一种树脂颗粒的制备方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种树脂颗粒的制备方法和设备，在悬浮聚合反应前采用油相预先聚合和改变油相加入水相的加料方式，简单而方便的控制了悬浮聚合反应中聚合物粒径的大小和均匀分布，有效地解决了悬浮聚合过程符合颗粒直径要求的珠体收率低的问题。本发明专利技术实施上述制备均匀颗粒树脂的悬浮聚合反应设备包括管式预聚合反应器、油相分配器、上升管及固化反应釜。该设备结构简单，控制容易，适宜于树脂颗粒的生产。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于树脂成球的方法和设备，该方法尤其适用于均匀颗粒树脂的制备。
技术介绍
树脂广泛用于物质净化、水处理、催化反应、药物分离与提纯等工业生产和科研领域中。在化工生产中，离子交换树脂正在取代一些沉淀、溶剂萃取及精馏等处理过程；离子交换树脂用于电子工业，可制得微量杂质含量的电子元件；离子交换树脂用于制药行业，可制得高纯药品；在环境保护方面，在工业污水的分离及净 化过程中也起到了一定的作用。离子交换树脂基体是由苯乙烯一二乙烯苯通过悬浮聚合生成苯乙烯一二乙烯苯珠体，然后在苯乙烯一二乙烯苯珠体上再进行其它的功能化反应，得到所需性能的离子交换树脂。在工业应用中，离子交换树脂的粒径都必须根据使用条件和要求控制在一定范围内，对于一些普通应用过程粒径要求在O. 3 mm I. 25mm范围内，在一些特殊条件下要求粒径均勻，如一些过程要求O. 3mm O. 6mm、0. 6 mm O. 9mm或O. 9 mm I. 25mm等直径较为匀均的离子交换树脂颗粒。现有的悬浮聚合工艺中，将苯乙烯与二乙烯苯根据树脂交联度要求确定配比后进行充分混合后，加入引发剂形成油相，油相原料的配比为本领域技术人员熟知的
技术实现思路
。另将一定量分散剂、阻聚剂加入水中形成水相，水相原料的配比为本领域技术人员熟知的
技术实现思路
。将水相加热升温，并不断搅拌，投入油相，调节搅拌转速，控制油珠大小和均匀程度。在搅拌的条件下，油相分散在含有分散剂、阻聚剂的水相中形成一定大小的油珠，随温度的升高，油相内在聚合引发剂作用下发生聚合反应生成聚合物颗粒。由于搅拌器边缘和中间的线速度不同，形成了大小不一珠粒，在反应进行过程中，珠粒不断破碎和并聚，使得共聚的聚合物产品具有一定的粒度分布，其粒度分布主要取决于聚合过程中液滴的分散和并聚的几率。聚合反应过程是热引发自由基链式反应，包括链引发、链增长和链终止等反应。根据这一聚合反应机理，理论上通过控制珠粒的大小以及反应过程中珠粒的破裂和并聚过程即可控制聚合粒子的大小及其分布。然而，影响珠粒大小的因素相当复杂，包括搅拌器的结构、形状、转速，反应器的大小与形状，物料的配比与水相的粘度，分散剂的种类与浓度等，实际上很难控制好所有这些因素，因此，在实际生产中只能是确定一些相对优化的条件，而且这样做带有很强的经验性，难于进行工业放大。为了更好地得到合格粒径分布的离子交换树脂产品，人们作了大量的工作，取得了明显的效果，例如，应用特殊加工的反应釜(如环型反应釜、长径比为3的瘦长形反应釜等)以及采用斜浆式或框式搅拌器等；又如，通过加入具有强表面活性的稳定剂或难溶于水的无机粉末如硅胶、碳酸镁等也可以改善珠体的粒度分布，但这种改善很有限，而且聚合完成后还要洗去珠体表面残留的粉末，增加了工艺的复杂性。为了进一步提高聚合反应的成球收率，CN1389478A公开了一种将油相混合物从聚合反应器底部穿过进料机构，恒速进入水相中进行聚合反应。聚合反应工艺条件为进料时的油相温度40°C 50°C ;搅拌转速IOOr/ min 200r/ min ;油相加料速度200ml/min lOOOml/min ;温度78°C 82°C /反应时间3h 5h ;90°C 95°C /反应时间3h 5h ;常规洗涤、干燥、筛分后得到20目 30目大小的共聚物珠体占84.8%，平均粒径O. 71mm。该方法有效地提高了聚合反应的成球收率，但是仍然存在着共聚物粒径分布不均匀，成球收率低的不足。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种树脂的制备方法，在悬浮聚合反应前采用油相预先聚合和改变油相加入水相的加料方式，简单而方便的控制了悬浮聚合反应中聚合物粒径的大小和均匀分布的方法，有效的解决了上述技术所存在的问题。本专利技术同时提供了一种实现上述树脂制备过程的设备。本专利技术树脂颗粒的制备方法包括如下步骤 (1)按照常规方法配制脱离子水、分散剂和阻聚剂形成水相，按照树脂交联度的指标要求配制苯乙烯和二乙烯苯再加入引发剂形成油相； (2)将油相进行预聚合，预聚合反应温度为40 100°C，反应时间为20 250min； (3)预聚合的油相通过油相分配器分散到水相中，油相和水相的混合物通过上升管进入固化反应釜； (4)固化反应釜的反应温度为90°C 100°C，反应时间3h 15h； (5 )经过固化反应后的物料经过洗涤、干燥得到树脂颗粒。本专利技术树脂颗粒制备方法中，步骤(I)的水相和油相配制是本领域技术人员熟知的内容。步骤(2)中，油相预聚合采用管式反应器，管式反应器的内径长度比为I :10 I :250，优选为I :30 I :200，最优选为I :30 I :150。预聚合优选的反应温度为60V 100°C，最优选为70°C 85°C，优选的反应时间为30min 150 min，最优选为30min 50min。本专利技术树脂颗粒制备方法中，步骤(3)中油相分散到水相中后，进入上升管并溢流到固化反应釜中。在上升管中继续进行反应，上升管反应温度为60 90°C，优选为80°C 90°C，上升管反应时间为5 30min，优选为IOmin 20min。本专利技术树脂颗粒制备方法中，步骤(4)中的固化反应釜为配有框式搅拌器的常规搪瓷釜。固化反应温度优选为90 95°C，时间优选为3h 8h，最优选为3 5h。本专利技术树脂颗粒制备方法中的其它条件如物料输送、产品洗涤、干燥等是本领域技术人员熟知的内容。本专利技术树脂颗粒制备设备，包括管式预聚合反应器、油相分配器、上升管及固化反应釜。油相管路与管式预聚合反应器入口相通，预聚合反应器出口与油相分配器入口相通，油相分配器同时与水相入口相通，油相分配器设置在上升管的下部，上升管上部与固化反应釜入口相连通。本专利技术上述设备中，油相分配器为两层分配板结构，上层为水相分配板，下层为油相分配板，两层分配板之间设有水相进料管，水相进料管出口设有水相分配器，在下层油相分配板上设置至少一个油相分配管，油相分配管上端穿过上层水相分配板；在上层水相分配板上也至少设置一个水相分配孔，优选每个油相分配管对应的水相分配板周围设置水相分配孔，油相分配管穿过水相分配孔进入上升管中。油相分配器设置在上升管的下部。油相分配器最优选为可拆卸方式安装置在上升管的下部，以便更换不同油相分配管内径等参数的油相分配器，方便不同颗粒度树脂的生产要求。所述的油相分配管与下层分配板之间为固定密封，油相分配管高度以能穿过上层水相分配板为宜，分配管内径为O. 05mm I. 5mm,优选为O. Imm I. Omm,最优选为O. Imm O. 5mm。当设多个分配管时，分配管在下层分配板上为正三角形排列，相邻油相分配管的间距为Imm 25mm,优选为3mm 20mm,最优选为5mm 1 5mmη所述的水相进料管出口分配器上面为球面结构，下面为扇形结构，在球面上至少设有一个通孔，通孔直径I 3mm，当设有多个通孔时，通孔为正三角形排列，数量和间距与下分配板上的油相分配管对应即可。下方扇形面开孔数量和排列与下层油相分配管对应，孔直径大于油相分配管外径O. 2 1_。所述的上层水相分配板，孔径大于油相分配管外径I 3mm，数量和间距与下分配板上的油相分配管对应即可。 所述上升管的内径高度比值为I : 10 I 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树脂颗粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）按照常规方法配制脱离子水、分散剂和阻聚剂形成水相，按照树脂交联度的指标要求配制苯乙烯和二乙烯苯再加入引发剂形成油相；（2）将油相进行预聚合，预聚合反应温度为40～100℃，反应时间为20～250min；（3）预聚合的油相通过油相分配器分散到水相中，油相和水相的混合物通过上升管进入固化反应釜；（4）固化反应釜的反应温度为90℃～100℃，反应时间3h～15h；（5）经过固化反应后的物料经过洗涤、干燥得到树脂颗粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：霍稳周，吕清林，李花伊，刘野，魏晓霞，田丹，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：