一種溶液聚合法合成橡膠聚合反應(yīng)撤熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及合成橡膠領(lǐng)域，具體涉及一種溶液聚合法合成橡膠聚合反應(yīng)撤熱方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溶液聚合法合成橡膠是合成橡膠的一種常用聚合方法，20世紀(jì)50年代以來，隨著Z-N催化劑的出現(xiàn)和離子型引發(fā)劑的發(fā)展，采用溶液聚合的合成橡膠不僅日益壯大，而且已經(jīng)成為占主導(dǎo)地位的聚合方法。目前已經(jīng)工業(yè)化的大膠種，如采用Z-N催化劑的高順式-1，4-順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠，采用陰離子引發(fā)劑的低順式-1，4-順丁橡膠、中順式-1，4-異戊橡膠、丁二烯橡膠、丁苯橡膠和SBS等都是采用溶液聚合方法生產(chǎn)的。
[0003]溶液聚合法制備合成橡膠屬于放熱反應(yīng)，隨著聚合反應(yīng)的進行反應(yīng)物料的粘度越來越大，到聚合反應(yīng)后期時反應(yīng)物料為高粘度體系。因此，如何快速移出高粘體系中的反應(yīng)熱是保證生產(chǎn)裝置平穩(wěn)運行和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。肆仟捌佰元
[0004]為了解決聚合反應(yīng)聚合熱的移出問題，可采用較低單體濃度、降低催化劑用量減少聚合系統(tǒng)放熱，但該方法影響裝置生產(chǎn)能力，不能使高效催化劑的高效能力得到充分發(fā)揮，提高了產(chǎn)品成本；可采用多釜串聯(lián)進行聚合反應(yīng)，加大傳熱面積，一般采用3?4臺聚合釜串聯(lián)或采用反應(yīng)物料釜外循環(huán)的方式和釜內(nèi)加設(shè)換熱器進行聚合反應(yīng)撤熱，該方法增加了裝置動力消耗，增加了裝置設(shè)備投資，對規(guī)模生產(chǎn)不利，而且高粘體系很難實現(xiàn)釜外循環(huán)撤熱；把釜的長徑比做大，也可增大換熱面積撤熱，但為了設(shè)備設(shè)計、布局和檢修，攪拌類聚合釜采用該方法增加傳熱面積有限，不能有效解決撤熱問題；在聚合反應(yīng)不同階段充冷溶齊U，但是實驗發(fā)現(xiàn)高粘體系冷溶劑不能和膠液很好的混合，一方面撤熱效果變差，另一方面造成溫差大，溫度分布不均影響聚合反應(yīng)；改進聚合釜攪拌型式，如:間歇操作采用的攪拌器有泛能式、最大葉片式、超級葉片式和組合攪拌器等，連續(xù)操作采用帶刮壁機構(gòu)的攪拌，如專利CN201110216963.1闡述在帶有雙螺帶攪拌器的聚合反應(yīng)釜中，在雙螺帶攪拌槳外側(cè)的螺帶之間增設(shè)數(shù)個與釜壁緊密配合的徑向推進式刮板，徑向推進式刮板刮膠方向與攪拌切線方向夾角為30?60度，相鄰的徑向推進式刮板呈30?180度均勻分布，徑向推進式刮板固定在固定支架上，固定支架固定在雙螺帶攪拌槳螺帶之間的攪拌軸上，可隨雙螺帶攪拌槳同軸旋轉(zhuǎn)，該方法對高粘體系，特別是放熱量大、需較低反應(yīng)溫度的體系，聚合釜撤熱效果仍不能滿足要求。
[0005]隨著國內(nèi)溶液聚合合成橡膠工藝的發(fā)展，新型高效催化劑的涌現(xiàn)以及聚合釜大型化的趨勢，使得溶液聚合法合成橡膠聚合工藝對反應(yīng)釜的撤熱性能提出了更加苛刻的要求。目前，聚合釜的撤熱技術(shù)成了制約聚合效率、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品成本、生產(chǎn)規(guī)模的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有溶液聚合法合成橡膠過程中聚合反應(yīng)撤熱問題，提高聚合釜生產(chǎn)能力，尤其是提高使用高效催化劑的生產(chǎn)能力，易于控制產(chǎn)品質(zhì)量。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]一種溶液聚合法合成橡膠聚合反應(yīng)撤熱方法，在多個聚合釜之間膠液管線上設(shè)置冷卻器，冷卻器為套管冷卻器，冷卻器管程介質(zhì)為膠液，殼程介質(zhì)為冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)為循環(huán)水或制冷劑。溶液聚合法合成橡膠過程中，各聚合釜之間膠液管線上的冷卻器使聚合反應(yīng)溫度在±1°C之間波動。
[0009]在多釜連續(xù)聚合反應(yīng)中，首釜由于可以通過調(diào)節(jié)進料溫度調(diào)節(jié)聚合釜內(nèi)溫度，且首釜內(nèi)膠液較稀，熱阻小，可以通過夾套冷卻的方法撤熱，除首釜外的各釜由于膠液粘度逐漸加大，且沒有冷料進入，利用各釜間膠液管線上的冷卻器使聚合反應(yīng)溫度在± 1°C之間波動。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著的進步和積極的效果:
[0011]1.該發(fā)明解決了溶液聚合法合成橡膠聚合反應(yīng)熱難于撤出問題，使聚合反應(yīng)溫度平穩(wěn)可控、分布合理，生產(chǎn)高質(zhì)量合成橡膠產(chǎn)品。
[0012]2.該發(fā)明由于聚合反應(yīng)撤熱問題得到了解決，反應(yīng)高峰可以控制得更為激烈，可以略多加催化劑和提高單體濃度，聚合釜裝置規(guī)模、單體利用率和單體轉(zhuǎn)化率均能提高，裝置生產(chǎn)能力得以提高，產(chǎn)品生產(chǎn)成本降低，有利于聚合釜大型化趨勢發(fā)展。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
[0014]在三臺串聯(lián)聚合釜的連續(xù)聚合裝置上利用溶液聚合法合成異戊橡膠，聚合釜采用上出下進工藝流程，在第一釜與第二釜、第二釜與第三釜之間膠液管線上設(shè)套管冷卻器，異戊二烯在稀土催化劑作用下，以己烷為溶劑，單體濃度為100g/L，進行聚合反應(yīng)。
[0015]利用第一釜與第二釜、第二釜與第三釜之間膠液管線上設(shè)的套管冷卻器對聚合反應(yīng)進行撤熱，控制聚合釜反應(yīng)溫度，通過長周期連續(xù)運行，I釜反應(yīng)溫度在40土 rc之間，2釜反應(yīng)溫度45 土 1°C之間，3釜反應(yīng)溫度50 土 1°C之間，沒有出現(xiàn)溫度隨反應(yīng)時間逐漸升高難于控制的現(xiàn)象，溫度平穩(wěn)可控。所得產(chǎn)品1，4-順式含量96.8%，分子量分布為2.4，門尼粘度為95。
[0016]實施例2
[0017]在三臺串聯(lián)聚合釜的連續(xù)聚合裝置上利用溶液聚合法合成異戊橡膠，聚合釜采用上出下進工藝流程，在第一釜與第二釜、第二釜與第三釜之間膠液管線上設(shè)套管冷卻器，異戊二烯在稀土催化劑作用下，以己烷為溶劑，單體濃度為140g/L，進行聚合反應(yīng)。
[0018]利用第一釜與第二釜、第二釜與第三釜之間膠液管線上設(shè)的套管冷卻器對聚合反應(yīng)進行撤熱，控制聚合釜反應(yīng)溫度，通過長周期連續(xù)運行，I釜反應(yīng)溫度在40土 rc之間，2釜反應(yīng)溫度45 土 1°C之間，3釜反應(yīng)溫度50 土 1°C之間，沒有出現(xiàn)溫度隨反應(yīng)時間逐漸升高難控制的現(xiàn)象，溫度平穩(wěn)可控。所得產(chǎn)品1，4-順式含量96.8%，分子量分布為2.4，門尼粘度為95。
[0019]比較例I
[0020]在三臺串聯(lián)聚合釜的連續(xù)聚合裝置上利用溶液聚合法合成異戊橡膠，聚合釜采用上出下進工藝流程，在第一釜與第二釜、第二釜與第三釜之間膠液管線上設(shè)套管冷卻器，異戊二烯在稀土催化劑作用下，以己烷為溶劑，單體濃度為100g/L，進行聚合反應(yīng)。
[0021]第一釜與第二釜、第二釜與第三釜之間膠液管線上不設(shè)置套管冷卻器，對聚合反應(yīng)不進行撤熱，控制聚合釜反應(yīng)溫度，通過長周期連續(xù)運行，I釜反應(yīng)溫度在40±2°c之間，2釜反應(yīng)溫度45V?50°C之間，3釜反應(yīng)溫度50V?60°C之間，溫度波動較大，影響產(chǎn)品質(zhì)量，不利于開發(fā)高品質(zhì)橡膠產(chǎn)品，所得產(chǎn)品1，4-順式含量95.3%，分子量分布為3.4，門尼粘度為90。
【主權(quán)項】
1.一種溶液聚合法合成橡膠聚合反應(yīng)撤熱方法，其特征在于:在多個聚合釜之間膠液管線上設(shè)置冷卻器，冷卻器為套管冷卻器，冷卻器管程介質(zhì)為膠液，殼程介質(zhì)為冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)為循環(huán)水或制冷劑，溶液聚合法合成橡膠過程中，各聚合釜之間膠液管線上的冷卻器使聚合反應(yīng)溫度在±1°C之間波動。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種溶液聚合法合成橡膠聚合反應(yīng)撤熱方法；在多個聚合釜之間膠液管線上設(shè)置冷卻器，冷卻器為套管冷卻器，冷卻器管程介質(zhì)為膠液，殼程介質(zhì)為冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)為循環(huán)水或制冷劑，溶液聚合法合成橡膠過程中，各聚合釜之間膠液管線上的冷卻器使聚合反應(yīng)溫度在±1℃之間波動；該方明解決了溶液聚合法合成橡膠過程中聚合釜反應(yīng)熱難于撤出問題，使聚合反應(yīng)溫度平穩(wěn)可控、分布合理，生產(chǎn)高質(zhì)量合成橡膠產(chǎn)品。
【IPC分類】C08F2-04, B01J19-00, C08F2-01
【公開號】CN104650265
【申請?zhí)枴緾N201310585239
【發(fā)明人】宋尚德, 李正, 王碩, 楊雨富, 楊金勝, 田曉軍, 劉乃青, 張宏宇, 張秀玲
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月19日