图1 要认同一篇文章中的观点,需要通过多方面地对其技术上的可行性和经济性进行考究。因此苏尔寿公司可为客户在实验装置上进行实验和数据提取,为其提供多方面的支持和论证。
无论是喝水用的聚苯乙烯塑料杯,还是以聚醋酸乙烯纤维为基体的口香糖以及其他应用塑料,共同之处,他们都经过一个从单体转化成符合应用特性聚合物的复杂工艺过程,苏尔寿化工公司在静态混合和反应技术领域里,有着广博的聚合物反应知识和专业设备。
在每个工艺过程成功运行之前,都会先有一个想法(如图1所示)。只有运行成本比已建成的装置低时,这个想法才有可能被接受。从一个想法到实际装置的实施过程,最重要的一步是在新工艺实验装置上先行验证。虽然目前在工艺数字模拟领域已有长足的发展,但是在聚合物生产中,反应机理和流体动力学间的关系仍然有着巨大的困难。最终,将一个想法直接变成一套生产装置的风险非常之大,从而得不到实施。苏尔寿化工公司有着设施完善的技术实验室,该实验室可以根据客户的目的进行制造实验装置和有效的工艺探索。每套实验装置都围绕客户阐述的问题来设计。正因为实验装置均为标准设计,因此他们能在实验阶段进行灵活的调整。事先未准备的相关设备可以在第一时间进行加工。最终,通过实验装置建立一套可靠的数据,并建设一套理想的有工艺依据的生产装置是这些工作的惟一目的。
静态混合反应技术
由于反应性能取决于其各自的组分(单体、催化剂、引发剂),混合工艺单元在聚合反应中扮演着重要的角色。此外,大部分聚合反应都是一个高放热的过程且必须进行安全有效的控制。从单体到聚合物的反应过程中,物料粘度从像水一样单体的粘度增加至极高聚合物的粘度,而这个过程就像岩层的分布。在高粘度体系中,层流效应严重地影响了体系与反应器壁的热传导效率,而这却是苏尔寿化工公司的混合和反应体系擅长解决的问题。通常,聚合产物并不是单纯物质,而是含有溶剂,残余单体和多种杂质的混合物。而借助苏尔寿化工公司的静态脱挥技术可以将这些残余物质脱除,聚合物的残单含量可达到0.001%。另外一方面,苏尔寿化工公司的脱挥技术也非常适合热敏聚合物的脱挥过程,与传统工艺相比,能耗较小。经过脱挥工艺的聚合物,为满足后续工段提出的各种性能要求,而加入各种添加剂。苏尔寿化工公司又可以提供低能耗,几乎免维护的静态混合系统完成该项任务。该系统占地空间小,尤其符合对安装空间要求苛刻的应用,但经常进行品种变换的应用对该系统提出了更高的要求。
图2 在瑞士温特图尔苏尔寿化工公司的实验室,客户对工艺流程的要求可以在小规模的实验装置上得以测试及验证。
PS聚苯乙烯生产装置
PS生产是众所周知的聚合反应流程。苏尔寿化工公司拥有建设一整套生产装置的设计能力、制造能力和授权。例如,对于想要建设一套新的PS生产装置的客户来说,他们可以通过苏尔寿化工公司的实验装置,来实现了解生产的经济性,并得到高质量的产品,这一点是可行的。苯乙烯的聚合反应需要在所有单体都参与反应之时才算完成。与传统工艺的60%~75%成品转化率相比,苏尔寿化工公司的聚合反应工艺可达到80%~85%的成品转化率。从另一个角度来看,苏尔寿化工公司的聚合工艺优点包括:产生更少的残单,相应的浓缩分离装置变小,脱挥系统可以变小,能耗降低,提高了整套装置的竞争优势。
PS切粒的环保生产
苏尔寿化工公司近期开发的技术是EPS-发泡聚苯乙烯微粒的生产工艺(如图3所示)。该过程含有用来PS切粒发泡所使用的发泡剂——戊醛。最终产品主要应用在运输、包装、建筑和保温行业。
图3 EPS发泡聚苯乙烯是一种包装用的原材料。苏尔寿化工公司已经研制并验证了一整套EPS微粒生产的工艺流程。
使用苏尔寿化工公司的EPS生产工艺,发泡剂被连续地加入来自聚合装置的PS中。与实验装置中PS熔体和切粒注入非常相似,通过该工艺生产的EPS塑料将直接进入下段的挤出成型工段。与传统工艺相比,该工艺不仅更环保,而且也非常经济。例如,无需涉及脱水工艺。
实验装置测试的灵活性
依据关键问题和边界条件,实验装置测试可以由客户亲自在实验装置来完成,也可以直接在客户现有装置上完成。例如,苏尔寿化工公司直接在一个英国客户的PS生产装置上进行聚合实验。此外,客户提出通过改造,要将装置产能从2850kg/hr增至4000 kg/hr。因此,在现场聚合装置上分流部分物料,进入一套完整的聚合实验装置。通过这种方法,基于在满足客户对产品性能要求,得到静态聚合反应系统所需的各种操作和工艺条件。通过该实验,也能得到产能放大所需的关键数据。通过以上工作,该装置于1995年停车时,增加一套聚合反应器,直接与原有装置相连。至今,客户对装置的扩能和运行情况都非常满意。
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