一種溶液聚合法合成橡膠聚合反應撤熱方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及合成橡膠領域，具體涉及一種溶液聚合法合成橡膠聚合反應撤熱方法。
【背景技術】
[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50年代以來，隨著Z-N催化劑的出現和離子型引發劑的發展，采用溶液聚合的合成橡膠不僅日益壯大，而且已經成為占主導地位的聚合方法。目前已經工業化的大膠種，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的。
[0003]溶液聚合法制備合成橡膠屬于放熱反應，隨著聚合反應的進行反應物料的粘度越來越大，到聚合反應后期時反應物料為高粘度體系。因此，如何快速移出高粘體系中的反應熱是保證生產裝置平穩運行和產品質量的關鍵技術。肆仟捌佰元
[0004]為了解決聚合反應聚合熱的移出問題，可采用較低單體濃度、降低催化劑用量減少聚合系統放熱，但該方法影響裝置生產能力，不能使高效催化劑的高效能力得到充分發揮，提高了產品成本；可采用多釜串聯進行聚合反應，加大傳熱面積，一般采用3?4臺聚合釜串聯或采用反應物料釜外循環的方式和釜內加設換熱器進行聚合反應撤熱，該方法增加了裝置動力消耗，增加了裝置設備投資，對規模生產不利，而且高粘體系很難實現釜外循環撤熱；把釜的長徑比做大，也可增大換熱面積撤熱，但為了設備設計、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；在聚合反應不同階段充冷溶齊U，但是實驗發現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；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，連續操作采用帶刮壁機構的攪拌，如專利CN201110216963.1闡述在帶有雙螺帶攪拌器的聚合反應釜中，在雙螺帶攪拌槳外側的螺帶之間增設數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，該方法對高粘體系，特別是放熱量大、需較低反應溫度的體系，聚合釜撤熱效果仍不能滿足要求。
[0005]隨著國內溶液聚合合成橡膠工藝的發展，新型高效催化劑的涌現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，聚合釜的撤熱技術成了制約聚合效率、產品質量、產品成本、生產規模的瓶頸。
【發明內容】
[0006]本發明目的在于解決現有溶液聚合法合成橡膠過程中聚合反應撤熱問題，提高聚合釜生產能力，尤其是提高使用高效催化劑的生產能力，易于控制產品質量。
[0007]為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現:
[0008]一種溶液聚合法合成橡膠聚合反應撤熱方法，在多個聚合釜之間膠液管線上設置冷卻器，冷卻器為套管冷卻器，冷卻器管程介質為膠液，殼程介質為冷卻介質，冷卻介質為循環水或制冷劑。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溫度在±1°C之間波動。
[0009]在多釜連續聚合反應中，首釜由于可以通過調節進料溫度調節聚合釜內溫度，且首釜內膠液較稀，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溫度在± 1°C之間波動。
[0010]本發明與現有技術相比具有以下顯著的進步和積極的效果:
[0011]1.該發明解決了溶液聚合法合成橡膠聚合反應熱難于撤出問題，使聚合反應溫度平穩可控、分布合理，生產高質量合成橡膠產品。
[0012]2.該發明由于聚合反應撤熱問題得到了解決，反應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，聚合釜裝置規模、單體利用率和單體轉化率均能提高，裝置生產能力得以提高，產品生產成本降低，有利于聚合釜大型化趨勢發展。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
[0014]在三臺串聯聚合釜的連續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。
[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的套管冷卻器對聚合反應進行撤熱，控制聚合釜反應溫度，通過長周期連續運行，I釜反應溫度在40土 rc之間，2釜反應溫度45 土 1°C之間，3釜反應溫度50 土 1°C之間，沒有出現溫度隨反應時間逐漸升高難于控制的現象，溫度平穩可控。所得產品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]在三臺串聯聚合釜的連續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。
[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的套管冷卻器對聚合反應進行撤熱，控制聚合釜反應溫度，通過長周期連續運行，I釜反應溫度在40土 rc之間，2釜反應溫度45 土 1°C之間，3釜反應溫度50 土 1°C之間，沒有出現溫度隨反應時間逐漸升高難控制的現象，溫度平穩可控。所得產品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]在三臺串聯聚合釜的連續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。
[0021]第一釜與第二釜、第二釜與第三釜之間膠液管線上不設置套管冷卻器，對聚合反應不進行撤熱，控制聚合釜反應溫度，通過長周期連續運行，I釜反應溫度在40±2°c之間，2釜反應溫度45V?50°C之間，3釜反應溫度50V?60°C之間，溫度波動較大，影響產品質量，不利于開發高品質橡膠產品，所得產品1，4-順式含量95.3%，分子量分布為3.4，門尼粘度為90。
【主權項】
1.一種溶液聚合法合成橡膠聚合反應撤熱方法，其特征在于:在多個聚合釜之間膠液管線上設置冷卻器，冷卻器為套管冷卻器，冷卻器管程介質為膠液，殼程介質為冷卻介質，冷卻介質為循環水或制冷劑，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溫度在±1°C之間波動。
【專利摘要】本發明涉及一種溶液聚合法合成橡膠聚合反應撤熱方法；在多個聚合釜之間膠液管線上設置冷卻器，冷卻器為套管冷卻器，冷卻器管程介質為膠液，殼程介質為冷卻介質，冷卻介質為循環水或制冷劑，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熱難于撤出問題，使聚合反應溫度平穩可控、分布合理，生產高質量合成橡膠產品。
【IPC分類】C08F2-04, B01J19-00, C08F2-01
【公開號】CN104650265
【申請號】CN201310585239
【發明人】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