一種用于聚合物連續加氫的加氫裝置和加氫方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子聚合領域，具體是一種用于含烯烴類不飽和鍵聚合物的連續加 氫裝置及方法。 技術背景
[0002] 含烯烴不飽和鍵的聚合物在使用過程中，其耐熱性、氧穩定性及耐老化性能低導 致使用壽命短，為解決這一問題，通常對聚合物的烯烴不飽和鍵進行加氫，從而大大增加其 穩定性，并使其具有良好的熱穩定性。
[0003] 目前加氫方式主要有間歇加氫和連續加氫。當采用攪拌釜進行間歇加氫時，反應 前期聚合物膠液中雙鍵濃度高，加氫速率快易導致放熱量大，使得反應溫度難以控制，這樣 會使部分催化劑失活從而影響加氫效率；反應后期，隨著雙鍵濃度降低，加氫速率緩慢，需 要的反應時間較長從而影響產量。另外，間歇反應也不利于工業放大。當采用連續加氫的 方法，均采用兩個或兩個以上串聯連接的反應器，在反應過程中至少一個反應器的一部分 反應流出物經換熱器換熱后再循環回到該反應器中或上游反應器中，從而通過不斷循環提 高產物加氫度，這種技術的反應過程控制較為復雜。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種用于聚合物連續加氫的加氫裝置和加氫方法，來解決 現有技術中間歇加氫溫度難控導致加氫效率低的缺陷以及連續加氫過程控制復雜的缺陷。
[0005] 首先，給出本發明中的一種用于聚合物連續加氫的加氫裝置，其技術方案是：包括 加氫釜，所述加氫釜上部分別連接的氫氣管線、聚合物膠液進料管線以及加氫催化劑進料 管線，所述加氫釜下部連接聚合物膠液出料管線；所述加氫釜內腔上部安裝噴射反應器，所 述噴射反應器的進口端通過回流管線與加氫釜外的循環液換熱器的出口端連接，所述聚合 物膠液出料管線設有分支與所述循環液換熱器的進口端連接且聚合物膠液出料管線上安 裝循環栗；所述聚合物膠液進料管線以及加氫催化劑進料管線并接在所述回流管線上；所 述噴射反應器為下噴自吸式反應器，其由自上而下依次連接的噴嘴、吸氣室、混合室和擴散 室四部分組成，其中所述噴嘴用于連接所述回流管線，所述吸氣室上均勻分布多個吸氣孔， 所述混合室為縮徑結構，所述擴散室為擴徑的喇叭口結構。
[0006] 接著，給出應用上述加氫裝置的聚合物連續加氫方法，其技術方案是：含烯烴類不 飽和鍵的聚合物膠液、加氫催化劑分別經管線連續進入噴射反應器，并與加氫管線連續進 入的氫氣在噴射反應器中混合并擴散至加氫釜中進行反應，反應后的膠液連續采出后一部 分進入后續單元，另一部分經循環液換熱器換熱后，再由噴射反應器進入加氫釜中循環反 應。
[0007] 基于上述連續加氫裝置，以下給出特定的含烯烴類不飽和鍵聚合物的連續加氫方 法，優選方案如下： 上述方法中，所述含烯烴類不飽和鍵的聚合物膠液中的含烯烴類不飽和鍵的聚合物選 擇為共輒二烯均聚物或共輒二烯與乙烯基芳烴的共聚物、溶劑為惰性烴類溶劑；優選的， 所述共輒二烯均聚物為丁二烯、異戊二烯、環戊二烯及共輒二烯的均聚物，所述共輒二烯與 乙烯基芳烴的共聚物為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯的無規共聚物或嵌段共聚物（比如苯乙 烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)，所述嵌段共聚 物可以是星型嵌段共聚物或線型嵌段共聚物，分子量為5, 000-200,OOO;所述惰性烴類溶 劑優選為烷烴、環烷烴或者芳烴。
[0008] 上述方法中，所述加氫催化劑選擇為有機酸鎳與烷基鋁的混合物，或者茂鈦催化 劑與烷基鋰的混合物；所述有機酸鎳與烷基鋁混合物中鋁與鎳的摩爾比為10:1-1: 1，優 選為7:1-4:1，進一步優選為6:1，該加氫催化劑的用量按照0. 01-0. 13gNi/100g聚合物 來確定，優選為〇. 04-0. 06gNi/100g聚合物；所述茂鈦催化劑與烷基鋰的混合物中鋰與鈦 的摩爾比為2:1-20:1，優選為5:1-15:1，進一步優選為10:1，該加氫催化劑的用量按照 0. 01-0. 4mmolTi/100g聚合物來確定，優選為0. 05-0. 3mmolTi/100g聚合物，進一步優選為 0. 2mm〇lTi/100g聚合物。其中所述有機酸鎳優選為環烷酸鎳，所述烷基鋁優選為三異丁基 鋁或三乙基鋁；所述烷基鋰優選為正丁基鋰。
[0009] 上述方法中，所述含烯烴類不飽和鍵的聚合物膠液的濃度為5_20wt%;加氫過程 中在加氫爸內的氫壓為表壓〇. 5-5.OMPa，優選為表壓2_4MPa;氫氣是從加氫爸的頂部直接 進入加氫釜中。
[0010] 本發明中的連續加氫方法通過采用加氫釜內的高效噴射反應器以及加氫釜外循 環液換熱器的配合，能夠較容易的將加氫反應熱移走，溫度控制穩定，降低了催化劑的使用 量，提高了加氫度符合要求的膠液的收率，更好地避免了過程中聚合膠液的浪費。本發明的 方法應用的范圍廣，設備的適應能力強，同一套裝置可適合SEBS、SEPS等嵌段共聚物加氫 產品的生產，也適合同一品種不同牌號的產品；并且得到的加氫膠液中的金屬離子含量少， 廣品質量得到進一步提尚。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發明中加氫裝置的連接示意圖； 圖2是圖1中噴射反應器的不意圖； 圖中：1、加氫釜，2、噴射反應器，3、回流管線，4、聚合物膠液進料管線，5、加氫催化劑進 料管線，6、氫氣管線，7、循環液換熱器，8、聚合物膠液出料管線，9、循環栗，2. 1、噴嘴，2. 2、 吸氣室，2. 3、吸氣孔，2. 4、混合室，2. 5、擴散室。
【具體實施方式】
[0012] 以下結合具體實施例和說明書附圖對本發明做進一步說明。
[0013] 實施例1 參見附圖1和2, 一種用于聚合物連續加氫的加氫裝置，加氫釜1上部連接的氫氣管線 6、下部連接聚合物膠液出料管線8 ;加氫釜1內腔上部安裝噴射反應器2,噴射反應器2的 進口端通過回流管線3與加氫釜1外的循環液換熱器7的出口端連接，聚合物膠液出料管 線8設有分支與循環液換熱器7的進口端連接且聚合物膠液出料管線8上安裝循環栗9 ;聚 合物膠液進料管線4以及加氫催化劑進料管線5并接在回流管線3上；噴射反應器2為下 噴自吸式反應器，其由自上而下依次連接的噴嘴2. 1、吸氣室2. 2、混合室2. 4和擴散室2. 5 四部分組成，其中噴嘴2. 1用于連接回流管線3,吸氣室2. 2上均勻分布六個吸氣孔2. 3,混 合室2. 4為縮徑結構，擴散室2. 5為擴徑的喇叭口結構；即反應時，聚合物膠液和加氫催化 劑分別由噴嘴2. 1進入吸氣室2. 2,同時氫氣由吸氣孔2. 3進入吸氣室2. 2,然后聚合物膠 液、加氫催化劑以及氫氣經過混合室2. 4混合后，再由擴散室2. 5分散至分散釜的釜體內。
[0014] 上述加氫裝置的加氫方法為：含烯烴類不飽和鍵的聚合物膠液、加氫催化劑分別 經管線連續進入噴射反應器，并與加氫管線連續進入的氫氣在噴射反應器中混合并擴散至 加氫釜中進行反應，反應后的膠液連續采出后一部分進入后續單元，另一部分經循環液換 熱器換熱后，再由噴射反應器進入加氫釜中循環反應。
[0015] 以下分別以有機酸鎳與烷基鋁的混合物、茂鈦催化劑與烷基鋰的混合物作為加氫 催化劑來進一步說明本發明的加氫方法，加氫設備均采用實施例1的加氫裝置，其中實施 例2-8采用有機酸鎳與烷基鋁的混合物作為加氫催化劑，其加氫結果見表1;實施例9-14 采用茂鈦催化劑與烷基鋰的混合物作為加氫催化劑，其加氫結果見表2。
[0016] 實施例2 一種用于聚合物連續加氫的加氫方法，其步驟包括： 1)催化劑配制：將環烷酸鎳和三異丁基鋁按照鋁鎳摩爾比（按金屬計）為6:1混合，于 60 °C下陳化30分鐘。
[0017] 3)加氫反應操作采用實施例1的裝置，其主要包括一臺加氫釜、一臺噴射反應器 和一臺循環液換熱器，整套裝置均預先用氮氣吹掃，再用氫氣置換。
[0018] 4)加氫反應：向氫氣置換后的加氫釜中加入SBS聚合物膠液(聚合物膠液的濃度 為5-20wt%)和步驟1得到的催化劑，第一次加氫催化劑用量為0. 06gNi/100g聚合物，同時 在加氫爸的頂部通氫氣并保持氫氣壓力3.OMPa(表壓)。加氫后的膠液從加氫爸底部放出 取樣用碘量法分析其加