叉喷淋到所有的管子14上从而防止了那里的聚合物的聚集。再者，当含有单体的蒸汽经过管道17进入冷凝器15时，它们就穿过喷雾帘，通过这种途径蒸汽就受到了急骤的冷却。
不可凝物质的汽阀30和压力控制阀31被用于对不可凝物质(尤其是氧气)系统的连续清洗。以上所描述的另一种替换系统也可以在这里被使用。
到现在为止所描述的本体(大块)聚合系统提供了另一种优越于现有技术的非常显著的优点。在现有技术的SAN生产系统中，反应器必须用不锈钢制成。那种廉价的碳钢反应器会很快地生锈，因而引起在聚合物中产生了黑斑点。另外，碳钢也被认为会产生堵塞输送管道和设备的米花状SAN聚合物(端聚物)。这一问题也已经被根据本发明提出的设计所解决了，从而大大节约了生产成本。在本发明的系统中，正如上面所描述的，不可凝物质是从反应器中被连续清洗掉的。这就消除了因反应器中的氧气存在而产生的生锈现象。此外本发明的另一个特征是把系统中的水量维持在它的平衡浓度或再低一些，例如，约5%～6%。于是，反应混合物中的任何液态水就可通过使之保持于溶液状态而防止了与反应器壁的接触。过剩的水就经过引水器32被引入冷凝系统，该引水器32仍属传统设计并被设置在捕集器(收集器)19底部的一个汽阀上。水从捕集器(收集器)19中的比较冷的单体混合物中分离出来，因为水在丙烯腈中的溶解度是随丙烯腈的冷却而降低的。于是，通过把水从该点位置上的单体混合物中除去，反应器内水的浓度就可被保持在足够低的含量上从而保证它被完全溶解。把水和不可凝物质除去的做法由于能允许使用碳钢反应器，因而就产生了大大优越于现有技术系统的经济价值。现有技术中米花状聚合物(端聚物)的问题也被解决了。
本发明的系统允许在115℃～大约180℃的反应温度下制造出SAN共聚物，但是最佳温度范围为130℃～155℃，另外，该系统也是在40～80磅/吋2(气压)的压力范围内进行操作的。C.聚合物综合加工(整理)。
反应器1中的一部分反应混合物经过管道33被排放出来作下一步处理。对于一个SAN的聚合反应过程来说，必须把残留的挥发性物质(指苯乙烯、丙烯腈和乙苯)脱除，而最好是把它们再循环到反应器中去。已脱去挥发份的聚合物接着就被制成丸状物或者经管道34在离开脱挥发份的阶段之后被加工成商业用途的产品。
正如上面所谈到的，当丙烯腈基团连续聚合并随后通过对单体施以高温(暴露于温升)而进行循环时，那种令人讨厌的黄颜色就会产生在SAN聚合物中。在反应器中的聚合条件下，苯乙烯聚合得较快。于是就有过剩的丙烯腈单体存在于单体一聚合物的混合物中，此时的混合物已经为进行下一步处理而从反应器中被排放出来了。这增加了共聚物链中的丙烯腈发生相邻聚合作用的可能性，改变了最终聚合产物中单体的比率，并导致了聚合物产品中的发黄现象。也正如上面所谈到的，具有不同单体比率的SAN聚合物的存在会导致产品的发白。在现有技术中是通过尽可能在低温时尽快地从聚合物中除去挥发性物质来致力于解决这个问题的。大多数工业化装置使用了一种以“膜片吐露得”(FILM TRUDER)的商标进入市场的既复杂又非常昂贵的薄膜蒸发器。这种“膜片吐露得”(FILM TRUDER)在不到1或2分钟的时间内非常快地对聚合物的薄膜进行加热并进行脱挥发份作用。“膜片吐露得”(FILM TRUDER)的缺点在于它有一个复杂的力学密封系统和需要每天加以维修的并伴有设备断路现象或旁路现象的旋转装置。按照本发明所提供的系统由于其设备费用仅仅为“膜片吐露得”(FILM TRUDER)的大约四分之一从而消除了现有技术工艺中所存在的弊病。
反应器1是在高压(超大气压)下工作的。聚合物溶液经过管道33在大约115℃～180℃(但最好是在约140℃)的温度下从反应器中被排放出来。聚合的混合物通入到第一脱挥发份单元35中而用不着预热。脱挥发份装置35在高于1个大气压的条件下操作，但必须低于反应器1中的压力。从管道33到脱挥发份装置35的压力降，促使了热聚合物溶液中的一部分丙烯腈和苯乙烯单体的闪蒸出来。由于丙烯腈具有较苯乙烯更高的蒸气压，因此，被移走的丙烯腈的量就可通过控制脱挥发装置35中的压力而受到控制。脱挥发装置35中的压力是这样受到控制的即丙烯腈以足够的量被闪蒸出来从而在溶液中给出了一个单体比率，所述的溶液将依靠聚合作用产生出一种SAN共聚物，这种共聚物其苯乙烯与丙烯腈单体单元的比率基本上是跟从反应器排出的SAN共聚物相同的。通常，这会涉及到使单体比率恢复到与第一次(初始)加入到聚合反应器时物料的单体比率相同。对于如此恢复的单体平衡来说，在后处理阶段中少量附加的聚合作用将不改变成品聚合物中的共聚物比率(或均匀性)。脱挥发份装置35可以是任何适合于对丙烯腈在可控制的条件下进行闪蒸的设计。在一具体装置中，脱挥发份装置是一个简单的闪蒸罐或一步蒸馏的装置。脱挥发份装置35或者是包括一个具有一分配喷嘴的容器的，这种喷嘴能把热聚合物溶液注入到容器内，于是就在顶部为蒸汽的除去作了准备，而在底部为液体的移走作了准备。进入脱挥发份装置35的温度最好是在115℃～190℃之间，而压力最好在约25～30磅/吋2。(气压)之间(指对于SAN工艺)。
富丙烯腈单体的塔顶馏出物经过管道37从脱挥发份装置35中被移走，并经过一个下面将被充分讨论的冷凝器装置再循环到反应器中去。聚合物一单体的溶液经过管道39从第一脱挥发份装置35中被移走，并被输送进预热器41中。预热器41是一热交换器，该热交换器能够把聚合物溶液从大约70℃的温度(在第一脱挥发份装置中，温度能降到这一数值)加热到大约190℃～260℃的温度、经过加热的聚合物混合物然后就经过管道43从预热器41移到了第二脱挥发份装置45中，该第二脱挥发份装置最好是在这最后谈到的温度范围内进行操作。即使溶液现在所具有的单体组成相似于进入反应器时物料的单体组成，也应不使聚合反应进行到完全，否则就会生成一种其分子量低于从反应器移出之产物的SAN共聚物，因而就降低了产品的质量。因此，必须做到的是预热器中的停留时间应该尽可能地短，在预热器中应有一个低热历程，在后继的脱挥发份装置45中挥发性物质应尽可能快地被除去。为了达到上述目的，管道43的直径应做得比较大，足以使来自脱挥发份装置45的绝对压力(该压力典型的是在0.2和0.3磅/吋2(气压)之间)大致上与预热器41中的压力相等。再者，预热的热交换器中管子42本身被做得足够的大以致使那里的聚合物单体溶液经受到来自于第二脱挥发份装置45的真空度。
在部分真空(不完全真空)条件下操作预热器41能产生惊人的有利结果。在预热器41中管子42的第一部分里，聚合物溶液中的单体被加热到沸点温度。由于热交换器中的低压，因此该沸点温度是相当低的。热交换器中的压力允许沸点温度低到约150℃。聚合物-单体的溶液现在就变成了两相流体，更为有利的是形成了泡沫状，并在热交换器的余部被迅速地加热到能适合良好的脱挥发份作用的必需温度，大约为230℃。我们也惊奇地发现两相流体有一个大约为6252卡/小时·度·呎2(BTU/hr·°F·ft5)的传热系数，这通常是比液态聚合物溶液的传热系数大了大约3倍。由于两相流体的湍流能使流体本身所进行的吸热要大大快于层流的粘(滞)性聚合物溶液，因此，这就有可能把这种两相流体加热到恰当的脱挥发份作用的温度，而所用的时间大约为加热单相的聚合物一单体液体所需的三分之一。重要的是，预热器应该被设计成具有许多直径足够大的管子，以使真空能通过管子被后移，以及便于在管内生成两相的、最好是发泡的或泡沫状的流体。最理想的是，管子42的直径和长度应该根据能产生两相的流动这一要求来进行选择。
除了缩短聚合物在热交换器和预热器41中的停留时间以外，能形成两相流体的、挥发性物质的早一点沸腾还提供了另一个优点，即丙烯腈此时已处于蒸汽相了。正如上面所讨论的，丙烯腈单体是不容易在蒸训相中发生聚合的。这就进一步减少了生成具有不均匀组成(于是，是一种不正常颜色的共聚物)的SAN的可能性。
当两相流体被引入脱挥发份装置45时，其第三个优点就可以被理解。在现有技术中，当温度适合于脱挥发份作用的、加压的液态单体溶液被引入脱挥发份装置时，单体就会在这注入喷嘴中沸腾。当挥发性物质吸收其蒸发作用的潜热时，这种沸腾就将把聚合物的温度减少25℃。这一现象导致了更难以用泵来抽吸的(因而就需要更多能量)较冷的单体。另外，熔融温度会在模头发生波动，波动值多达25℃，于是就在制成丸粒时发生了问题，例如发生急剧变化(温度骤增)个和不恰当的温度控制，最终使得到的丸粒质量很差。
通过与现有技术的比较，本系统中的第二个脱挥发份装置主要是起到了一个相态分离室的作用。一种恒定温度的聚合物就被产生出来，并且当聚合物下滴并穿过第二脱挥发份装置时还存在着一点冷却作用。经过脱挥发份作用的聚合物经管道34被排放出来，并具有约99.80%的纯度。其余的0.20%基本上是由挥发物组成的。假如希望获得一种纯度极高的SAN共聚物，那么，就可在脱挥发份装置45的下游再设置另一个与脱挥发份装置45相同类型的脱挥发份装置。稀释剂、丙烯腈单体和苯乙烯单体的塔顶馏出产物经管道49被排放出来，供下一步处理和/或被注入到反应器1中。
正如上面所描述的，一个真空度被引入到第二脱挥发份装置45中，也部分地被引入到第一阶段的脱挥发份装置35中，这是为了排放稀释剂和未聚合的单体，这些稀释剂和单体随后将被冷凝，并最好是被送回到聚合反应器中去。任何传统的(由参考数字51所表示的)真空源都可被使用在根据本发明所提出的系统中。例如，一种传统的蒸汽喷射的真空源可以被使用。然而这也有可能(最好是根据本发明)来使用一个比较简单的、把旋转式鼓风机(低压空气压缩机)用作负压源的低压系统。根据本发明的系统不需要冷冻作用(致冷)，因而就省去了昂贵的设备开支和可观的操作费用。也有可能采用一个液封的真空泵;然而这却产生了大量的污染水这样一个环境问题，这一问题也正是由本发明所提出的理想系统所要避免的。
从脱挥发份作用系统出来的挥发性组份被来自真空源51的真空(度)抽吸到用冷却水来冷却的再循环冷凝器53中。冷凝的单体和稀释剂从再循环冷凝器53通到再循环平衡筒55，从这里再用再循环泵57经过管道59把它们抽回到反应器1中。这些再循环的组份最好是被引入到预热器8的上游。
在图3中所显示的是根据本发明提出的理想的再循环冷凝系统。冷却水经过管道61流入再循环冷凝器53，然后冷却水再经过管道63离开该冷凝器。冷凝器53接受了来自脱挥发份装置系统的经过脱挥发份作用的组份(稀释剂和单体)，并在这些挥发性物质被冷凝以后再以液体的形式经管道65被输送到再循环平衡筒55中。再循环平衡筒是为除去系统中的任何水份而与汽阀56装在一起的。
冷凝器53经管道67与真空源相通，并通过提供一个贯穿于管道69的相互接触作用(互连)来使冷凝器和平衡筒之间的压力相等(均衡)。再循环冷凝器系统中的真空(度)是受平衡筒55中碳氢化合物蒸汽压之限制的，因此，我们希望使温度保持得尽可能的低。典型的温度是被保持在约27℃～38℃之间。
正如以上所描述的，液态单体和稀释剂用再循环泵57经过管道59从平衡筒55中被泵抽回到聚合反应器中。并且也做了一种准备，从而可选择性地使一部分冷凝液经管道58再循环返回到平衡筒55，和/或使一部分冷凝液经管道60再循环返回到冷凝器53。在后一种情况下，再循环的液体就经过一个喷雾嘴被很方便地注入到正在进入的挥发物的物流中去。
冷凝器53被设计成能产生小于约2毫米泵柱(mmHg)的在那里通过的压降，它被设计成这样一种尺寸以便能在冷却水和正在离开的碳氢化合物之间有一个小于2℃的接近段。典型地说，进入的冷却水是处在大约16℃～19℃的温度之间，而排出的水是处在约20℃～32℃之间。冷凝器系统中的压力典型的是处在0.2～0.3磅/吋2(气压)之间。
下面这些例子将会更详细地来对本发明作更进一步的例证，但必须明白本发明的范围是不受这些例子所限制的。
例子1在一个垂直搅拌的(其容积为6，000加仑的)槽式反应器中，苯乙烯和丙烯腈的混合物进行聚合反应。反应混合物的连续物流从反应器的底部被抽吸上来，经过一个包括有静态混合段的外部回路，再次被引入到反应器的顶部，引入时应有一个足以使反应混合物每小时翻转约1.2次的速度。该混合物通过一个以恒定速度运转的容积式泵(正位移泵)被输送。约70%(重量百分比)的苯乙烯和30%(重量百分比)的丙烯腈所组成的液态单体的连续进料物流在刚好它以每小时4，000磅的速率将进入到静态混合段之前就被输入到反应混合物的循环物流中去了。约28%(重量百分比)的苯乙烯、34%(重量百分比)的丙烯腈和38%(重量百分比)的稀释液所组成的再循环单体的补充进料以每小时4，400磅的速率连续地进入到与新鲜进料物流同样位置的外部再循环回路。再循环单体和进料单体的混合物是与经过静态混合段的反应混合物完全混合的。这种混合物然后再回到反应器中。
通过使外部再循环回路和搅拌作用(由悬吊在反应器顶部的搅拌器所产生的)的结合可以在反应段保持一个完全均匀的组成。搅拌器既包含了锚式叶片又包含了透平型叶片(气轮式叶片)，以30转/分钟的转速旋转。如此组合的搅拌作用足以确保一个±1℃的最大的温度梯度。
聚合反应器用夹套裹住，而一种传热油则在夹套中循环。通过自动控制使这种油的温度保持在大约144℃的恒定温度下。
一达到稳定状态，反应器中的液态包含物就会保持在大约144℃的恒定温度和大约40磅/吋2(气压)的压力下。通过把一部分聚合的反应混合物从反应器底部连续地排放，就可以在反应器中维持一个恒定的液体体积，排放时的速度应该与进入该反应器的混合物料和再循环物流的速度相等。这一物流由大约48%(重量百分比)的苯乙烯-丙烯腈共聚物、14.5%(重量百分比)的苯乙烯单体、17.5%(重量百分比)的丙烯腈单体和20%(重量百分比)的稀释剂组成。
该共聚物含有约29%(重量百分比)的丙烯腈和71%(重量百分比)的苯乙烯，并且这是一种均匀的组成。它是一种无色的、基本上透明的聚合物。
通过以一个受控的速率使来自反应段的单体沸腾可除去聚合反应的反应热。设置在反应器相邻位置的一种垂直的管壳型热交换器被用来冷凝热蒸汽，该蒸汽被冷凝在管子的内部，而壳是用冷却水来循环的。
一种液位被维持在冷凝器管子内，而单体被立即送回到处于与进料和再循环物流相同进口位点的反应器中。通过调节冷凝器管子中液态单体的液位(因而是调节了可用于冷凝的面积)，可使冷却的速率受到控制。冷却单体的一路侧流(塔侧抽出物)被喷淋进一冷凝器的顶部，这一冷凝器处在来自反应器的蒸汽进入位点的上部。由大约8%(重量百分比)的苯乙烯、78%(重量百分比)的丙烯腈和14%(重量百分比)的稀释剂所组成的蒸汽流在约144℃的温度下进入冷凝器。一定体积的来自冷凝器的冷凝液被存放在处于冷凝器和冷凝液再循环泵之间的捕集罐中。这一体积大约为500加仑。
存在于反应器内的共聚物-单体混合物通过一个变速齿轮泵被输送到脱挥发份作用部分。该泵在反应段保持一个恒定的液位。该混合物被送经带有夹套的用传热油循环的管道(这种传热油是在与反应器夹套内相同的温度下进行流动的)，并进入两个脱挥发份容器中的第一个。液体混合物处在约144℃的温度下。第一个容器通过一个自动压力控制器被保持在大约29磅/吋2(气压)压力下。由大约19%(重量百分比)的苯乙烯、51%(重量百分比)的丙烯腈和30%(重量百分比)的稀释剂组成的蒸汽当它以大约2，200磅/小时的速率进入该容器时就从共聚混合物中沸腾逸出。所生成的由大约13%(重量百分比)的苯乙烯、5.5%(重量百分比)的丙烯腈、16.5%(重量百分比)的稀释剂和大约65%(重量百分比)的苯乙烯-丙烯腈共聚物所组成的聚合物混合物，在大约77℃的温度下下滴到容器的底部并通过一只泵被输送出来。苯乙烯和丙烯腈单体的比率大致上与进入聚合反应器的进料中的单体比率相同。
共聚物溶液从底部进入到垂直的管壳型热交换器的管方(管程)，在该热交换器中通过在壳程(壳方)循环的加热油，共聚物溶液就被加热到大约230℃的温度。预热器被设计成这样致使单体的蒸发作用会在管子内部产生，并可形成发泡的单体-聚合物的混合物。该泡沫混合物的流动特性是这样的以致它可产生一个大大优越于这类传统热交换的传热效果，也允许有一个更小的加热段。其管子也是足够的大，以便使从脱挥发份装置的第二阶段的真空延伸到此，并能够促使其中单体-聚合物的混合物发泡。每根管子的长度为12英尺而直径为1～ 1/4 英吋。
两相混合物在大约233℃的温度下从预热器中引出，并经过一个能使物流分成几小股的分配喷嘴进入第二脱挥发份作用的容器。该容器是在0.20磅/吋2(气压)的压力和230℃的温度下操作的。由大约37%(重量百分比)的苯乙烯、16%(重量百分比)的丙烯腈和47%(重量百分比)的稀释剂所组成的混合物作为蒸汽被取出，然后经冷凝并被再循环和送回到反应容器中去。所获得的经过脱挥发份作用的共聚物由大约0.15%(重量百分比)的苯乙烯、0.01%(重量百分比)的丙烯腈、0.05%(重量百分比)的稀释剂和99.79%(重量百分比)的共聚物所组成，如此组成的共聚物下滴到容器的底部并经过一个泵而通到能制成丸粒的压模中去。
例子2～6在对参数作了各种变化的条件下对例子1的程序进行重复。这些附加例子的参数以及例子1中的参数都被归纳在如下的表中。
权利要求
1.一种对苯乙烯类和链烯腈的单体进行连续本体(大块)聚合以制造出苯乙烯类-链烯腈共聚物的工艺包括如下步骤a，连续地把包括有预先确定比率的苯乙烯类和链烯腈单体进料引入到一个反应器中从而产生了反应混合物，b，使含有苯乙烯类和链烯腈单体的反应混合物经受一种温度和压力的条件，在这种条件下，所说的单体发生聚合从而生成一种含有苯乙烯类链烯腈共聚物和苯乙烯类及链烯腈单体的液体，c.使反应混合物经受一种足以在该整个反应混合物中维持一个基本上均匀的组成分布和基本上均匀的温度分布的搅拌作用，d.从反应器中连续地排放至少一部分含有苯乙烯类链烯腈共聚物及苯乙烯类和链烯腈单体的液体，以及e.通过如下途径耒对反应混合物进行冷却，即从反应器中把含有汽化的苯乙烯类和链烯腈单体的蒸汽相排放到一冷凝器，通过与冷却的冷凝表面的接触耒冷凝从反应容器中排放出耒的汽化的苯乙烯类和链烯腈，从而生成一种冷凝的含有单体的液体，并使至少一部分冷凝的含有单体的液体送回到反应容器中，在这里，所说的冷却步骤还进一步包括通过改变冷却的表面面积耒控制从反应容器排放出耒的汽化单体的量，所说的改变是根据反应容器中的温度而进行的，所说的表面面积又必须可以跟排放出耒的汽化单体进行接触，于是汽化单体的冷凝量就受到了控制。
2.根据权利要求
1所述的工艺，其特征是所说的冷却步骤还进一步包括捕集一定积体冷凝的含有单体的液体，并为选择引入反应容器而保留相同容量从而产生一种瞬间冷却的效果。
3.根据权利要求
1所述的工艺，其特征是改变冷却的表面面积(可以跟排放出耒的汽化的单体进行接触的)量，这是通过改变残留在冷凝器中的冷凝单体的量耒实现的。
4.根据权利要求
1所述的工艺，其特征是所说的冷却步骤还进一步包括把一部分冷凝的含有单体的液体再循环到冷凝步骤中去，并且通过使排放出耒的汽化单体通往一股再循环的冷凝的含有单体的液流耒对排放自反应容器的汽化的单体进行急骤冷却。
5.根据权利要求
4所述的工艺，其特征是所说的再循环的冷凝的含有单体的液体包括了股帘状分配的流体。
6.根据权利要求
4所述的工艺，其特征是所说的冷却步骤还进一步包括使所说的再循环的冷凝的含有单体的液体与冷却的表面面积进行碰(撞击)，从而防止聚合的单体在所说的表面上积聚。
7.根据权利要求
1所述的工艺，其特征是所说的冷却步骤还进一步包括使反应容器的外壁与液态的冷却介质进行接触。
8.根据权利要求
1所述的工艺，其特征是它还进一步包括了从排放自聚合反应容器的蒸气相中清洗掉不可凝组份的步骤。
9.根据权利要求
8所述的工艺，其特征是所说的清洗不可凝物质的步骤包括在位于冷却的冷凝表面的上部区域(段)中捕集所说的不可凝物质，并从捕集(收集)区域(段)中把不可凝物质选择性地排放出耒。
10.根据权利要求
9所述的工艺，其特征是所说的有选择地排放不可凝物质的步骤包括对捕集的不可凝物质和排放的蒸汽相中的可凝蒸汽之间的界面进行检测，并随着所述的界面的移动把不可凝物质排放到事先选好的能指示出对确定量(预先容量)不可凝物质进行捕集作用的位置上。
11.根据权利要求
3所述的工艺，其特征是所说的冷却步骤还进一步包括了通过一无阻(碍)的管道把所说的耒自反应容器的蒸汽相直接排放到位于反应容器上面的冷凝器的进口处。
12.根据权利要求
1所述的工艺，其特征是它还进一步包括从排放自反应容器的含有苯乙烯类-链烯腈共聚物、苯乙烯类单体和链烯腈单体的液体中除去挥发性组份的步骤。
13.根据权利要求
12所述的工艺，其特征是所说的脱挥发份步骤包括a.在第一阶段，把排放液中苯乙烯类与链烯腈单体的比率校正到通过聚合反应能选择地生成苯乙烯类-链烯腈共聚物的程度，所生成的苯乙烯类-链烯腈共聚物其苯乙烯类单体单元与链烯腈单体单元的比率是大致上跟排放反应容器的苯乙烯类-链烯腈共聚物相同的。b.在第二阶段，把排放液加热到某一足以使基本上所有在那里的挥发性组份脱去的温度，以及从不挥发的共聚物中分离出挥发组份。
14.根据权利要求
13所述的工艺，其特征是其中所说的校正步骤包括排放出足够量的链烯腈单体。
15.根据权利要求
14所述的工艺，其特征是其中所说的排放包括把第一阶段的压力保持在某一足以生成一种含有单体的蒸汽相并选择地放空富于链烯腈单体的蒸汽的水平。
16.根据权利要求
13所述的工艺，其特征是其中所说的第二阶段中的加热步骤包括使排放液通过热交换装置，并使热交换装置中的压力降低一定量从而足以引起液体中的挥发组份基本完全挥发又足以使泡沫型两相流动通过热交换装置。
17.根据权利要求
16所述的工艺，其特征是其中所说的第二阶段中的对已挥发组份的分离包括，使两相的共聚物一挥发组份的物流从热交换装置通入一分离容器中，并使分离容器中的压力降低到足以使挥发组份保持呈蒸汽状态的程度。
18.根据权利要求
13所述的工艺，其特征是其中所说的过程还进一步包括从第二阶段的分离容器中排放挥发组份，冷凝排放的挥发组份从而获得一种回收的单体的液态冷凝液，最后使回收的单体的液体作为单体进料的一部分而再循环到反应容器中。
19.根据权利要求
1所述的工艺，其特征是在进料的总单体含量中含有大约10%～60%(重量)的丙烯腈和大约40%～90%(重量)的苯乙烯。
20.根据权利要求
1所述的工艺，其特征是其中进料还进一步包括大约2%～50%(重量)的对单体耒说是惰性的稀释剂。
21.根据权利要求
20所述的工艺，其特征是其中所说的惰性的稀释剂包括乙苯、丁苯、苯、甲苯、二甲苯或异丙(基)苯。
22.根据权利要求
1所述的工艺，其特征是其中共聚反应的条件是这样的使能产生一种高达每小时百分之四十的共聚反应速率和一个高达百分之九十的共聚物总转化率(这里的百分比均以进料单体为基准)。
23.根据权利要求
1所述的工艺，其特征是它还进一步包括在反应容器中保持一个不大于其平衡浓度的水含量。
24.一种在连续的乙烯基单体的聚合反应中控制反应温度的方法包括a.把一种含有乙烯基单体的进料引入一反应容器中以生成反应混合物，b.使反应混合物经受一种能使所说单体发生共聚的温度及压力的条件，c.通过把蒸汽相从反应容器排放到一个能保留冷凝液的冷凝器中耒冷却反应混合物，在所说的冷凝器中蒸汽相通过与冷却的冷凝表面进行接触而被冷却，从而产生了冷凝液，并且在这种冷凝器中，耒自反应容器的蒸汽相的排放比率是通过控制冷却的表面面积(可以跟排放的蒸汽相进行接触的冷却表面面积)而加以控制的。
25.根据权利要求
24所述的工艺，其特征是其中可以跟排放的蒸汽相进行接触的冷却的表面面积是通过改变在冷凝器中残留的冷凝液的量耒加以控制的。
26.根据权利要求
24所述的工艺，其特征是其中蒸汽相从反应容器中经过一无阻(碍)的管道被排放到冷凝器中。
27.一种用于对苯乙烯类和链烯腈单体进行连续本体(大块)聚合反应以制造出苯乙烯类-链烯腈共聚物的装置包括一个反应容器，可用耒连续地把包括有预先确定比率的苯乙烯类和链烯腈单体的进料引入到所说的反应容器中以生成反应混合物的装置，可用耒使含有苯乙烯类和链烯腈单体的反应混合物经受一种温度和压力条件的装置，在这种温度和压力条件下，所说的单体能够发生聚合，从而生成苯乙烯类-链烯腈共聚物，可用耒使反应混合物接受搅拌作用的装置，这种搅拌的作用足以在态个反应混合物中保持一个基本上均匀的组成分布，可用耒从反应容器中连续地排放苯乙烯类-链烯腈共聚物的装置，通过反应容器中排放含有汽化的苯乙烯类和链烯腈单体的蒸汽相耒冷却反应混合物的装置，在这里所说的冷却装置包括一个冷凝器，该冷凝器冷凝了排放自反应容器的汽化苯乙烯类和链烯腈从而生成一种冷凝的含有单体的液体，可用耒使冷凝的含有单体的液体送回到反应容器中去的装置，通过包括一个冷凝器耒控制排放自反应容器的汽化单体量的装置，根据反应器中的温度耒选择性地改变冷却表面面积的装置，而这种表面面积是可以跟排放的汽化的单体进行接触的，于是，汽化单体的冷凝量就得到了控制。
28.根据权利要求
27所述的装置，其特征是其中所说的冷却装置还进一步包括了一个用于捕集(收集)一定体积的冷凝的含有单体的液体的容器，和可用耒选择性地把收集(捕集)到的含有单体的液体引入反应容器从而能产生出瞬间冷却效果的装置。
29.根据权利要求
27所述的装置，其特征是其中所说的对排放自反应容器的汽化的单体量进行控制的装置包括对冷凝的含有单体的液体之液位加以改变的装置，这种液位是与冷却的表面面积有关的，而这种冷却的表面面积又是可以跟排放出耒的汽化的单体进行接触的。
30.根据权利要求
27所述的装置，其特征是其中所说的冷却装置还进一步包括使一部分冷凝的含有单体的液体再循环到冷凝步骤去的装置和对排放自反应容器的汽化的单体进行急骤的冷却的装置，所说的急骤冷却是通过使排放的汽化的单体穿过一股经过再循环的冷凝的含有单体的液体之物流实现的。
31.根据权利要求
30所述的装置，其特征是其中所说的急冷装置包括了能产生一股帘状分配的冷凝的含有单体的液体之物流的装置。
32.根据权利要求
27所述的装置，其特征是其中所说的冷却装置还进一步包括使经过再循环的冷凝的含有单体的液体与冷却的表面面积进行碰撞(冲击)，从而防止聚合的单体在该表面上聚集(积集)的装置。
33.根据权利要求
27所述的装置，其特征是其中所述的冷却装置还进一步包括使反应容器的器壁与液态冷却介质进行接触的装置。
34.根据权利要求
27所述的装置，其特征是它还进一步包括从排放自聚合反应容器的蒸汽相中清除不可凝组份的装置。
35.根据权利要求
34所述的装置，其特征是其中所述的清除不可凝物质的装置包括一个捕集器(收集器)该捕集器(收集器)是针对位于冷凝表面之上区域中的不可凝物质的，并包括一个有选择性地从捕集器(收集器)中排放之冷凝物质的装置。
36.根据权利要求
35所述的装置，其特征是其中所说的、有选择性地排放不可凝物质的装置还包括对处于收集的不可凝物质和排放蒸汽相的可凝性蒸汽之间的界面进行检测的装置，亦包括随着所说界面移动把不可凝物质放空到预先选定的位置上去的装置，这种位置能(指示)显示出对预先选定体积的不可凝物质进行捕集(收集)的情况。
37.根据权利要求
27所述的装置，其特征是其中所说的冷却装置包括一路到达冷凝器进口处的无阻(碍)的管道，该管道位于反应容器的上部从而能直接把所说的蒸汽相从反应容器中放空出耒。
38.根据权利要求
27所述的装置，其特征是它还进一步包括位于所说进料引入装置上游的进料预热器。
39.根据权利要求
27所述的装置，其特征是它还进一步包括从苯乙烯类-链烯腈共聚物(从反应容器中排放出耒的)中除去挥发性组份的脱挥发份装置。
40.根据权利要求
39所述的装置，其特征是其中所说的脱挥发份装置包括第一阶段中的、排放的共聚物中能使苯乙烯类与链烯腈单体的比率恢复到与进料时大致相同的装置(进料时，苯乙烯∶链烯腈这一比例是预先确定的)，以及第二阶段中的、在对排放出耒的苯乙烯类-链烯腈共聚物进行加热的装置，这种加热是要达到一个足以使基本上所有在那里的可挥发组份挥发(出耒)的温度，又包括从不挥发的共聚物中分离出挥发组份的装置。
41.根据权利要求
40所述的装置，其特征是其中所说的第一阶段中恢复装置包括对一定量的足以恢复所说比率的链烯腈单体进行抽吸(排放)的装置。
42.根据权利要求
41所述的装置，其特征是其中所说的抽吸(排放)装置包括能把第一阶段脱挥发份装置中的压力保持在某一水平(足以产生一种含有单体的蒸汽相)的装置，还包括有选择性地排放(放空)富链烯腈单体的蒸汽的装置。
43.根据权利要求
40所述的装置，其特征是其中所说的第二阶段中的加热装置包括一热交换装置，使排放的苯乙烯类-链烯腈共聚物穿过(通过)所说的热交换装置的装置，以及一定量地减少该加热装置中压力的装置，这种降压足以促使共聚物中挥发性组份基本上挥发掉，以导致产生一种通过所说热交换装置的泡沫型流动。
44.根据权利要求
43所述的装置，其特征是其中所说的热交换装置包括有许多供共聚物通过的管子，所说的管子又具有足够大的直径，以使有可能形成所说的泡沫型两相流动。
45.根据权利要求
40所述的装置，其特征是其中所说的第二阶段中的分离装置包括有一分离容器，从热交换装置使两相共聚物和挥发组份的物流进入所说的分离容器的装置，以及使所说的分离容器内的压力减少到足以使挥发组份保持呈蒸汽状态的装置。
46.根据权利要求
45所述的装置，其特征是其中所说的脱挥发组份的装置还进一步包括从所说的第二阶段分离容器中排放挥发组份的装置，冷凝所排放的挥发组份从而产生回收单体的液态冷凝液的冷凝装置，以及使回收的单体液作为单体进料的一部分再循环到所说的反应器中去的装置。
47.根据权利要求
27所述的装置，其特征是其中所说的反应容器是用碳钢制成的。
48.根据权利要求
27所述的装置，其特征是其中所说的反应容器包括一垂直取向的圆柱形容器。
专利摘要
本发明涉及一种对苯乙烯类和链腈单体进行连续本体聚合的工艺包括连续地把含有预先确定比率的苯乙烯类和链腈单体进料引入一反应容器使之发生聚合从而生成苯乙烯-链烯腈共聚物，然后连续地排放该共聚物并通过改变可以使蒸气冷凝的冷却表面积来使蒸气相从反应器中排放出来，通过与冷却的表面进行接触来冷凝蒸气并使冷凝液回流到反应器。本发明还涉及对产品共聚物进行脱挥发分作用的设备。
文档编号C08F2/00GK85106459SQ85106459
公开日1987年2月18日 申请日期1985年8月18日
发明者杰弗里D·莫里斯, 罗伯特A·富勒 申请人:考斯顿技术公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan