用于聚合物脱挥发分的系统和脱挥分方法与流程

本发明涉及聚合物合成，具体涉及一种用于聚合物脱挥发分的系统和脱挥分方法。

背景技术：

1、聚合物脱挥发分是化工工业中的重要过程，特别在聚合材料和塑料的处理中非常关键，要得到挥发分非常低的高质量且环保的材料，这一过程非常复杂，需要根据聚合体系的特点，如粘度、弹性、溶剂沸点、溶剂相对挥发度、聚合物分子量、稳定性等，在系统设计，脱挥装备，脱挥方法，回收系统，输送设备，管道及仪表设计，设备布置等方面进行综合考虑。

2、特别的，对于聚合体系中聚合物具有热敏性或者热不稳定性，降解温度较低或者玻璃化温度较高的材料，且挥发分中重组分沸点较高的情况下，通过脱挥得到低voc的聚合物材料十分困难。目前国内外聚合物脱挥发分技术一般根据经验和实验进行开发，针对不同的体系，国内外公司公布了各种脱挥发分的系统，装置和方法。

3、cn113207283a公开了一种溶液聚合的方法和工艺，其中聚合物分离过程为聚合反应液通过特殊的液液分相工艺，将聚合物固含量由15～17％wt，提升至21～27％wt，然后将所述富聚合物相输送至多个脱挥发分容器中，其中每个脱挥发分容器在比前一脱挥发分容器更低的压力下操作，将所述聚合物与存在于所述富聚合物相中的挥发物分离。

4、cn 112292201a公开了一种用于溶液聚合的系统，分离过程为多个脱挥发分容器，所述多个脱挥发分容器位于所述反应器系统下游，其中每个脱挥发分容器在比前一脱挥发分容器更低的压力下操作；以及热交换器，所述热交换器安置在两个脱挥发分容器之间并与其流体连通。

5、cn102858415a公开了一种脱挥发分设备和方法，其提供使用具有加热通道的板加热器将可流动物料(例如熔融聚合物以及夹带或溶解的溶剂或未反应的单体或共聚单体)脱挥发分的设备和方法，加热通道的设计或操作使得在穿过较大第一区域并然后在加热通道的较小第二区域中、或下游诱导闪蒸过程中，可流动物料保持高于其泡点压力。

6、但是对于行业中聚合物脱挥发分的系统和方法中，大多是强调大量挥发分的强化脱除，例如cn102858415a对脱挥设备及内件的优化，cn112292201a对脱挥工艺的强化，cn113207283a对反相或分相助剂的选择等。以上静态脱挥仅对于大量易挥发分的脱除有一定效果，但聚合物中往往含2000～5000ppm的挥发分，不仅不环保，而且往往对聚合材料的加工、应用造成影响。

7、另外，脱挥器中大量挥发分在脱除过程中，会夹带少量聚合物，在实际应用中，无论通过换热器冷凝，气液分离器，除沫器或旋风分离器进行液滴分离，都会导致聚合物在管道、仪表或设备中堵塞，造成装置停车。行业中聚合物脱挥发分的系统中仍然面临以上难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的主要目的在于提供用于聚合物脱挥发分的系统和脱挥分方法，通过闪蒸单元预脱挥以及静态脱挥单元和动态脱挥单元的组合脱挥，可得到极低voc的环境友好型聚合物产品，voc含量可小于300ppm，且避免了挥发分回收中的堵塞问题。

2、为实现上述发明目的，本发明第一方面提供了用于聚合物脱挥发分的系统，包括：

3、闪蒸单元，位于形成聚合物的反应器下游，用于从所述反应器接收并闪蒸聚合物溶液，得到第一挥发分气相和预脱挥聚合物溶液；

4、静态脱挥单元，位于所述闪蒸单元下游，包括至少两级串联的静态脱挥器，用于从所述闪蒸单元接收并加热所述预脱挥聚合物溶液，得到第二挥发分气相和静态脱挥聚合物溶液；

5、动态脱挥单元，位于所述静态脱挥单元下游，用于从所述静态脱挥单元接收静态脱挥聚合物溶液并使其在翻腾状态下受热，得到第三挥发分气相和动态脱挥聚合物溶液；

6、挥发分回收单元，与所述静态脱挥单元、动态脱挥单元连通，用于接收第二挥发分气相和第三挥发分气相；

7、其中，所述第一挥发分气相包括聚合物溶液中未反应的轻组分单体；所述第二挥发分气相包括聚合物溶液中的溶剂；所述第三挥发分气相包括聚合物溶液中的重组分。

8、较佳的实施方式中，所述系统还包括：位于所述闪蒸单元和静态脱挥单元之间的预热单元，用于将来自闪蒸单元的预脱挥聚合物溶液预热后送入静态脱挥单元。

9、较佳的实施方式中，所述串联的静态脱挥器中，每个静态脱挥器内部比前一级静态脱挥器内部压力更低或相等。

10、较佳的实施方式中，所述静态脱挥器内部均设置第一加热装置，用于加热进入静态脱挥单元的预脱挥聚合物溶液。

11、较佳的实施方式中，所述动态脱挥单元内部包括用于翻腾聚合物溶液的动态组件以及用于加热聚合物溶液的第二加热装置。

12、较佳的实施方式中，所述挥发分回收单元通过带伴热的管道与所述静态脱挥单元和动态脱挥单元连通；

13、较佳的实施方式中，所述挥发分回收单元内部沿轴向分为低压吸收区域，中压吸收区域和高压吸收区域，以及，在所述挥发分回收单元轴向不同位置设置与所述静态脱挥单元连通的至少两个第二挥发分入口以及与所述动态脱挥单元连通的第三挥发分入口。

14、优选地，所述第二挥发分入口为多个，分别与各个静态脱挥器连通。

15、较佳的实施方式中，所述的挥发分回收单元内部设置分离构件，用于分离挥发分中的组分，分别得到轻组分单体、重组分和溶剂。

16、较佳的实施方式中，在所述闪蒸单元中，所述第一挥发分气相进入所述反应器。

17、本发明第二方面提供了一种聚合物脱挥分方法，该方法包括：

18、将反应器形成的聚合物溶液送入闪蒸单元，闪蒸聚合物溶液，得到第一挥发分气相和预脱挥聚合物溶液；

19、将来自闪蒸单元的预脱挥聚合物溶液送入静态脱挥单元，通过其内部设置的至少两级串联的静态脱挥器加热预脱挥聚合物溶液，得到第二挥发分气相和静态脱挥聚合物溶液；

20、将来自静态脱挥单元的静态脱挥聚合物溶液送入动态脱挥单元，使静态脱挥聚合物溶液在翻腾状态下受热，得到第三挥发分气相和动态脱挥聚合物溶液；

21、将静态脱挥单元中的第二挥发分气相与动态脱挥单元中的第三挥发分气相送入挥发分回收单元；

22、其中，所述第一挥发分气相包括聚合物溶液中未反应的轻组分单体，所述第二挥发分气相包括聚合物溶液中的溶剂，所述第三挥发分气相包括聚合物溶液中的重组分。

23、较佳的实施方式中，所述方法还包括：将来自闪蒸单元的预脱挥聚合物溶液预热后送入静态脱挥单元，优选地，预热温度150～300℃，进一步优选200～260℃。

24、较佳的实施方式中，在多级串联的静态脱挥器中，按照物料流向，第一级静态脱挥器操作压力为正压0.1～6barg，优选为2～4barg，第一级静态脱挥器出口聚合物含量优选为50％～80％；末级静态脱挥器操作压力为负压0.1～95kpaa，优选为0.1～5kpaa，末级静态脱挥器聚合物含量优选为85％～99.9％。

25、较佳的实施方式中，所述静态脱挥单元中加热所述预脱挥聚合物溶液的温度至150～300℃，优选地180～260℃。

26、较佳的实施方式中，所述动态脱挥单元中加热所述静态脱挥聚合物溶液的温度至160～300℃，优选地180～260℃。

27、较佳的实施方式中，所述动态脱挥单元中操作压力为0.001～1kpaa，优选为0.1～1kpaa。

28、较佳的实施方式中，所述的挥发分回收单元通过带伴热的管道与所述静态脱挥单元和动态脱挥单元连通，伴热温度100～300℃，优选地120～250℃。

29、较佳的实施方式中，所述挥发分回收单元内部沿轴向分为低压吸收区域，中压吸收区域和高压吸收区域，以对挥发组分进行分级吸收。

30、较佳的实施方式中，所述方法还包括：通过挥发分回收单元内部设置的分离构件，分离挥发分中的组分，分别得到轻组分单体、重组分和溶剂。

31、较佳的实施方式中，所述方法还包括：所述挥发分回收单元对静态脱挥单元与动态脱挥单元进行压力调控。

32、较佳的实施方式中，所述方法还包括：将所述闪蒸单元中第一挥发分气相送入所述反应器。

33、较佳的实施方式中，将所述聚合物溶液进行淬灭，使催化剂失活后送入所述闪蒸单元。

34、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

35、通过本发明系统及方法，将反应器形成的聚合物溶液首先送入闪蒸单元，闪蒸聚合物溶液使其中沸点较低的、且不易液化的未反应轻组分单体形成第一挥发分气相，在该闪蒸单元中第一挥发分气相从聚合物溶液中脱除得到预脱挥聚合物溶液；接着，将来自闪蒸单元的预脱挥聚合物溶液送入静态脱挥单元，通过其内部设置的至少两级串联的静态脱挥器加热预脱挥聚合物溶液使其中的溶剂形成第二挥发分气相，该第二挥发分气相从预脱挥聚合物溶液中分离出去得到静态脱挥聚合物溶液，经该静态脱挥单元中脱除挥发分后可将挥发分质量分数降低至小于5％；之后，将来自静态脱挥单元的静态脱挥聚合物溶液送入动态脱挥单元，使静态脱挥聚合物溶液在翻腾状态下受热使其中的重组分形成第三挥发分气相，该第三挥发分气相从静态脱挥聚合物溶液中分离出去得到动态脱挥聚合物溶液，在该动态脱挥单元中几乎可以脱除剩余的微量难挥发组分，使得最终聚合物中挥发分含量达到50～1000ppm。而静态脱挥单元中的第二挥发分气相与动态脱挥单元中的第三挥发分气相可送入挥发分回收单元进一步回收得到轻组分单体、重组分和溶剂。

36、特别地，本发明挥发分回收单元除实现回收聚合物挥发分的功能外，还可耦合其它功能，包括但不限于：对挥发分进行分级吸收；对吸收的挥发分进行分离，将轻组分单体和溶剂分离后送回反应器，将重组分在塔底富集后排出系统；对静态脱挥单元和动态脱挥单元进行压力调节等。

37、本发明的挥发分回收单元与静态脱挥单元和动态脱挥单元的连接点根据脱挥系统的压力要求，可分别连接在轴向不同位置，通过回收单元的内件进行压力调整，且回收单元内置抗堵塞内件，可以有效洗涤挥发分夹带的聚合物，保证系统的高效、稳定运行，且能耗大幅降低。

38、综上，本发明通过闪蒸单元、静态脱挥单元与动态脱挥单元的脱挥组合，可得到超低voc的环境友好型聚合物材料，且避免了挥发分回收中的堵塞问题。

39、本发明的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式予以详细说明。