[发明专利]一种聚甲醛终止剂的加入装置及方法

说明书

本发明涉及一种聚甲醛终止剂的加入装置及方法，是将终止剂和水蒸气按照一定流量比例加入到喷雾装置中，终止剂被带压水蒸气加热并撕裂成微小液滴后，以雾化的状态进入聚合反应器，增加了终止剂与聚甲醛粗粉的接触面积，同时高温水蒸气可协同减弱残留催化剂的活性，从而达到快速完成终止反应的作用，改善聚甲醛的稳定性。本发明的终止剂加入装置主要由双流体雾化喷头、终止剂加入管线、水蒸气加入管线等组成，结构简单，不影响原生产工艺，易于实施，适用于低VOC、纺丝级聚甲醛的制备。

技术领域

本发明涉及聚甲醛合成工艺领域，具体涉及一种聚甲醛终止剂的加入装置及方法。

背景技术

聚甲醛是一种通用工程塑料，由三聚甲醛和一种或多种共聚单体聚合得到。反应器常采用双螺杆捏合反应器，符合阳离子聚合反应机理，催化剂常用路易斯酸或质子酸，无论采用哪种催化剂，加入量太少时，聚合转化率低、粉料软化、潮湿现象比较明显；催化剂用量过多时，聚合物分子量降低且甲醛气味较重，为防止聚合转化率低造成的粉料潮湿、未反应单体凝结堵塞管道等问题，工业生产一般选择加入过量的催化剂保证工艺的稳定性，而残留的催化剂会导致聚甲醛发生解聚，为合理控制催化剂参与聚合反应体系的时间和程度，一般在达到聚合转化率要求的阶段加入终止剂使催化剂失活，终止聚合反应的继续进行。

聚甲醛生产过程中，催化剂失活方法主要为湿法和干法。湿法失活是聚甲醛粗粉离开反应器后在含终止剂的溶液中进行浸泡、洗涤，洗涤后的聚甲醛粗粉经干燥后进行后处理挤出造粒。湿法工艺能较好的实现阳离子活性中心终止，但增加洗涤、粗粉干燥、废水回收等工序，相应的干燥能耗、回收能耗、废水治理等成本增加；干法工艺将终止剂直接与聚甲醛粗粉混合，然后进行挤出造粒，该方法不增加额外的工序、运行成本低、三废少，但少量的终止溶液与聚甲醛粗粉混合存在着分散性差、混合不均匀的问题，终止剂溶液配制浓度高，终止剂在聚甲醛粗粉中分散性差，终止剂溶液配制浓度低，分散性有所提高，但溶剂加入过多对环境不友好，而且聚甲醛粗粉中单位终止剂含量低不利于终止反应，另聚甲醛粗粉中含有的未反应单体凝结容易堵终止剂加入喷头，这不利于终止剂在聚甲醛粗粉中的分散，也不利于聚合工艺长期稳定性和聚甲醛粗粉质量的稳定性。

一般而言，如何将终止剂均匀的加入反应器内部是终止聚合反应的关键。申请号为CN201220696086.2的专利公开了一种用于提升管反应器的终止剂加入装置，主要特征是终止剂从多孔喷嘴中加入到管式反应器终止反应；申请号为CN201711099885.5的专利公开了一种用于加入丙酮氰醇终止剂的方法及系统，使用静态混合器加入终止剂；申请号为CN201120089746.6的专利公开了一种聚合反应终止剂加入装置，主要特征是在终止剂入口后增加填料混合器，增大终止剂与聚合物的接触面积。上述公开的专利只是基于特定的反应设备提出相应的终止加入装置及方法，不适合用于聚甲醛反应，也未明确提出该如何解决终止剂与粗粉充分接触、快速反应的难题，也不能解决三聚甲醛单体堵塞终止剂喷头的问题；申请号为201010516144.4公开了一种双流体雾化喷头，申请号为201920576650.9公开了一种双通道低压流体雾化喷头，申请号为201520651021.X公开了一种可调节的双流体雾化喷头，上述专利均是基于压缩空气对喷头结构进行设计，雾化效果较常规喷头有较大提升，一般应用于消防、绿化、烟气除尘等领域，聚甲醛粗粉中有较多未反应单体，易凝固使喷孔堵塞，现有压缩空气双流体雾化喷头无法适用于聚甲醛合成领域，因此一种既能够提高聚甲醛终止剂分散效果、又能防止终止剂喷头堵塞的聚甲醛终止加入装置及方法，对甲醛干法灭活工艺发展、聚甲醛生产成本降低和产品质量提升有十分重要的意义。

发明内容

为克服上述聚甲醛干法灭活工艺的缺陷，本发明在不改变原始工艺角度出发，对现有技术的双流体雾化喷头进行改造，以水蒸气为载气将终止剂溶液雾化后进入反应器，与聚甲醛粗粉发生终止反应。该发明方法利用水蒸气高扩散性、高温性将沸点较低的终止剂溶液雾化并部分汽化，提高了终止剂在聚甲醛粗粉中的分散性，提高了终止反应温度，防止了终止剂管路堵塞，与此同时，水蒸气在反应器内形成冷凝液可与终止剂配伍共同与聚甲醛粗粉残留催化剂作用，促进聚甲醛粗粉终止反应速率，提高产品稳定性。