粒料經(jīng)一個(gè)正壓空送系統(tǒng)連續(xù)地輸送到產(chǎn)品料倉(cāng)，然后從這些料倉(cāng)出來(lái)，粒料通過(guò)一個(gè)“拉一推”空送系統(tǒng)送到包裝料斗，產(chǎn)品經(jīng)包裝后出廠。

　　熱載體系統(tǒng)包括以燃料油為燃料的加熱爐，它可向脫揮發(fā)物器和其他工藝部分提供所要求的熱導(dǎo)生。以水為冷卻介質(zhì)的換熱器，為反應(yīng)器提供冷載體，而熱交換器為反應(yīng)器補(bǔ)充熱量，提供中等溫度的載體，反應(yīng)器熱載體系統(tǒng)所吸收的熱量用作為供料預(yù)熱器的加熱介質(zhì)熱量。

　　(三)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程

　　聚苯乙烯連續(xù)本體法聚合主要分兩種反應(yīng)：熱引發(fā)和引發(fā)劑引發(fā)。

　　1．熱引發(fā)的反應(yīng)機(jī)理

　　熱引發(fā)就是在高溫下，使部分苯乙烯的雙鍵打開，生成自由基，從而引發(fā)大量的苯乙烯進(jìn)行聚合反應(yīng)。

　　2．引發(fā)劑引發(fā)的反應(yīng)機(jī)理

　　引發(fā)劑引發(fā)就是引發(fā)苯乙烯所需要的自由基是由引發(fā)劑受熱分解提供的。引發(fā)劑一般是采用有機(jī)過(guò)氧化物(DP—275B或TBPB)。在前兩個(gè)反應(yīng)器的每個(gè)反應(yīng)區(qū)內(nèi)引發(fā)劑引發(fā)比熱引發(fā)的溫度分布大約下降15～20℃，而反應(yīng)速度與熱引發(fā)的相同。

　　液態(tài)的苯乙烯經(jīng)上述的三個(gè)步驟轉(zhuǎn)化為固體的聚苯乙烯，可能由于存在其他的反應(yīng)，如支化、交聯(lián)等使反應(yīng)變得更為復(fù)雜。

　　3．橡膠改性的聚苯乙烯，即抗沖聚苯乙烯

　　苯乙烯純凈的均聚物是五色透明、剛性很強(qiáng)、極易脆裂的材料。為提高其韌性，改進(jìn)耐沖擊性，把橡膠加入到聚苯乙烯中增加它對(duì)能量的吸收能力，這樣在受到?jīng)_擊時(shí)破碎的趨勢(shì)減少。

　　在生產(chǎn)抗沖聚苯乙烯時(shí)，供料是由含有橡膠的苯乙烯溶液和各種添加劑組成的。此時(shí)橡膠溶液是均相的，清澈的，但在苯乙烯引發(fā)、有聚苯乙烯生成后不久，反應(yīng)混合物就變得不透明了，這種現(xiàn)象說(shuō)明了聚合物溶液的一種特性，即兩種聚合物溶解在同一種溶劑中時(shí)要分成兩相。此時(shí)反應(yīng)混合物是由兩種溶液組成的：

　?、僖环N為橡膠溶解在苯乙烯中形成的溶液，作為連續(xù)相；

　?、诹硪环N為聚苯乙烯在苯乙烯中形成的溶液作為分散相，以小液珠狀懸浮在橡膠溶液中。

　　隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中聚苯乙烯數(shù)量增加，橡膠溶液對(duì)聚苯乙烯溶液的比例減少，當(dāng)聚苯乙烯在苯乙烯中的溶液量大于橡膠在苯乙烯中的溶液量時(shí)，出現(xiàn)了相轉(zhuǎn)變，即聚苯乙烯在苯乙烯中的溶液變成了連續(xù)相，橡膠在苯乙烯中的溶液變成了分散相。橡膠相像無(wú)數(shù)個(gè)“小島嶼”分散在聚苯乙烯相的“海洋”中。相轉(zhuǎn)變完成的快慢與攪拌速度、溶液黏度、固含量等因素有關(guān)。通常固含量為30％左右時(shí)，所形成的橡膠顆粒就達(dá)到了足夠穩(wěn)定的狀態(tài)。此時(shí)所形成的橡膠粒子的大小與分散狀況對(duì)產(chǎn)品性能影響很大。在聚合過(guò)程中，一部分苯乙烯接枝到橡膠上形成連接在橡膠鏈上的聚苯乙烯鏈。已發(fā)現(xiàn)接枝到1、2乙烯基團(tuán)上的機(jī)會(huì)占優(yōu)勢(shì)。支化增加了兩相的相溶性，使橡膠粒子變小。同時(shí)也可能存在交聯(lián)反應(yīng)，即一個(gè)橡膠分子接到另一個(gè)橡膠分子上。表征接枝和交聯(lián)程度的相對(duì)數(shù)值為凝膠含量和溶脹指數(shù)。凝膠含量增加，伸長(zhǎng)率增加，拉伸強(qiáng)度增加。而溶脹指數(shù)高的材料，伸長(zhǎng)拉伸性能好。

　　 (四)主要操作條件及工藝技術(shù)特點(diǎn)

　　1．操作條件一覽表

　　生產(chǎn)PS操作條件如表5—15所示(以DOW化學(xué)工藝三個(gè)反應(yīng)器為例)
　　2．工藝技術(shù)特點(diǎn)

　　連續(xù)本體法生產(chǎn)聚苯乙烯具有如下特點(diǎn)：

　　(1)滿釜操作，反應(yīng)容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量好；

　　(2)轉(zhuǎn)化率高；

　　(3)能耗較低；

　　(4)切換牌號(hào)靈活，過(guò)渡時(shí)間少；

　　(5)三廢排放少。

　　(五)催化劑及助劑

　　1。催化劑

　　引發(fā)劑一般采用過(guò)氧化物，在一定溫度下能有效提供苯乙烯單體聚合反應(yīng)所需要的自由基，使反應(yīng)溫度降低，同時(shí)增加聚合度。

　　2．助劑

　　為了改善產(chǎn)品的性能，聚合反應(yīng)體系中需要添加一些助劑，主要有橡膠、礦物油、硬脂酸鋅、蘭料等。

　　為提高通用級(jí)聚苯乙烯的韌性，改進(jìn)耐沖擊性，把橡膠加入到聚苯乙烯中增加它對(duì)能量的吸收能力，這樣在受到?jīng)_擊時(shí)破碎的趨勢(shì)減少。

　　潤(rùn)滑劑礦物油能減少分子內(nèi)部的摩擦，提高分子的流動(dòng)性，具有內(nèi)填充和增塑的作用。增加產(chǎn)品中的礦物油含量可降低熱變形溫度，提高熔體流動(dòng)速率。在第一反應(yīng)器中礦物油與聚合混合物混合，可降低熔體黏度，減少攪拌槳葉對(duì)反應(yīng)物的剪切力，使第一反應(yīng)器中形成的橡膠粒子尺寸增大，提高伸長(zhǎng)率。硬脂酸鋅作為產(chǎn)品的脫模劑，有利于用戶在擠出機(jī)上的加工成型。蘭料能增加CPPS的透明度。

　　(六)原料及產(chǎn)品性質(zhì)

　　1．主要原材料性質(zhì)

　　主要原材料性質(zhì)如表5—16所示。

2．產(chǎn)品性質(zhì)

　　聚苯乙烯樹脂具有良好的熱塑性和熱加工性能，熱變形溫度高，殘留單體含量低，無(wú)毒、透明、絕緣，加入一定助劑后還具有阻燃性。

　　二、重點(diǎn)部位及設(shè)備

　　(一)重點(diǎn)部位

　　1．反應(yīng)系統(tǒng)

　　由于聚合物在此系統(tǒng)中發(fā)生劇烈反應(yīng)，因此控制該系統(tǒng)操作平穩(wěn)非常重要，若反應(yīng)失控會(huì)造成暴聚，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)斐裳b置停車。

　　2．脫揮發(fā)及真空系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)主要靠瞬間加熱閃蒸使未反應(yīng)單體從聚合物中分離出來(lái)，若溫度太低或真空度太低則閃蒸效果不好，易產(chǎn)生稀料。進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至造成停車及火災(zāi)事故。

　　3．?dāng)D出和造粒系統(tǒng)

　　高溫熔融狀態(tài)聚合物從該系統(tǒng)擠出，不易操作。揮發(fā)性物質(zhì)從模頭排出，易造成火災(zāi)爆炸事故。

　　(二)重點(diǎn)設(shè)備

　　1．反應(yīng)器

　　是發(fā)生聚合反應(yīng)的地方，制造非常精密，內(nèi)部有攪拌，攪拌槳葉若變形則造成局部溫度失控，設(shè)備損壞。

　　2．切粒機(jī)

　　切粒機(jī)基本由軸承和能轉(zhuǎn)動(dòng)的拉輥組成，若傳動(dòng)部分故障，會(huì)造成聚合物無(wú)法正常擠出成型，裝置被迫降負(fù)荷或滿釜停車。

　　3．反應(yīng)系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥

　　最終反應(yīng)器出口進(jìn)聚合物加熱器之間的管線上安裝了一個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥，通過(guò)該調(diào)節(jié)閥對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)壓力的調(diào)節(jié)，使整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)，反應(yīng)溫度、物料流速都能得到良好的控制。若該調(diào)節(jié)閥失靈，則整個(gè)系統(tǒng)的反應(yīng)就會(huì)失控，造成停車事故，甚至導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生。