巖征儀器-丙烯酸聚合裝置工作原理

（一）原料預(yù)處理系統(tǒng)

1. 原料儲(chǔ)存與輸送

• 丙烯酸單體儲(chǔ)罐：需隔絕氧氣（避免自聚）

  ，溫度控制在 10-25℃。

• 乳化劑（如十二烷基硫酸鈉）

  、引發(fā)劑（如過(guò)硫酸銨）、緩沖劑（如碳酸氫鈉）的配制與計(jì)量系統(tǒng)。

2. 混合單元

• 預(yù)乳化釜：將丙烯酸

  、乳化劑
  、水混合形成穩(wěn)定乳液，攪拌速度 100-300 rpm
  。

（二）聚合反應(yīng)系統(tǒng)

1. 核心設(shè)備：聚合反應(yīng)釜

• 溫度：通過(guò)熱水 / 冷水循環(huán)控制在 70-90℃（引發(fā)劑分解溫度區(qū)間）

  。

• 壓力：常壓或微正壓（0.1-0.3 MPa），防止氧氣進(jìn)入

  。

• 攪拌：錨式或渦輪式攪拌器

  ，轉(zhuǎn)速 50-150 rpm，確保物料均勻混合與散熱

  。

• 結(jié)構(gòu)：不銹鋼材質(zhì)（防腐蝕）

  ，帶夾套或盤(pán)管式換熱裝置，容積根據(jù)產(chǎn)能設(shè)計(jì)（如 5-50 m3）

  。

• 關(guān)鍵參數(shù)控制：

2. 引發(fā)劑添加系統(tǒng)

• 采用分段滴加方式（如初始加入少量引發(fā)劑

  ，后續(xù)持續(xù)滴加），控制聚合速率

  ，避免爆聚

  。

（三）反應(yīng)控制與安全系統(tǒng)

1. 溫度與壓力監(jiān)控

• 熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)釜內(nèi)溫度，PLC 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水流量

  ；壓力傳感器觸發(fā)安全閥（設(shè)定壓力≥0.5 MPa 時(shí)泄壓）

  。

2. 緊急停車系統(tǒng)

• 當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值 10℃或壓力驟升時(shí)，自動(dòng)切斷原料進(jìn)料

  ，啟動(dòng)惰性氣體（氮?dú)猓┐祾摺?/p>

（四）產(chǎn)物后處理系統(tǒng)

1. 脫除未反應(yīng)單體

• 減壓蒸餾塔：在 50-70℃

  、真空度 - 0.09 MPa 下脫除殘留丙烯酸，回收率≥95%

  。

2. 中和與調(diào)節(jié)

• 用氫氧化鈉溶液中和聚合物乳液（pH 調(diào)至 7-8）

  ，添加防腐劑、增稠劑等助劑

  。

3. 過(guò)濾與儲(chǔ)存

• 袋式過(guò)濾器去除雜質(zhì)

  ，成品儲(chǔ)罐溫度維持在 20-30℃，避免長(zhǎng)期儲(chǔ)存導(dǎo)致變質(zhì)

  。

三

、不同聚合工藝的裝置差異

四、裝置運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

1. 防粘釜技術(shù)

• 反應(yīng)釜內(nèi)壁涂覆特氟龍涂層或定期用溶劑（如丙酮）清洗

  ，避免聚合物黏附影響傳熱

  。

2. 分子量控制

• 通過(guò)調(diào)節(jié)引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度或添加鏈轉(zhuǎn)移劑（如十二硫醇）控制聚合物分子量（通常 5000-100 萬(wàn)）

  。

3. 環(huán)保設(shè)計(jì)

• 廢氣處理：活性炭吸附或催化燃燒（處理未反應(yīng)丙烯酸

  、溶劑揮發(fā)氣）；廢水經(jīng)中和

  、生化處理后排放

  。

五、工業(yè)應(yīng)用案例

• 原料配比：丙烯酸 8500 噸 / 年 + 乳化劑 500 噸 / 年 + 引發(fā)劑 200 噸 / 年 + 水 1.2 萬(wàn)噸 / 年

• 反應(yīng)周期：每批次 8-10 小時(shí)

  ，日產(chǎn) 30-40 噸乳液

• 能耗指標(biāo)：噸產(chǎn)品耗電 350-400 kWh

  ，蒸汽消耗 1.2-1.5 噸