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塑料弹性体高品质挤出机 - 有效弹性体环保聚合工艺

发布者:bjzedao 发布日期:2015-01-21
有效弹性体环保聚合工艺
刊登日期:2014.12.01
《CPRJ 中国塑料橡胶》- 2014年12月号
文章来源:CPRJ 中国塑料橡胶
(利斯特产品经理Andreas Diener)

几十年来,弹性体的传统聚合方法一直都视为标准方法。例如,在*终阶段,去除及处理溶济所需的时间和成本都是可以接受的。但是,由于制造商所面临的降低营运成本的压力愈来愈大,所以迫切需要开发有助于降低成本、简化过程的新工艺


利斯特专利直接脱挥工艺与传统技术的对比。
利斯特专利直接脱挥工艺与传统技术的对比。
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弹性体加工工艺简述

 

总部位于瑞士的利斯特(List AG)开发了一种高能效直接脱挥技术(Direct Devolatilization),利用该技术可以降低与能耗、冷却和水消耗相关的成本,并可缩短加工弹性体所需的加工时间,减小工艺装置的占地空间。

 

高分子化学的进步为开发新型弹性体创造了机会;利用该技术可以将新型弹性体与溶剂分离,此过程聚合物不会发生降解。

 

溶液聚合与乳液聚合是合成弹性体的传统方法。在这些聚合物的**阶段,聚合物**要与溶剂或乳化剂分离。这个过程一般要采取几个步骤,包括凝聚、汽提、各种机械分离步骤和干燥。

 

每一步都非常耗能,而且在废液中含有大量的溶剂,需要进行焚烧处理。这需要设备来完成,设备要占用较大的工厂空间,固定资产投资(CAPEX)也非常大。

 

利斯特开发的“弹性体直接从聚合物溶液中脱挥工艺”是一种可以减少聚合步骤的替代解决方案。

 

传统工艺与直接脱挥技术比较

 

传统弹性体聚合工艺中采用脂族或芳族烃,聚合完成后**将其除去。用一种水基凝聚剂将弹性体与溶剂分离,再用蒸汽汽提,之后利用机械和热处理方法将弹性体与水相分离。

 

利斯特的直接脱挥技术是一种全封闭的连续工艺,它可以直接将弹性体从溶剂中分离,同时将溶剂从聚合物溶液中回收。因此,利用该技术可以省去一些中间步骤,如水凝聚、蒸汽汽提、机械脱水和干燥。

 

与传统工艺相比,采用直接脱挥技术所的弹性体具有同等的特性,能达到所有所需的技术指标,同时可以降低能耗和水消耗量,减小装置占用空间以及温度与处理的时间比。

 

直接脱挥工艺包含以下四个步骤:

 

1. 预浓缩过程中利用热能从聚合产物中除去大量的溶剂,从而提高整个工艺过程的效率。

2. 闪蒸过程中除去溶剂,转化成高粘度的浓缩弹性体溶液。蒸发冷却使产品保持在所需的温度水平。

3. *终的脱挥步骤将高度浓缩的弹性体转化成*终所需特性的弹性体。

4. 成型步骤将产品加工成所需的形状,成为一种可以销售的产品。

 

有必要的话,在预浓缩之前还可以增加一个聚合产物的清洗步骤,来去除残余的催化剂。

 

直接脱挥工艺可以分离99%的溶剂和未转化的单体,并且不会产生由副产品污染。根据所使用的溶剂,热处理过程可以在真空或轻度超压条件下进行。*终弹性体的性能与传统处理产品的性能相同。与聚合产物相比,门尼粘度波动小于+/-1,残余有机挥发物含量小于100ppm,在工艺过程中灰尘含量不会增加。

 

大多数弹性体对温度很敏感,所以为了防止过热或自燃,温度控制很关键。直接脱挥工艺能够在低于100°C的条件下有效地除去溶剂,不会造成弹性体降解。

 

由于新型弹性体的粘着性较高,所以采用传统技术已经无法加工。利斯特的直接脱挥工艺能够克服这些缺点,并能够开发新型高性能产品。

 

可控的*终处理

 

能够在**控制的条件下完成**的脱挥非常重要,这是为了达到所需的弹性体产品质量,降低过热和自燃的风险。

 

在直接脱挥工艺过程中,在脱挥装置中加入少量的水。水形成水泡后,有机挥发物就会被包在水泡中。使水泡破裂就可以提取并除去有机挥发物。该工艺相当于一种密闭的浓缩汽提过程,其中使用少量的水,水含量只有溶剂总量的1%。水与有机挥发物混合物在一个密闭系统中冷凝,可以完全回收。

 

利斯特的直接脱挥技术可以处理高粘度的弹性体,不会产生过热或降解问题,同时可达到所需的门尼粘度。其具有自洁式的设备金属表面,可以稳定地挥发物含量低的高质量产品,相应地有机挥发物的含量非常低。

 

简单工艺就是有效

 

工艺效率由不同的参数来判定,包括热能和水的需求量,设备占用空间和对环境的影响,废水的量,以及固定资产投资和运营成本(OPEX)。这方面,利斯特的直接脱挥技术所需的能量比传统工艺少,也就是说只需要消耗能量来蒸发和冷凝溶剂。由于省去了凝聚、汽提、机械脱水和干燥工序,所以也就节省了这些工序所需的机械和热能。这其中节省的能量就代表进一步提升了效率。

 

直接脱挥工艺可以在不需要任何其他助剂的情况下分离99%的溶剂,不会产生废水,也不需要进行废气处理。因而工艺非常简单,能够大幅节能,减小了对环境的影响,降低了运行成本,可达到较高的投资回报率。

 

利斯特工艺优点

利斯特工艺不确定点性

可有效加工高粘度的敏感弹性体

 可灵活地加工新型高性能产品;可以开发新型催化剂。

 密闭工艺,不会产生大量的空气或水污染

 能耗小,水消耗量少

 可用于大规模弹性体连续加工工艺

 设备具有自清洁功能,可长期运行,不需要停产进行清洁。

传统汽提过程中一般可除去的来自催化剂和/或引发剂的杂质,

而采用利斯特技术,有可能会残留在弹性体中。

与传统工艺相比,利斯特直接脱挥技术比较。

 

从实验室到工业化

 

利斯特与弗劳恩霍夫研究所(Fraunhofer)在德国施科保市合作开发了该技术。研发小组在利斯特的瑞士阿里斯多夫(Arisdorf)总部安装了一套全自动小型装置进行试验。与此同时,弗劳恩霍夫研究在施科保成立了一个独立研究与开发的机构“聚合物合成与加工中试中心”将直接脱挥技术放大到半工业化的规模。

 

在利斯特总部的全自动连续运行的演示线(Mini-Plant),每小时可以处理20-30公斤聚合产物,而在德国施科保的中试装置测试中心设计连续运行时间为8,000小时,测试能力为每小时200-500公斤聚合产物(成品为30-50公斤/小时)。

 

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