一种溶液聚合法合成橡胶聚合反应撤热方法.pdf

本发明涉及一种溶液聚合法合成橡胶聚合反应撤热方法；在多个聚合釜之间胶液管线上设置冷却器，冷却器为套管冷却器，冷却器管程介质为胶液，壳程介质为冷却介质，冷却介质为循环水或制冷剂，溶液聚合法合成橡胶过程中，各聚合釜之间胶液管线上的冷却器使聚合反应温度在±1℃之间波动；该方明解决了溶液聚合法合成橡胶过程中聚合釜反应热难于撤出问题，使聚合反应温度平稳可控、分布合理，生产高质量合成橡胶产品。

权利要求书
1.  一种溶液聚合法合成橡胶聚合反应撤热方法，其特征在于：在多个聚合釜之间胶液管线上设置冷却器，冷却器为套管冷却器，冷却器管程介质为胶液，壳程介质为冷却介质，冷却介质为循环水或制冷剂，溶液聚合法合成橡胶过程中，各聚合釜之间胶液管线上的冷却器使聚合反应温度在±1℃之间波动。

说明书一种溶液聚合法合成橡胶聚合反应撤热方法
技术领域：
本发明涉及合成橡胶领域，具体涉及一种溶液聚合法合成橡胶聚合反应撤热方法。
背景技术
溶液聚合法合成橡胶是合成橡胶的一种常用聚合方法，20世纪50年代以来，随着Z-N催化剂的出现和离子型引发剂的发展，采用溶液聚合的合成橡胶不仅日益壮大，而且已经成为占主导地位的聚合方法。目前已经工业化的大胶种，如采用Z-N催化剂的高顺式-1，4-顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶，采用阴离子引发剂的低顺式-1，4-顺丁橡胶、中顺式-1，4-异戊橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶和SBS等都是采用溶液聚合方法生产的。
溶液聚合法制备合成橡胶属于放热反应，随着聚合反应的进行反应物料的粘度越来越大，到聚合反应后期时反应物料为高粘度体系。因此，如何快速移出高粘体系中的反应热是保证生产装置平稳运行和产品质量的关键技术。肆仟捌佰元
为了解决聚合反应聚合热的移出问题，可采用较低单体浓度、降低催化剂用量减少聚合系统放热，但该方法影响装置生产能力，不能使高效催化剂的高效能力得到充分发挥，提高了产品成本；可采用多釜串联进行聚合反应，加大传热面积，一般采用3～4台聚合釜串联或采用反应物料釜外循环的方式和釜内加设换热器进行聚合反应撤热，该方法增加了装置动力消耗，增加了装置设备投资，对规模生产不利，而且高粘体 系很难实现釜外循环撤热；把釜的长径比做大，也可增大换热面积撤热，但为了设备设计、布局和检修，搅拌类聚合釜采用该方法增加传热面积有限，不能有效解决撤热问题；在聚合反应不同阶段充冷溶剂，但是实验发现高粘体系冷溶剂不能和胶液很好的混合，一方面撤热效果变差，另一方面造成温差大，温度分布不均影响聚合反应；改进聚合釜搅拌型式，如:间歇操作采用的搅拌器有泛能式、最大叶片式、超级叶片式和组合搅拌器等，连续操作采用带刮壁机构的搅拌，如专利CN201110216963.1阐述在带有双螺带搅拌器的聚合反应釜中，在双螺带搅拌桨外侧的螺带之间增设数个与釜壁紧密配合的径向推进式刮板，径向推进式刮板刮胶方向与搅拌切线方向夹角为30～60度，相邻的径向推进式刮板呈30～180度均匀分布，径向推进式刮板固定在固定支架上，固定支架固定在双螺带搅拌桨螺带之间的搅拌轴上，可随双螺带搅拌桨同轴旋转，该方法对高粘体系，特别是放热量大、需较低反应温度的体系，聚合釜撤热效果仍不能满足要求。
随着国内溶液聚合合成橡胶工艺的发展，新型高效催化剂的涌现以及聚合釜大型化的趋势，使得溶液聚合法合成橡胶聚合工艺对反应釜的撤热性能提出了更加苛刻的要求。目前，聚合釜的撤热技术成了制约聚合效率、产品质量、产品成本、生产规模的瓶颈。
发明内容
本发明目的在于解决现有溶液聚合法合成橡胶过程中聚合反应撤热问题，提高聚合釜生产能力，尤其是提高使用高效催化剂的生产能力，易于控制产品质量。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现:
一种溶液聚合法合成橡胶聚合反应撤热方法，在多个聚合釜之间胶液管线上设置冷却器，冷却器为套管冷却器，冷却器管程介质为胶液， 壳程介质为冷却介质，冷却介质为循环水或制冷剂。溶液聚合法合成橡胶过程中，各聚合釜之间胶液管线上的冷却器使聚合反应温度在±1℃之间波动。
在多釜连续聚合反应中，首釜由于可以通过调节进料温度调节聚合釜内温度，且首釜内胶液较稀，热阻小，可以通过夹套冷却的方法撤热，除首釜外的各釜由于胶液粘度逐渐加大，且没有冷料进入，利用各釜间胶液管线上的冷却器使聚合反应温度在±1℃之间波动。
本发明与现有技术相比具有以下显著的进步和积极的效果：
1.该发明解决了溶液聚合法合成橡胶聚合反应热难于撤出问题，使聚合反应温度平稳可控、分布合理，生产高质量合成橡胶产品。
2.该发明由于聚合反应撤热问题得到了解决，反应高峰可以控制得更为激烈，可以略多加催化剂和提高单体浓度，聚合釜装置规模、单体利用率和单体转化率均能提高，装置生产能力得以提高，产品生产成本降低，有利于聚合釜大型化趋势发展。
具体实施方式
实施例1
在三台串联聚合釜的连续聚合装置上利用溶液聚合法合成异戊橡胶，聚合釜采用上出下进工艺流程，在第一釜与第二釜、第二釜与第三釜之间胶液管线上设套管冷却器，异戊二烯在稀土催化剂作用下，以己烷为溶剂，单体浓度为100g/L，进行聚合反应。
利用第一釜与第二釜、第二釜与第三釜之间胶液管线上设的套管冷却器对聚合反应进行撤热，控制聚合釜反应温度，通过长周期连续运行，1釜反应温度在40±1℃之间，2釜反应温度45±1℃之间，3釜反应温度50±1℃之间，没有出现温度随反应时间逐渐升高难于控制的现象，温度 平稳可控。所得产品1,4-顺式含量96.8%，分子量分布为2.4，门尼粘度为95。
实施例2
在三台串联聚合釜的连续聚合装置上利用溶液聚合法合成异戊橡胶，聚合釜采用上出下进工艺流程，在第一釜与第二釜、第二釜与第三釜之间胶液管线上设套管冷却器，异戊二烯在稀土催化剂作用下，以己烷为溶剂，单体浓度为140g/L，进行聚合反应。
利用第一釜与第二釜、第二釜与第三釜之间胶液管线上设的套管冷却器对聚合反应进行撤热，控制聚合釜反应温度，通过长周期连续运行，1釜反应温度在40±1℃之间，2釜反应温度45±1℃之间，3釜反应温度50±1℃之间，没有出现温度随反应时间逐渐升高难控制的现象，温度平稳可控。所得产品1,4-顺式含量96.8%，分子量分布为2.4，门尼粘度为95。
比较例1
在三台串联聚合釜的连续聚合装置上利用溶液聚合法合成异戊橡胶，聚合釜采用上出下进工艺流程，在第一釜与第二釜、第二釜与第三釜之间胶液管线上设套管冷却器，异戊二烯在稀土催化剂作用下，以己烷为溶剂，单体浓度为100g/L，进行聚合反应。
第一釜与第二釜、第二釜与第三釜之间胶液管线上不设置套管冷却器，对聚合反应不进行撤热，控制聚合釜反应温度，通过长周期连续运行，1釜反应温度在40±2℃之间，2釜反应温度45℃～50℃之间，3釜反应温度50℃～60℃之间，温度波动较大，影响产品质量，不利于开发高品质橡胶产品，所得产品1,4-顺式含量95.3%，分子量分布为3.4，门尼粘度为90。