[发明专利]一种防止高分子乳液聚合爆炸的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种判断乳液聚合过程中的爆炸危险，并防止爆炸发生的方法及装置。具体的说，涉及一种通过控制反应气液两相的温度差，防止乳液聚合爆炸的方法和应用此方法防止聚合爆炸的装置。

背景技术

高分子乳液聚合是在高压反应釜中以水或其它溶剂为载体并加入分散剂、引发剂以及其它助剂，进行单体聚合，引发剂在一定温度下形成自由基并与单体进行链引发、链增长、链终止的聚合反应，分散剂在载体中形成胶束，由于单体憎水亲油，单体在胶束内完成聚合反应。由于高分子聚合反应大多是强放热反应，为防止热量积聚引起爆炸，热量一般通过缓慢的搅拌，经载体由反应釜的夹套冷却水带走。

当原料中含有杂质或反应温度过高、速度过快时，就有可能破坏胶束的稳定性，胶束内正在进行链增长反应的聚合物会从胶束中挣脱出来进入到载体中，通常称之为破乳。破乳的聚合物因憎水而漂浮在载体表面，并与气相单体继续反应，放出大量的反应热；而为防止乳液破乳，乳液聚合反应一般采用的搅拌叶形式为框式、锚式，采用的转速一般都很低(25～80r/min)，搅拌时的液体流动方向以径向流动为主，因此液体表面的聚合物就无法被吸入到载体中，在载体表面与气相单体进行反应所放出的热量就无法通过夹套冷却水带出，反应物表面温度也会因此升高，导致反应速度急剧加快，放出更多的热量，如不采取果断措施，短时间内便会爆炸，乳液爆炸的危害极大。

特别是在四氟乙烯等性质活泼的单体聚合中，时刻都有爆炸的危险，目前在工艺上还无法完全根本消除爆炸的隐患，只能采取一些措施降低爆炸的发生几率。例如：可通过用盐水冷却反应釜，控制原料和工艺过程中的氧含量，控制单体浓度，加入阻聚剂，充氮气，房屋泄爆，以及改进工艺，加强管理等方面降低爆炸危险，减少爆炸损失。

本发明从另一方面提出了一种易于实现，效果好，实用性强的防止乳液聚合爆炸的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过温度差判断高分子乳液聚合过程中是否有爆炸危险，并采取措施防止爆炸的方法。

本发明的另一目的是提供一种根据上述方法，通过温度差判断乳液聚合的爆炸风险，并采取措施防止爆炸的装置。

乳液聚合的正常反应是在液相载体的胶束内进行，反应热可以通过载体和夹套冷却水带出，不会大量积累反应热造成爆炸。乳液爆炸的起因是聚合单体破乳，单体破乳后浮在乳液表面，与气相中的单体聚合，聚合放出的反应热进一步促进反应物表面的异常聚合反应，使异常聚合反应大量增加，产生大量反应热，反应热不能及时被冷却水带走，造成热量积聚引起爆炸。本发明根据乳液聚合反应爆炸的特点，测定反应物料内部和外部的温度，即反应物气相和液相的温度，根据温度差的大小，判断爆炸危险，从而防止爆炸的发生。

本发明可通过以下方案实现：在聚合反应的反应物气相和液相适当位置分别加装温度测量单元；反应过程实时监测温度，实时计算温差，将温差与预设温差值比较，当温差值小于预设温差值，则停止反应进程(停止加料和搅拌)；当温差值大于等于预设温差值，则控制反应正常进行。

由于正常反应是在液相载体的胶束内进行，因此反应热可以通过载体和夹套冷却水带出，而载体表面和气相空间没有胶束，所以反应不会在这两个部位进行，也不存在反应热的大量积累。这样便存在正常反应时反应物内部的温度始终高于外部温度的规律，一般来说，高分子聚合反应正常进行时，反应物内部温度比外部温度高出约0.5℃，当检测到内部和外部的温差变小，超出设定值(一般高分子聚合反应设定为±0.1℃之间，优选0℃)时，说明已有物料破乳、析出，并有物料在载体表面进行反应，如不紧急停止反应，便有爆炸的可能性。这时通过电信号直接关闭进料阀门，强制停止加料，同时关停搅拌电机，停止搅拌，终止反应，防止发生爆炸。

本发明还提出：针对特定的反应，设定适当的反应温度范围，在实时监测反应气液两相温度差的同时，将实时监测的反应温度与设定反应温度范围比较，如超过设定范围，则报警，提醒工作人员注意反应温度。

具体的说：本发明提出的防止聚合爆炸的方法，具体流程图见图1，包括：

在聚合反应进程中实时监测反应的气相温度和液相温度；

计算所述气液两相温度的温差；

将所述温差与预设的温差值进行比较；

如果所述温差小于所述温差值，则停止所述聚合反应进程。

停止所述聚合反应进程的同时可发出报警信号。

其中所述的气液两相温度的温差是液相温度减气相温度的差值。根据聚合反应的一般规律，预设的温差值在-0.1℃～0.1℃(含端值)之间，优选0℃。