專(zhuān)利名稱(chēng)：制備聚異丁烯的工藝方法及聚合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種淤漿法制備聚異丁烯的工藝和聚合裝置，亦涉及超重力技術(shù)在聚異丁烯聚合反應(yīng)中的拓展應(yīng)用?？梢杂贸亓Ψㄖ苽涑鰯?shù)均分子量在800 5000道爾頓范圍內(nèi)的高活性的聚異丁烯產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
聚異丁烯是一種重要的化學(xué)物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品等行業(yè)，開(kāi)發(fā)利用前景十分廣闊。聚異丁烯通常是由弗瑞德-克萊福特(Friedel-Crafts)酸(如AlCl3)引發(fā)，異丁烯在氯甲烷介質(zhì)中進(jìn)行淤漿法聚合反應(yīng)來(lái)制備的。聚異丁烯不溶于氯甲烷而作為顆粒從溶液中沉析出來(lái)，從而形成淤漿體系。聚合通常是在約-20°C的溫度下進(jìn)行，聚合反應(yīng)速率快，物料在短時(shí)間內(nèi)要達(dá)到較好的微觀混合效果，若混合不均勻，會(huì)造成局部異丁烯濃度過(guò)高，增加各種副反應(yīng)的發(fā)生，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和收率。因此，要求其反應(yīng)器在低溫下具有超常的傳熱、傳質(zhì)和快速分子混合特性。目前聚異丁烯聚合過(guò)程一般采用傳統(tǒng)的攪拌聚合反應(yīng)，微觀混合較差，物料在釜內(nèi)的停留時(shí)間比較長(zhǎng)，為30 60min，與聚異丁烯聚合反應(yīng)速率很難匹配，使得鏈增長(zhǎng)過(guò)程是在非均勻微觀環(huán)境中進(jìn)行的，微觀混合狀態(tài)嚴(yán)重影響鏈增長(zhǎng)過(guò)程，進(jìn)而影響聚合產(chǎn)物的分子量和分子量分布。而且傳統(tǒng)反應(yīng)設(shè)備占地面積大，成本高。因此，需要開(kāi)發(fā)新型反應(yīng)器，強(qiáng)化微觀混合過(guò)程，使反應(yīng)過(guò)程能在均勻微觀環(huán)境中進(jìn)行。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的超重力技術(shù)改變了傳統(tǒng)的傳質(zhì)方式。在超重力環(huán)境下，巨大的剪切力將液體撕裂成微米至納米級(jí)的膜、絲和滴，產(chǎn)生巨大的和快速更新的相界面，使相間傳質(zhì)速率比傳統(tǒng)的塔器提高1-3個(gè)數(shù)量級(jí)，微觀混合和傳質(zhì)過(guò)程得到極大強(qiáng)化。已有的研究結(jié)果表明，物料在設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間極短(100ms Is)。因此，根據(jù)聚異丁烯聚合反應(yīng)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)聚異丁烯超重力聚合工藝方法和相應(yīng)的超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器，具有理論上和實(shí)際應(yīng)用的前景。關(guān)于超重力技術(shù)已經(jīng)有很多報(bào)道，包括各種超重力反應(yīng)裝置，如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) 91109255.2,91111028.3,200520100685.3,01268009.5,02114174.6,200510032296. 6、CN 200410042631. 6等專(zhuān)利中公開(kāi)了旋轉(zhuǎn)填充床、折流式、螺旋通道式、旋轉(zhuǎn)碟片式以及定-轉(zhuǎn)子式超重力旋轉(zhuǎn)裝置。本申請(qǐng)人在超重力技術(shù)的應(yīng)用研究方面也取得了重要進(jìn)展，把該技術(shù)從分離、解吸過(guò)程擴(kuò)展應(yīng)用到化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，如已成功的應(yīng)用于沉淀反應(yīng)，制備納米顆粒 (申請(qǐng)?zhí)?5105344. 2,95105343. 4等)以及中和反應(yīng)、碳酸化、轉(zhuǎn)相等反應(yīng)過(guò)程(申請(qǐng)?zhí)?200410037885. 9)，特別是在中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00710110412. 0中公開(kāi)了一種丁基橡膠的超重力聚合方法，把超重力反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用到聚合反應(yīng)過(guò)程，該方法針對(duì)丁基橡膠合成體系的反應(yīng)特點(diǎn)，充分利用超重力反應(yīng)器能極大地強(qiáng)化反應(yīng)的微觀混合和傳質(zhì)、傳熱過(guò)程，使物料在超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間至少縮短30倍以上，達(dá)到成本低，能耗低，生產(chǎn)效率高的突出效果。但是由于高分子聚合體系的多樣性和復(fù)雜性，超重力技術(shù)對(duì)不同體系的聚合過(guò)程不普遍適用，需要針對(duì)不同的聚合過(guò)程特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的技術(shù)方案，聚異丁烯聚合體系與丁基橡膠聚合體系均屬于陽(yáng)離子淤漿聚合體系，在單體引發(fā)聚合時(shí)需要極高的微觀混合度。 但是丁基橡膠分子量較高，通常在較低溫度下(約-IO(TC)瞬間完成聚合反應(yīng)，反應(yīng)速率更快，而聚異丁烯聚合反應(yīng)需要在較高溫度下(_20°C左右)進(jìn)行，反應(yīng)速率比丁基橡膠要低， 完成聚合反應(yīng)必須保證一定的宏觀混合時(shí)間，否則難以獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。鑒于上述兩種反應(yīng)體系的區(qū)別特點(diǎn)，如果僅采用公知的超重力反應(yīng)方法和裝置，聚合物料在設(shè)備中的停留時(shí)間過(guò)短，難以很好的完成聚異丁烯的聚合過(guò)程。另外，研究表明，聚合原料進(jìn)入超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器后，存在局部宏觀混合不均勻現(xiàn)象，而初始宏觀混合不均勻會(huì)降低到微觀混合效率，進(jìn)而影響到聚合反應(yīng)過(guò)程。因此對(duì)于超重力技術(shù)在聚異丁烯的合成體系的應(yīng)用需要針對(duì)性的開(kāi)發(fā)研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)聚異丁烯聚合全過(guò)程的特點(diǎn)，首次將旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器用于聚異丁烯的制備，提出一種聚異丁烯的超重力法制備工藝及裝置，不僅可以在超重力下適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化聚合物料的傳質(zhì)反應(yīng)過(guò)程，與異丁烯引發(fā)聚合反應(yīng)速率相匹配，實(shí)現(xiàn)均勻微觀混合，而且可以加強(qiáng)宏觀混合的聚合過(guò)程，從而提高整個(gè)聚合過(guò)程的混合效率，并使聚異丁烯分子量分布可控，得到分子量分布窄的聚異丁烯產(chǎn)品。本發(fā)明提供的制備聚異丁烯的工藝方法采用淤漿法聚合，先將單體與稀釋劑配成單體混合液A，所述單體為異丁烯或含異丁烯的C4烴類(lèi)混合物，引發(fā)劑與稀釋劑配成引發(fā)劑混合液B，將A、B兩種混合液預(yù)冷到反應(yīng)所需要的溫度，然后以A B為5 25 1的體積流量比，通過(guò)預(yù)混器預(yù)混，使引發(fā)劑的摩爾用量為單體摩爾用量的0. 1 3. 0%，預(yù)混后的料液由液體分布器送入超重力旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子，物料在轉(zhuǎn)子超重力環(huán)境的強(qiáng)大剪切和分散作用下進(jìn)行微觀混合和引發(fā)初步聚合反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中控制反應(yīng)器的超重力水平在15 670g(g為重力加速度=9. 8m/S2)，初步聚合的料液自轉(zhuǎn)子甩出后進(jìn)入一管式反應(yīng)器繼續(xù)聚合反應(yīng)IOs 8min，完成聚異丁烯聚合反應(yīng)過(guò)程，聚合產(chǎn)物從管式反應(yīng)器出口進(jìn)入裝有乙醇終止劑的攪拌釜。產(chǎn)物經(jīng)脫稀釋劑、洗滌及干燥后處理得到聚異丁烯產(chǎn)品，聚合反應(yīng)全過(guò)程的溫度控制在-50 30°C范圍內(nèi)。本發(fā)明的聚異丁烯工藝方法，采用公知的淤漿聚合體系，包括含異丁烯的單體、弓丨發(fā)劑和稀釋劑，所述的引發(fā)劑是聚異丁烯聚合體系常用Friedel-Crafts酸，包括三氯化鋁、四氯化鈦、四氯化錫、三氟化硼或三氯化硼；所采用的稀釋劑是聚合常用的稀釋劑(反應(yīng)介質(zhì))，優(yōu)選氯代烴，如氯甲烷、二氯甲烷或二氯乙烷。本發(fā)明的工藝方法中，聚合溫度是通常的淤漿法聚合反應(yīng)制備聚異丁烯的聚合溫度，其中優(yōu)選在-30 20°C，壓力在常壓下進(jìn)行。本發(fā)明的工藝方法中，在兩種混合液物料的流量比范圍內(nèi)，保證引發(fā)劑的摩爾用量為單體摩爾用量的0. 1 3. 0%，A、B兩種物料的體積流量比優(yōu)選8 15 1。本發(fā)明的工藝方法中，超重力反應(yīng)器的超重力水平是公知的概念，在專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?00710110412.0)中公開(kāi)，它與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和直徑有關(guān)，超重力水平的調(diào)整影響聚異丁烯分子量和收率，超重力水平低，產(chǎn)率低，產(chǎn)品分子量偏大；超重力水平高，收率高，產(chǎn)品分子量偏小，本發(fā)明工藝中超重力水平優(yōu)選100 400g。
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本發(fā)明的工藝方法中，在物料完成超重力反應(yīng)器中的快速微觀混合后，進(jìn)入管式反應(yīng)器中繼續(xù)聚合，通過(guò)控制聚合時(shí)間，可以調(diào)節(jié)控制聚合反應(yīng)過(guò)程，獲得分子量合適的產(chǎn)物，并使聚合反應(yīng)充分完成，得到較高的收率，優(yōu)選30s-5min。本發(fā)明的工藝方法中，進(jìn)入超重力旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子的物料量視生產(chǎn)規(guī)模而定。本發(fā)明提供一種制備聚異丁烯的聚合裝置，作為實(shí)現(xiàn)上述工藝方法的優(yōu)選裝置， 該裝置由預(yù)混器、超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器和管式反應(yīng)器集成，其中超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器為公知的結(jié)構(gòu)，包括固定的機(jī)殼與轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子為超重力反應(yīng)混合區(qū)，轉(zhuǎn)子內(nèi)有液體分布器，殼體上部設(shè)有進(jìn)料口，下部設(shè)有出料口，殼體外有控溫夾套，預(yù)混器一端與兩個(gè)進(jìn)料口連接，另一端與轉(zhuǎn)子內(nèi)液體分布器相連，超重力反應(yīng)器的出料口連接一管式反應(yīng)器，管式反應(yīng)器由填裝有填料的管段組成，管式反應(yīng)器各管段的長(zhǎng)徑比為5 25 1，在超重力反應(yīng)器中初步聚合的物料，經(jīng)超重力反應(yīng)器出口進(jìn)入過(guò)管式反應(yīng)器繼續(xù)聚合，每個(gè)管段設(shè)有出料口與產(chǎn)品罐連接?？梢愿鶕?jù)需要得到不同聚合程度的聚異丁烯。本發(fā)明的聚合裝置，預(yù)混器結(jié)構(gòu)根據(jù)使用情況設(shè)計(jì)，可以在超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器夕卜，將兩個(gè)進(jìn)料管通入一預(yù)混器，預(yù)混器出料口與旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的液體分布器進(jìn)料端連接； 或者兩個(gè)進(jìn)料管直接通過(guò)超重力反應(yīng)器殼體上的進(jìn)料口進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)并為一條混料管，混料管的出口為液體分布器，該結(jié)構(gòu)緊湊，料液預(yù)混后可直接分布至轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)。本發(fā)明的聚合裝置，其中管式反應(yīng)器各管段內(nèi)可以填充燒結(jié)或壓制成型的整體金屬絲網(wǎng)環(huán)形填料。本發(fā)明的聚合裝置，其中超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器可以由現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的折流式、 螺旋通道式、旋轉(zhuǎn)碟片式或定-轉(zhuǎn)子式超重力旋轉(zhuǎn)裝置替換，優(yōu)選超重力旋轉(zhuǎn)填充床。本發(fā)明的聚合裝置，其中管式反應(yīng)器的各管段長(zhǎng)徑比影響物料在其中的停留時(shí)間和混合效果，進(jìn)而影響產(chǎn)品收率，優(yōu)選10 20 1 ；每個(gè)管段包括內(nèi)含填料的內(nèi)管和與內(nèi)管同軸安裝的控溫夾套，每個(gè)管段中間設(shè)有出料口。本發(fā)明的聚合裝置，其中所述的管式反應(yīng)器的管段數(shù)根據(jù)管徑比和所需產(chǎn)品的分子量要求而定。本發(fā)明的聚合裝置，優(yōu)選在超重力旋轉(zhuǎn)填充床轉(zhuǎn)子上和管式反應(yīng)器管段內(nèi)填充填料，填料的孔隙率根據(jù)處理量和對(duì)物料的剪切作用而定，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)選50 99%， 更優(yōu)選70 80%。發(fā)明效果本發(fā)明提出的一種制備聚異丁烯的工藝方法及聚合裝置，針對(duì)聚異丁烯聚合過(guò)程的特點(diǎn)，提出一種利用超重力技術(shù)完成淤漿法制備聚異丁烯的工藝及聚合反應(yīng)裝置，其中采用了預(yù)混進(jìn)料、超重力條件下引發(fā)單體的初步聚合、以及在管式反應(yīng)器中完成宏觀混合聚合的連續(xù)聚合工藝，不僅極大地強(qiáng)化了聚合物料間的傳質(zhì)反應(yīng)過(guò)程，使之與異丁烯引發(fā)反應(yīng)速率相匹配，而且加強(qiáng)了微觀混合后的聚合過(guò)程，滿足了聚異丁烯聚合反應(yīng)需要一定時(shí)間保證宏觀混合的需要，提高了整個(gè)聚合過(guò)程的混合效率，與傳統(tǒng)的攪拌聚合相比，物料在超重力反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間至少縮短了 20 30倍以上，并且大大縮小了設(shè)備體積，降低了運(yùn)行成本，與傳統(tǒng)單釜聚合方法相比，在處理規(guī)模相同且聚異丁烯產(chǎn)品質(zhì)量相當(dāng)?shù)那闆r下，運(yùn)行操作費(fèi)用可降低20%。所得聚異丁烯的數(shù)均分子量在800 5000道爾頓范圍內(nèi)，且通過(guò)調(diào)節(jié)超重力水平和管式反應(yīng)器反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)分子量的控制，分子量分布系數(shù)達(dá)到1. 8 2. 5，鏈末端α -雙鍵含量可達(dá)到90%以上，滿足了高活性聚異丁烯的要求。


圖1是本發(fā)明聚合反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式如圖1所示的聚合裝置中實(shí)現(xiàn)，但是本發(fā)明不限于所列出的實(shí)施例，還應(yīng)包括在本發(fā)明所保護(hù)的超重力條件下的聚異丁烯聚合方法及裝置范圍內(nèi)， 其他任何公知的改變。如圖1所示，本發(fā)明的裝置包括單體儲(chǔ)料罐1、催化劑儲(chǔ)料罐2，預(yù)混器5，超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器7和管式反應(yīng)器14，其中儲(chǔ)料罐1、2上分別通過(guò)裝有的計(jì)量泵3和4，與預(yù)混器5的進(jìn)料口連接，將單體罐1和催化劑罐2中的物料按比例送入預(yù)混器5中預(yù)混，預(yù)混器 5出料口即液體分布器6置于超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子9空腔中，超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器7 為公知的結(jié)構(gòu)，包括固定的殼體8與轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子9，轉(zhuǎn)子為超重力反應(yīng)混合區(qū)，機(jī)殼前面設(shè)有進(jìn)料口 10和11，機(jī)殼下部設(shè)有出料口 12，機(jī)殼體外有控溫夾套13 ；超重力反應(yīng)器的出料口連接一管式反應(yīng)器14，管式反應(yīng)器由填裝有填料的段管段組成(管段數(shù)根據(jù)管徑比和產(chǎn)品分子量而定)，管式反應(yīng)器的各管段的長(zhǎng)徑比為5 25 1，優(yōu)選10 20 1，從超重力反應(yīng)器初步聚合后的物料，在管式反應(yīng)器中繼續(xù)聚合，每個(gè)管段設(shè)有出料口，分別與產(chǎn)品收集釜連接，可根據(jù)產(chǎn)品需求調(diào)節(jié)出料時(shí)間。上述的超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器優(yōu)選采用超重力旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器，其中轉(zhuǎn)子上填裝有燒結(jié)或壓制成型的整體金屬絲網(wǎng)填料。上述的管式反應(yīng)器中的填料優(yōu)選燒結(jié)或壓制成型的整體金屬絲網(wǎng)填料。用圖1所示的裝置實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的聚合方法，首先將裝置用高純氮?dú)膺M(jìn)行吹掃，以置換反應(yīng)設(shè)備中的空氣和水。將異丁烯或含異丁烯的C4烴類(lèi)混合物單體與稀釋劑(如二氯甲烷)按反應(yīng)所需比例配成混合液Α，加入儲(chǔ)罐1中進(jìn)行預(yù)冷；將稀釋劑(如二氯甲烷) 與引發(fā)劑(如=AlCl3)按比例配成引發(fā)劑溶液B，加入儲(chǔ)罐2中進(jìn)行預(yù)冷，混合溶液的配置方法和比例是通常的方法。在儲(chǔ)罐1、儲(chǔ)罐2中的混合溶液分別冷卻到所需的反應(yīng)溫度時(shí)， 采用計(jì)量泵分別將混合液物料A和B按5 25 1的體積流量比送入預(yù)混器中預(yù)混，通過(guò)調(diào)節(jié)體積流量比與混合液中單體和引發(fā)劑的初始濃度，保證引發(fā)劑的摩爾用量為的單體摩爾用量的0. 1 3.0%，并由液體分布器送入旋轉(zhuǎn)填充床的轉(zhuǎn)子的內(nèi)緣，通過(guò)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)， 使其超重力水平在15 670g，物料間的微觀混合和傳質(zhì)過(guò)程得到極大強(qiáng)化，反應(yīng)液經(jīng)旋轉(zhuǎn)填充床液體出口進(jìn)入管式反應(yīng)器，繼續(xù)反應(yīng)IOs 8min，按照停留時(shí)間的不同從不同的出料口將產(chǎn)物接入裝有乙醇終止劑的產(chǎn)品罐中，然后對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行脫稀釋劑、洗滌、干燥等后處理，得到聚異丁烯產(chǎn)品。根據(jù)所需產(chǎn)品的反應(yīng)活性和分子量選擇出料口。聚合反應(yīng)中，超重力反應(yīng)和管式反應(yīng)過(guò)程的聚合均溫度控制在-50 30°C范圍內(nèi)。上述的實(shí)施過(guò)程可以按照專(zhuān)業(yè)人員公知的措施，采用連續(xù)供料的方式，或者采用分批供料的方式。實(shí)施例1
采用圖1所示的裝置，超重力反應(yīng)器是旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器。將異丁烯單體與二氯甲烷的混合液A4000ml加入到儲(chǔ)罐1中，單體濃度是2. Omol/ L,將二氯甲烷與AlCl3的混合液B900ml，加入到儲(chǔ)罐2中，其中引發(fā)劑為0. 25mol/L,在儲(chǔ)罐1和儲(chǔ)罐2中的物料分別冷卻到約_25°C時(shí)，然后通過(guò)雙柱塞計(jì)量泵將兩股物料以體積比10 1送入超重力旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器中的預(yù)混管，由液體分布器將混合物料噴入轉(zhuǎn)子填料層中，引發(fā)初步聚合，反應(yīng)液經(jīng)旋轉(zhuǎn)填充床液體出口進(jìn)入長(zhǎng)徑比15 1的管式反應(yīng)器中繼續(xù)反應(yīng)lmin。調(diào)節(jié)超重力旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子速度，使其超重力水平為200g，反應(yīng)體系的溫度維持在_25°C左右。反應(yīng)后的產(chǎn)物接入裝有乙醇終止劑的產(chǎn)品罐中，隨后將產(chǎn)品與稀釋劑進(jìn)行分離分析。得到聚異丁烯產(chǎn)物的數(shù)均分子量Mn為1500，分子量分布指數(shù)為 1.80，產(chǎn)率為98%，分子末端α-雙鍵含量為95%。實(shí)施例2工藝流程及步驟同實(shí)施例1，單體濃度為1. 5mol/L,引發(fā)劑濃度為0. 15mol/L，物料體積比為5 1，所得聚異丁烯產(chǎn)品的數(shù)均分子量軋為1300，分子量分布指數(shù)為1.95，產(chǎn)率為94 %，分子末端α -雙鍵含量為90 %。實(shí)施列3工藝流程及步驟同實(shí)施例1，單體濃度為1. 5mol/L,引發(fā)劑濃度為0. 35mol/L，物料體積比為15 1，在管式反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)10s，超重力反應(yīng)器的超重力水平為500g。所得聚異丁烯產(chǎn)品的數(shù)均分子量1為1400，分子量分布指數(shù)為2. 02，產(chǎn)率為90%，分子末端α-雙鍵含量為91%。實(shí)施列4工藝流程及步驟同實(shí)施例1，單體濃度為3. Omol/L,催化劑濃度為0. 30mol/L,物料體積比為12 1，超重力反應(yīng)器的超重力水平為50g。所得聚異丁烯產(chǎn)品的數(shù)均分子量 Mn* 2200，分子量分布指數(shù)為2. 10，產(chǎn)率為85%，分子末端α -雙鍵含量為88%。實(shí)施列5工藝流程及步驟同實(shí)施例1，單體濃度為3. 5mol/L,催化劑濃度為0. 1 Omol/L,物料體積比為20 1，反應(yīng)液在長(zhǎng)徑比為5 1的管式反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)30s，超重力反應(yīng)器的超重力水平為400g。所得聚異丁烯產(chǎn)品的數(shù)均分子量軋為4600，分子量分布指數(shù)為2. 05，產(chǎn)率為93 %，分子末端α -雙鍵含量為92 %。實(shí)施列6工藝流程及步驟同實(shí)施例1，引發(fā)劑為0. lOmol/L，物料體積比為25 1，管式反應(yīng)器的長(zhǎng)徑比為25 1，反應(yīng)溫度為-50°C，所得聚異丁烯產(chǎn)品的數(shù)均分子量^為3500，分子量分布指數(shù)為2. 13，產(chǎn)率為92%，分子末端α -雙鍵含量為96%。實(shí)施列7工藝流程及步驟同實(shí)施例1，單體濃度為l.Omol/L，引發(fā)劑為0.30mol/L，反應(yīng)液在長(zhǎng)徑比為8 1的管式反應(yīng)器中反應(yīng):3min，反應(yīng)溫度為30°C，所得聚異丁烯產(chǎn)品的數(shù)均分子量Mn為1100，分子量分布指數(shù)為2. 25，產(chǎn)率為87 %，分子末端α -雙鍵含量為85 %。實(shí)施列8工藝流程及步驟同實(shí)施例1，引發(fā)劑為0.2mol/L，物料體積比為25 1，反應(yīng)液在管式反應(yīng)器中反應(yīng)5min，超重力水平為300g，所得聚異丁烯產(chǎn)品的數(shù)均分子量Mn為2700，分子量分布指數(shù)為2. 34，產(chǎn)率為91 %，分子末端α -雙鍵含量為86 %。實(shí)施列9工藝流程及步驟同實(shí)施例1，單體濃度為3. 5mol/L，引發(fā)劑為0. 5mol/L,物料體積比為15 1，反應(yīng)液在長(zhǎng)徑比為10 1的管式反應(yīng)器中反應(yīng)aiiin，反應(yīng)溫度為_(kāi)15°C，所得聚異丁烯產(chǎn)品的數(shù)均分子量Mn為1800，分子量分布指數(shù)為1.88，產(chǎn)率為95%，分子末端 α-雙鍵含量為93%。實(shí)施列10工藝流程及步驟同實(shí)施例1，單體濃度為l.Omol/L，引發(fā)劑為0.2mol/L，物反應(yīng)液在長(zhǎng)徑比為20 1的管式反應(yīng)器中反應(yīng)8min，超重力水平為250g，反應(yīng)溫度為20°C，所得聚異丁烯產(chǎn)品的數(shù)均分子量Mn為1300，分子量分布指數(shù)為2. 50，產(chǎn)率為88%，分子末端 α-雙鍵含量為89%。
權(quán)利要求
1.一種制備聚異丁烯的工藝方法，采用淤漿法聚合，先將單體原料與稀釋劑配成單體混合液A，引發(fā)劑與稀釋劑配成引發(fā)劑混合液B，將A、B兩種混合液預(yù)冷到反應(yīng)所需要的溫度，然后以A B為5 25 1的體積流量比通過(guò)預(yù)混器預(yù)混，保證引發(fā)劑的摩爾用量為單體摩爾用量的0. 1 3. 0%，預(yù)混后的料液由液體分布器送入超重力旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子引發(fā)初步聚合反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中控制反應(yīng)器的超重力水平在15 670g范圍內(nèi)，初步聚合的料液自轉(zhuǎn)子甩出后進(jìn)入一管式反應(yīng)器繼續(xù)聚合反應(yīng)IOs 8min，完成聚合的反應(yīng)液經(jīng)管式反應(yīng)器出口進(jìn)入加有終止劑的攪拌釜，產(chǎn)經(jīng)脫稀釋劑、洗滌及干燥后處理得到聚異丁烯產(chǎn)品，聚合反應(yīng)全過(guò)程的溫度控制在-50 30°C范圍內(nèi)，所述單體原料為異丁烯或含異丁烯的C4烴類(lèi)混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于，所采用的稀釋劑是氯代烴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于，A、B兩種物料的體積流量比為8 15 I0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于，初步聚合反應(yīng)的超重力水平為100 400g。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于，物料在管式反應(yīng)器的反應(yīng)時(shí)間為 30s 5min。
6.一種制備聚異丁烯的聚合裝置，其特征在于，由預(yù)混器、超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器和管式反應(yīng)器集成，其中超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器包括固定的機(jī)殼與轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子為超重力反應(yīng)混合區(qū)，轉(zhuǎn)子內(nèi)有液體分布器，殼體上部設(shè)有進(jìn)料口，下部設(shè)有出料口，殼體外有控溫夾套， 預(yù)混器一端與兩個(gè)進(jìn)料口連接，另一端與轉(zhuǎn)子內(nèi)液體分布器相連，超重力反應(yīng)器的出料口連接一管式反應(yīng)器，管式反應(yīng)器由填裝有填料的管段組成，管式反應(yīng)器各管段的長(zhǎng)徑比為 5 25 1，每個(gè)管段設(shè)有出料口，與產(chǎn)品罐連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，所述管式反應(yīng)器的各管段的長(zhǎng)徑比為10 20 1。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器轉(zhuǎn)子上填充有金屬絲網(wǎng)填料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)填料是燒結(jié)或壓制成型的整體金屬絲網(wǎng)填料，填料的孔隙率在70 80%范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備聚異丁烯的工藝方法及聚合裝置。采用由預(yù)混器、超重力反應(yīng)器和管式反應(yīng)器組成的一體化反應(yīng)器作為聚合反應(yīng)器，將含單體與稀釋劑的混合液和引發(fā)劑與稀釋劑的混合液，按比例經(jīng)預(yù)混器預(yù)混后送入超重力反應(yīng)器，在超重力條件下引發(fā)陽(yáng)離子聚合反應(yīng)，反應(yīng)液從重力反應(yīng)器出口進(jìn)入管式反應(yīng)器繼續(xù)完成宏觀聚合反應(yīng)。所得產(chǎn)品聚異丁烯數(shù)均分子量可控，范圍為800～5000道爾頓，分子量分布指數(shù)范圍為1.8～2.5，鏈末端α-雙鍵含量可達(dá)到90％以上。本發(fā)明的超重力聚合工藝，極大地強(qiáng)化了反應(yīng)的微觀混合和傳質(zhì)、傳熱過(guò)程，與傳統(tǒng)的攪拌聚合方法比，物料在超重力反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間至少縮短20～30倍以上，并且大大縮小了設(shè)備體積，降低了運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)C08F2/14GK102464736SQ20101055452
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者劉沖, 初廣文, 呂麗麗, 吳一弦, 王偉, 鄒?？? 陳建峰 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)