專利名稱：塔式反應(yīng)器合成高分子化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機高分子化合物的合成技術(shù)領(lǐng)域。
調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前對高分子化合物的合成，基本上采用間歇帶攪拌的釜式反應(yīng)器法，也有采用管式反應(yīng)器、帶槳葉或擋板的塔式反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器和螺桿型反應(yīng)器等特殊反應(yīng)器的。但是在這些方法中，均存在反應(yīng)介質(zhì)接觸面小、傳質(zhì)傳熱效率低及反應(yīng)不充分等缺點，從而造成反應(yīng)物料轉(zhuǎn)化率低、產(chǎn)品收率不高，而且對聚合物產(chǎn)品的分子量、聚合度以及分子量分布較難控制，進而影響產(chǎn)品質(zhì)量。尤其對一些具有不同聚合度的水溶性及油溶性高分子化合物，更是如此。
本發(fā)明之目的就是要建立一種新型、高效、適應(yīng)性強的合成方法來制備高分子化合物，尤其對一些可以有不同聚合度和分子量要求的水溶性及油溶性高分子化合物。該發(fā)明以填料塔作為反應(yīng)器，通過在塔內(nèi)裝填高效填料并建立相應(yīng)的汽、液相密閉循環(huán)來有效地實現(xiàn)合成反應(yīng)，進而制備高分子聚合物產(chǎn)品。以本發(fā)明方法制備的高分子化合物就能克服釜式法制高分子化合物在上述工藝和產(chǎn)品上的缺點。因為該方法中的填料塔式反應(yīng)器為反應(yīng)物料提供了充分的接觸空間和時間，使反應(yīng)系統(tǒng)不僅具有普通填料塔傳質(zhì)傳熱效率高、操作彈性好、適用范圍廣等特點，而且使系統(tǒng)內(nèi)溫度呈梯度變化，非常有利于聚合反應(yīng)的進行，從而保證了系統(tǒng)反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率的提高。同時能方便地控制聚合反應(yīng)的進行，達到對聚合物聚合度、分子量控制的目的。通過對以環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙丙烷為起始原料，以多元醇為引發(fā)劑，合成嵌段共聚高分子化合物進行試驗，結(jié)果證明該方法不僅在對聚合物分子量分布、聚合度的控制方面比釜式法方便，從而很容易地實現(xiàn)產(chǎn)品所設(shè)定的分子量和聚合度。而且反應(yīng)速度比釜式法快許多倍，生產(chǎn)能力大大提高，產(chǎn)品的其它質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)也均優(yōu)于釜式法。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下設(shè)備與裝置填料塔式反應(yīng)器、換熱器；氣、液相強制循環(huán)系統(tǒng)；控制系統(tǒng)；以及其它相應(yīng)的輔助設(shè)備。
附

圖1為本發(fā)明的技術(shù)方案流程示意圖。
在本發(fā)明的試驗體系中，反應(yīng)體系為氣—液非均相反應(yīng)系統(tǒng)，體系內(nèi)氣體為連續(xù)相、液體為分散相，氣液兩相能充分、均勻混合，從而達到高速傳質(zhì)、傳熱與充分反應(yīng)。體系中局部熱效應(yīng)小，付反應(yīng)受到抑制，從而保證了主反應(yīng)及產(chǎn)率，使聚合物分子中結(jié)構(gòu)單元均一、產(chǎn)品的相對分子量分布變窄。另外，在系統(tǒng)中引入惰性氣體(N2)，既為系統(tǒng)起保護作用又為氣相增加了分壓，使系統(tǒng)物料反應(yīng)幾率增加、反應(yīng)更完全。反應(yīng)系統(tǒng)的操作是采用逆流操作，氣相從塔下部引入，液體用塔底循環(huán)泵經(jīng)換熱后送至塔頂部噴淋而下，氣液兩相在塔內(nèi)逆流接觸進行傳質(zhì)傳熱和反應(yīng)。系統(tǒng)操作壓力可通過循環(huán)風(fēng)機、引入氮氣和真空系統(tǒng)來調(diào)控，系統(tǒng)溫度則通過塔釜加熱器、循環(huán)換熱器來控制。隨著反應(yīng)的進行，聚合物分子量增加，系統(tǒng)中物料的粘度越來越大，根據(jù)分子量與粘度的對應(yīng)關(guān)系，就可以通過檢測粘度來控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速和循環(huán)流量，進而有效地控制反應(yīng)的進行，以達到方便地控制聚合物分子量和聚合度的目的。
通過工藝條件、操作參數(shù)的改變以及配方的調(diào)整，可以合成不同型號規(guī)格、性能各異、具有不同分子量分布和聚合度的高分子化合物。本發(fā)明的方法既適應(yīng)于縮聚和離子型聚合，也適應(yīng)于溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合。在本發(fā)明的試驗中，合成的是含環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷結(jié)構(gòu)單元的嵌段型高分子化合物(其中包括油溶性與水溶性)，平均分子量可在1000～100000。對其它類油溶性或水溶性高分子化合物，其分子量可以達到更大。
本發(fā)明方法的重要技術(shù)特征是塔式反應(yīng)器直徑可不受限制，塔內(nèi)填料為空隙率大、阻力降小、傳質(zhì)傳熱效率高的規(guī)整填料或亂堆填料，如Y型、X型、W型金屬絲網(wǎng)、孔板規(guī)整填料及金屬環(huán)形、階梯形、矩鞍形與陶瓷環(huán)形、矩鞍形等亂堆填料。反應(yīng)器及內(nèi)構(gòu)件(包括液體分布器、攪拌器、填料支撐環(huán)、支撐板、耳、架等)的材質(zhì)可為碳鋼、不銹鋼、高強度塑料或內(nèi)襯非金屬材料。循環(huán)風(fēng)機流量可在液泛氣速以下、壓縮比可為0～5.0、主體材質(zhì)可為碳鋼、不銹鋼、高強度塑料或內(nèi)襯非金屬材料。循環(huán)泵可為防暴、耐腐(或普通)離心泵、螺桿泵、柱塞泵，主體材質(zhì)可為碳鋼、不銹鋼、高強度塑料或內(nèi)襯非金屬材料，流量則按塔的結(jié)構(gòu)和填料的具體型號來決定。
本發(fā)明結(jié)合實施例作如下進一步說明(1)按附圖1建立填料塔式反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)器直徑為Φ300mm，裝250Y型不銹鋼絲網(wǎng)填料高600mm(或亂堆填料高1000mm)，底部直徑為Φ600mm，底部筒體高1000mm。同時建立汽、液相循環(huán)，其中循環(huán)風(fēng)機流量在10～150m3/h、壓縮比為1.10，功率1.5千瓦，主體材質(zhì)為0Cr18Ni9Ti；循環(huán)泵為Y型防暴耐腐離心油泵，其揚程30m，流量20m3/h，功率3千瓦。其它未注明材質(zhì)的設(shè)備，其材質(zhì)為碳鋼。
(2)在上述反應(yīng)系統(tǒng)中，將乙二醇2.0kg，KOH 50g，加入塔底釜內(nèi)，加熱到100℃真空脫水。脫畢后，再加入二甲苯1500ml，升溫至130℃～150℃，控制系統(tǒng)壓力在0.35MPa，并在N2保護下，分批加入環(huán)氧乙烷10kg和環(huán)氧丙烷2kg進行反應(yīng)。同時開啟氣、液兩相循環(huán)系統(tǒng)，并保持系統(tǒng)的溫度、壓力和操作流量的穩(wěn)定，防止超壓。風(fēng)機流量控制在50m3/h，循環(huán)泵流量控制在15m3/h。
(3)反應(yīng)2～3小時后，取樣分析，測得游離環(huán)氧乙烷小于20ppm即可終止反應(yīng)。并降溫、減壓，調(diào)整二甲苯含量后即得到半成品。
以同樣的物料配方用前述的釜式帶攪拌反應(yīng)器進行同樣分子量聚合物的對比合成試驗，結(jié)果是本發(fā)明方法的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品收率比前者明顯提高，反應(yīng)速度也明顯加快。
權(quán)利要求
1.本合成方法工藝特征之一是反應(yīng)器為填料塔式，所用填料為空隙率大、阻力降小、傳質(zhì)傳熱效率高的規(guī)整填料或亂堆填料，如Y型、X型、W型金屬絲網(wǎng)、孔板規(guī)整填料及金屬環(huán)形、階梯形、矩鞍形與陶瓷環(huán)形、矩鞍形等亂堆填料等；
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其直徑和高度不受限制；
3.如權(quán)利要求1、2所述反應(yīng)器及內(nèi)構(gòu)件(包括液體分布器、填料支撐環(huán)、支撐板、耳、架等)的材質(zhì)可為碳鋼、不銹鋼、高強度塑料以及內(nèi)襯非金屬材料等；
4.由權(quán)利要求1、2、3所述反應(yīng)器組成的反應(yīng)系統(tǒng)，包括汽、液相強制循環(huán)系統(tǒng)，同時，也可以使用塔內(nèi)攪拌器；
5.由權(quán)利要求1、2、3、4所述反應(yīng)系統(tǒng)合成的高分子化合物為油溶性(有機溶劑)或者水溶性的低、中、高聚物。
全文摘要
本發(fā)明是一種新型高分子化合物合成方法。該方法以填料塔作為塔式反應(yīng)器，通過建立相應(yīng)的物料循環(huán)系統(tǒng)，制備高分子化合物。該方法不僅使單體原料的聚合反應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)化率高以及產(chǎn)物收率好，而且適應(yīng)范圍廣、操作彈性大，同時使聚合物的聚合度、分子量及分子量分布易于控制。
文檔編號C08F2/01GK1412205SQ01135929
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月19日
發(fā)明者林鴻亮 申請人:深圳市星原燃氣輪機維修開發(fā)有限公司