CN101481433A - 共轭二烯类聚合物的加氢反应系统 - Google Patents

共轭二烯类聚合物的加氢反应系统 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种共轭二烯类聚合物的加氢反应系统，其是利用改良后的环流式反应器进行共轭二烯类聚合物的加氢反应，本发明的系统通过文氏管高速喷流的剪切作用使氢气形成微小的气泡冲击进入反应物液面下提升反应速率，并通过泵、管路、热交换装置及催化剂回收装置的设置达到移除反应热、批次及/或连续反应以及非匀相催化剂回收的目的。本发明同时是关于一种将环流式反应器用于共轭二烯类聚合物的催化加氢反应的用途。

Description

共轭二烯类聚合物的加氢反应系统
技术领域
本发明是关于一种共轭二烯类聚合物的加氢反应系统，本发明同时是关于一种将环流式反应器应用于共轭二烯类聚合物加氢反应的用途。
背景技术
目前工业上常以共轭二烯单体与苯乙烯类单体进行嵌段式聚合，使苯乙烯类单元嵌段分散于共轭二烯单元嵌段内，形成物理性交联，使材料具有热可塑性的橡胶特性，可广泛应用于制鞋业、聚合物改质、沥青改质、防水涂料、液封材料、电线、电缆、汽车零件、医疗器材、家用电气、胶粘剂及玩具等。然而因为这类聚合物内富含共轭二烯单元内的未饱和双键，造成产品的耐候性、耐热性、耐氧化性、耐黄变性等性能不佳，在户外材料的应用领域受到强烈限制。
为改正以上缺点，遂有将共轭二烯单元内的未饱和双键氢化饱和的方法，以解决未饱和双键不稳定的特性。为达此目的，已有许多方法被提出，如以催化剂(触媒)分类，主要有以下三类：(1)非匀相催化剂(非均相催化剂)：将含Co、Ni、Pt、Pd、Ru金属的化合物，沉积于活性碳、氧化硅、氧化铝等固体载体上，如美国专利3432481、3855185、4078011、4125569、4152351、4152365、4560817、4629767等；(2)齐格-纳达氢化催化剂：将含Co、Ni、Fe、Cr金属的有机酸盐类或乙酰丙酮基盐类或氧烷基盐类，与有机铝还原剂反应形成的催化剂，如美国专利3595942、3634549、3670054、3673281、3696088、3700633、3792127、3823203等；及(3)金属环烯烃类催化剂：Ti、Zr、Sm的金属环烯烃盐类，或是此类金属环烯烃盐类以有机锂还原剂处理的催化剂，如美国专利4501857、4673714、4801666、4929699、5039755、5132372、5173537等。
然而在工业上使用以上催化剂时，皆有各自的限制。在使用前述第(1)类中的非匀相催化剂时，其反应器常为固定化床反应器，由于反应物溶液粘度较高，固定化床的压损较大，加上固液接口的传质效果不佳，经常必须使用溶剂稀释反应物，而且必须装填大量的催化剂；加上氢化反应的反应热很高，固定化床反应器内常出现热点，容易使聚合物分解或交联形成凝胶，使得后续处理工艺相当昂贵、费时及复杂。而在使用前述第(2)及(3)类的匀相催化剂(均相催化剂)时，其反应器可使用填充床反应器、气泡塔反应器或是搅拌槽反应器。但使用填充床反应器的缺点与上述固定化床反应器类似，反应物必须使用溶剂稀释，反应器内常出现热点，较不经济；并且需要多组热交换器移除氢化产生的热值，防止凝胶产生阻塞塔床。而使用气泡塔反应器经常需要调整气泡的大小，操作不易，加上氢气扩散入聚合物溶液速度不佳，也经常需要稀释反应物，或是增加塔高，而且塔顶氢气必须重新加压方可回收，使用上并不经济。至于使用搅拌槽反应器，氢气溶入反应物溶液较为困难，形成主要的控制反应速率因素，造成反应速率不佳，加上氢化反应的反应热很高，搅拌槽反应器的热移除较差，造成控制不易。搅拌槽受限于批次式生产；若是以连续式生产时，通常需要二至数个氢化反应器，使得生产成本居高不下。
发明内容
有鉴于现有技术的缺失，本发明的一个目的在于提供一种共轭二烯类聚合物的加氢反应系统(装置)，该系统不但具有良好的氢化速率，并且可提供良好的反应热移除方式，使氢气很快即溶入反应物溶液，控制容易，不需稀释反应物溶液，从而利于提升产能及安全性。
本发明的另一目的在于提供一种共轭二烯类聚合物的加氢反应系统，不但可以批次式操作，也可以连续式操作，增加操作的弹性。
本发明的又一目的在于提供一种共轭二烯类聚合物的加氢反应系统，不但可以使用匀相催化剂，同时可以使用非匀相催化剂，催化剂的选择性较多。
本发明的再一目的在于提供一种共轭二烯类聚合物的加氢反应系统，其操作弹性较大，可用于进行各式氢化反应，如共轭二烯与苯乙烯类进行嵌段式聚合的全氢化、共轭二烯与苯乙烯类进行嵌段式聚合的选择性氢化、共轭二烯的全氢化及部分氢化等，都可以通过催化剂选择及操作的调整而达成。
本发明的另一目的在于提供一种将环流式反应器应用于共轭二烯类聚合物加氢反应的用途。
为达上述目的，本发明首先提供了一种共轭二烯类聚合物的加氢反应系统，其是用于共轭二烯类聚合物的催化剂加氢反应，该系统主要包括一环流式反应器，可使共轭二烯类聚合物于其中利用催化剂催化进行加氢反应，所述环流式反应器包括：反应槽，其是用以容纳共轭二烯类聚合物的液态反应物并提供进行氢化反应所需的温度；文氏管混合器，其位于所述反应槽顶部，用以将液态反应物及氢气形成喷流冲击进入反应槽中的液态反应物的液面下；反应物导入管路，其与所述文氏管混合器连接，用以将欲进行氢化反应的液态反应物导入反应槽中；反应物导出管路，其与所述反应槽连接，用以将液态反应物由反应槽中导出；热交换装置，其与所述反应物导出管路连接，用以移除由反应槽中导出的液态反应物所带有的氢化反应反应热；反应物导回管路，其一端与所述热交换装置连接，另一端与所述文氏管混合器连接，用以将移除氢化反应反应热的液态反应物经文氏管混合器导回反应槽中；泵，其设置于所述反应物导出管路中，用以驱动导出反应槽的液态反应物移动；氢气回收装置，其位于所述反应槽内的顶部并与文氏管混合器连接，用以回收反应槽中未反应的氢气；氢气导入管路，其与所述文氏管混合器或氢气回收装置连接，用以提供或补充反应所需的氢气；反应物回收管路，其与所述反应物导回管路通过阀门连接，利用该阀门控制反应物导回反应槽中或由反应物回收管路离开该反应系统；及催化剂回收装置，其设置于所述反应物回收管路中，用以回收导出该反应系统的液态反应物中的催化剂。本发明的共轭二烯类聚合物的加氢反应系统还包括催化剂，该催化剂位于所述环流式反应器的反应槽中，用以催化加氢反应。
本发明主要是利用一种包含改良后的环流式反应器的加氢反应系统进行共轭二烯类聚合物的加氢反应，本发明的系统通过文氏管混合器高速喷流的剪切作用使氢气形成微小的气泡冲击进入反应物液面下提升反应速率，并通过泵、管路、热交换装置及催化剂回收装置的设置达到移除反应热、批次和/或连续反应以及非匀相催化剂回收的目的。
由上可知，本发明同时也提供了一种将环流式反应器用于共轭二烯类聚合物的催化加氢反应的用途，其中所述环流式反应器包含：反应槽，其是用以容纳共轭二烯类聚合物的液态反应物并提供进行氢化反应所需的温度；文氏管混合器，其位于所述反应槽顶部，用以将液态反应物及氢气形成喷流冲击进入反应槽中的液态反应物的液面下；反应物导入管路，其与所述文氏管混合器连接，用以将欲进行氢化反应的液态反应物导入反应槽中；反应物导出管路，其与所述反应槽连接，用以将液态反应物由反应槽中导出；热交换装置，其与所述反应物导出管路连接，用以移除由反应槽中导出的液态反应物所带有的氢化反应反应热；反应物导回管路，其一端与所述热交换装置连接，另一端与所述文氏管混合器连接，用以将移除氢化反应反应热的液态反应物经文氏管混合器导回反应槽中；泵，其设置于所述反应物导出管路中，用以驱动导出反应槽的液态反应物移动；氢气回收装置，其位于所述反应槽内的顶部并与文氏管混合器连接，用以回收反应槽中未反应的氢气；氢气导入管路，其与所述文氏管混合器或氢气回收装置连接，用以提供或补充反应所需的氢气；反应物回收管路，其与所述反应物导回管路通过阀门连接，通过该阀门控制反应物导回反应槽中或由反应物回收管路离开反应系统；及催化剂回收装置，其设置于所述反应物回收管路中，用以回收导出反应系统的液态反应物中的催化剂。
本发明主要是将环流式反应器与加氢反应催化剂结合，可大量快速生产氢化共轭二烯类聚合物。利用本发明的系统所制得的氢化后聚合物，将可大幅改善其耐候性、耐热性、耐氧化性、耐黄变性等性能，并增加其可混掺性、吸油性、可加工性，因而可作为弹性体、热可塑性弹性体或热可塑树脂，并可与其它扩展油、填充剂、其它弹性体及树脂混掺，展现其各式重要的商业应用。
附图说明
图1为本发明的加氢反应系统的结构示意图。
图中基本组件符号对照说明：
10反应槽               20液态反应物          30文氏管混合器
40反应物导入管路       50反应物导出管路      60热交换装置
70反应物导回管路       80泵                  90氢气回收装置
100氢气导入管路        110反应物回收管路     115阀门
120催化剂              130催化剂回收装置     200加氢反应系统
具体实施方式
本发明的用于共轭二烯类聚合物的催化加氢反应的加氢反应系统的示意图可参考图1，其中，该加氢反应系统200包含一环流式反应器，可使共轭二烯类聚合物于其中利用催化剂催化进行加氢反应，所述环流式反应器包含：反应槽10，其是用以容纳共轭二烯类聚合物的液态反应物20并提供进行氢化反应所需的温度；文氏管混合器30，其位于所述反应槽10顶部，用以将液态反应物及氢气形成高速喷流冲击进入反应槽10中的液态反应物20的液面下；反应物导入管路40，其与所述文氏管混合器30连接，用以将欲进行氢化反应的液态反应物导入反应槽10中；反应物导出管路50，其与所述反应槽10连接，用以将液态反应物20由反应槽10中导出；热交换装置60，其与所述反应物导出管路50连接，用以移除由反应槽10中导出的液态反应物20所带有的氢化反应反应热；反应物导回管路70，其一端与所述热交换装置60连接，另一端与所述文氏管混合器30连接，用以将已移除氢化反应反应热的液态反应物20经文氏管混合器30导回反应槽10中；泵80，其串设于所述反应物导出管路50中，用以驱动被导出反应槽10的液态反应物20的移动；氢气回收装置90，其位于所述反应槽10内的顶部并与文氏管混合器30连接，用以回收反应槽10中未反应的氢气；氢气导入管路100，其与所述文氏管混合器30或氢气回收装置90连接，用以提供或补充反应所需的氢气；反应物回收管路110，其与所述反应物导回管路70通过阀门115连接，利用该阀门115可控制液态反应物20导回反应槽10中或由反应物回收管路110离开本加氢反应系统200；及催化剂回收装置130，其设置于所述反应物回收管路110中，用以回收导出加氢反应系统200的液态反应物20中的催化剂120。本发明的用于共轭二烯类聚合物的催化加氢反应的加氢反应系统200中还包括催化剂120，该催化剂120位于所述环流式反应器的反应槽10中，用以催化加氢反应。
由上述系统示意图可知，通过阀门115的调整，可使经热交换装置60散热的液态反应物20可选择性地由反应物导回管路70回到反应槽10中，或者经由反应物回收管路110离开加氢反应系统200，这样控制加氢反应系统进行循环式氢化反应或者批次式氢化反应。因此，本发明同时还提供了一种利用所述加氢反应系统进行共轭二烯类聚合物的加氢反应的方法。
本发明所称的“共轭二烯类聚合物”是由一种以上具有4个至12个碳原子的共轭二烯单体以无规(乱排)、嵌段和/或接枝形成的共聚物，或者是由一种以上具有4个至12个碳原子的共轭二烯单体及一种以上乙烯基芳香烃单体以无规、嵌段和/或接枝形成的共聚物，其中乙烯基芳香烃单体的含量为1wt％～95wt％，在较佳的实施方案中乙烯基芳香烃单体的含量为10wt％～85wt％，而在更佳的实施方案中乙烯基芳香烃单体的含量在20wt％～75wt％。
本发明所称的嵌段共聚物，以共轭二烯/乙烯基芳香烃的嵌段共聚物为例，其结构可由以下通式表明：
(Aa1-Db1)-(Aa2-Db2)-(Aa3-Db3)-......-(Aan-Dbn)
其中，A表示各种乙烯基芳香烃聚合的嵌段；D表示各种共轭二烯聚合的嵌段；及a1～an、b1～bn表示分别独立的嵌段分子量可能各不相同，也可能嵌段并不存在，其范围为0～15。
共轭二烯/乙烯基芳香烃的嵌段共聚物，也可能由多官能团偶合剂所偶合生成，其结构可由以下通式表明：
Pc1～cn-X
其中，P表示上述的各种共轭二烯/乙烯基芳香烃的嵌段共聚物；X表示多官能团偶合剂；及c1～cn：n最大为12，表示各种相同或不同嵌段的共聚物，其数目依偶合剂的官能团数而定。
本发明所称的“共轭二烯单体”包含，但不限于1，3-丁二烯、异戊二烯、2，3-二甲基-1，3-丁二烯、1，3-戊二烯、2-甲基-1，3-戊二烯、1，3-己二烯、4，5-二乙基-1，3-辛二烯或3-丁基-1，3-辛二烯，其中较佳的共轭二烯单体为1，3-丁二烯或异戊二烯。
本发明所称的“乙烯基芳香烃单体”包含，但不限于苯乙烯、特-丁基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻-甲基苯乙烯、对-甲基苯乙烯、双乙烯基苯、1，1-双苯基乙烯、乙烯基萘、N，N-双甲基-对-乙基胺苯乙烯、N，N-双乙基-对-乙基胺苯乙烯，其中，较佳的为苯乙烯。
本发明的较佳实施方案中，所使用的欲氢化共轭二烯类聚合物为1，3-丁二烯/苯乙烯的嵌段共聚物或异戊二烯/苯乙烯的嵌段共聚物，主要原因在于氢化后的共聚物极具商业价值。
在较佳的实施方案中，欲实施氢化的共轭二烯类聚合物的分子量为500～1500000g/mol；在更佳的实施方案中，共轭二烯类聚合物的分子量为10000～500000g/mol。
在较佳的实施方案中，欲实施氢化的共轭二烯类聚合物的液态反应物操作浓度为1％～50％(液态反应物中共轭二烯类聚合物的浓度，以该液态反应物(聚合物溶液)的总重量为基准，其中所用溶剂可为该领域中适用于共轭二烯类聚合物加氢反应的适当溶剂)；在更佳的实施方案中，共轭二烯类聚合物的液态反应物操作浓度为5％～35％。
在较佳的实施方案中，欲实施氢化的共轭二烯类聚合物的液态反应物操作粘度为5～3000cps；在更佳的实施方案中，共轭二烯类聚合物的液态反应物操作粘度为500～1000cps。
在较佳的实施方案中，反应槽内的氢气压力操作范围为1～450bar；而在更佳的实施方案中，反应槽内的氢气压力操作范围为2～100bar。
在较佳的实施方案中，反应槽内的反应温度操作范围为20～150℃；而在更佳的实施方案中，反应槽内的反应温度操作范围为50～120℃。
适用于本发明的加氢反应系统的加氢反应催化剂包含匀相氢化催化剂或非匀相氢化催化剂，其中，匀相氢化催化剂包含，但不限于钴、镍、铁或铬等金属的有机酸盐类或乙酰丙酮基盐类或氧烷基盐类与有机铝还原剂反应形成的催化剂，或是钛、锆或钐等的金属环烯烃盐类催化剂，或是所述金属环烯烃盐类以有机锂还原剂处理形成的催化剂；而非匀相氢化催化剂包含，但不限于钴、镍、铂、钯或钌金属化合物沉积于活性碳、氧化硅或氧化铝固体载体上形成的催化剂。
本发明的文氏管(文丘里管，Venturi Tube)混合器是与氢气回收装置连接，由于文氏管喉部静压较低，因此反应槽顶的氢气会被氢气回收装置所吸入而自动导入文氏管内，并于文氏管扩散管路中，经高速喷流的剪切作用，形成极微小的气泡(约0.1～2mm)而冲击进入反应物液面下，未反应的氢气气泡，再由槽壁上升至液面，藉此进行液态反应物的搅拌，未反应的氢气可经由反应槽顶的氢气回收装置再进入文氏管混合器，并由来自氢气源的氢气补充已反应的氢气。
当可轻易理解的是：利用本发明的加氢反应系统进行加氢反应所需的反应时间在数分钟至48小时之间，过长的时间较不符合商业的利用，然其合适的范围仍需视目的氢化度、所选用的催化剂及前述的操作条件而定，而毋须限定。此外，共轭二烯与乙烯基芳香烃进行嵌段式聚合的全氢化，其共轭二烯单元的双键氢化度及苯环氢化度最少可达50％以上；共轭二烯与乙烯基芳香烃进行嵌段式聚合的选择性氢化，其共轭二烯单元的双键氢化度最少可达50％以上，同时乙烯基芳香烃单元的苯环氢化度最高不超过10％；共轭二烯的全氢化及部分氢化，是指针对其共轭二烯单元的双键各种微结构进行全氢化及部分氢化，且可依反应条件的调整而达成。
针对共轭二烯单元的双键以及乙烯基芳香烃单元的苯环进行全氢化时，其共轭二烯单元的双键氢化度较佳至少在80％以上，且其乙烯基芳香烃单元的苯环氢化度较佳至少在50％以上。
针对共轭二烯单元的双键以及乙烯基芳香烃单元的苯环进行部分氢化时，其共轭二烯单元的双键氢化度较佳至少在20％以上；其乙烯基芳香烃单元的苯环氢化度较佳至少在10％以上。
针对共轭二烯单元的双键以及乙烯基芳香烃单元的苯环进行选择性氢化时，其共轭二烯单元的双键氢化度较佳至少在50％以上；其乙烯基芳香烃单元的苯环氢化度较佳至多在10％以下。
本发明的加氢反应系统，其技术特征是将环流式反应器用于共轭二烯类聚合物的催化加氢反应，因此本发明还提供了一种将环流式反应器用于共轭二烯类聚合物的催化加氢反应的用途，其中该环流式反应器包含：反应槽、文氏管混合器、反应物导入管路、反应物导出管路、热交换装置、反应物导回管路、泵、氢气回收装置、氢气导入管路、反应物回收管路、连接所述反应物回收管路与反应物导回管路的阀门，以及催化剂回收装置。其中各组件的功能及连接关系与本发明的加氢反应系统中对应名称的定义相同。
以下实施例是用于进一步了解本发明的优点，并非用于限制本发明的保护范围。
实施例：利用本发明的系统进行氢化反应
操作一
以本发明的加氢反应系统进行批次反应(容量1.0L)，反应物为苯乙烯/丁二烯嵌段聚合物的液态反应物(或称聚合物溶液，反应物胶液)(该嵌段聚合物中结合苯乙烯含量为30％，该嵌段聚合物在聚合物溶液中的浓度为12.5％，GPC分子量为58Kg/mol)，催化剂是选用乙酰丙酮酸镍并以三异丁基铝活化，反应物胶液取510g，催化剂浓度为0.67mmol/100g胶液(rubber)，催化剂中三异丁基铝与乙酰丙酮酸镍摩尔比为6，氢气压力20bar，反应温度100℃，以这样的条件进行丁二烯嵌段双键的选择性氢化反应，反应进行一小时，每半小时取样，结果如下表：
 
取样时间 0.5小时 1小时
丁二烯嵌段双键氢化度 95.8％ 97.0％
苯乙烯苯环氢化度 -- <10％
操作二
以本发明的加氢反应系统(容量0.5L)进行连续式反应，反应物为苯乙烯/丁二烯嵌段聚合物的溶液(该嵌段聚合物中结合苯乙烯含量为30％，该嵌段聚合物在溶液中的浓度为15.0％，GPC分子量为62Kg/mol)，催化剂使用乙酰丙酮酸镍以及三异丁基铝混合(乙酰丙酮酸镍以及三异丁基铝的搭配仅是彼此活化)，先行配制成0.15wt％的乙酰丙酮酸镍/三异丁基铝的溶液(所用溶剂可为该领域中适用于共轭二烯类聚合物加氢反应的适当溶剂)备用，氢气压力15bar，反应温度100℃，聚合物进料速度为3.7ml/min，催化剂进料速度为1.3ml/min，产品出料速度为5.0ml/min，以这样的条件进行丁二烯嵌段双键的选择性氢化反应，反应共进行350分钟，结果如下表：
 
取样时间 350min
丁二烯嵌段双键氢化度 97.5％
苯乙烯苯环氢化度 <10％
操作三
以本发明的加氢反应系统(容量15.0L)进行连续式反应，反应物为苯乙烯/丁二烯嵌段聚合物的溶液(该嵌段聚合物中结合苯乙烯含量为30％，该嵌段聚合物在溶液中的浓度为15.0％，GPC分子量为59.2Kg/mol)，催化剂使用乙酰丙酮酸镍以及三异丁基铝混合，先行配制成0.15wt％备用，氢气压力15bar，反应温度100℃，聚合物进料速度为10kg/hr，催化剂进料速度为1.75kg/hr，产品出料速度为11.8kg/hr，以这样的条件进行丁二烯嵌段双键的选择性氢化反应，反应共进行480分钟，在反应进行过程的不同时间分别取样，测定氢化度，结果如下表：
 
取样时间 240min 360min 480min
丁二烯嵌段双键氢化度 96.0％ 96.6％ 96.7％
苯乙烯苯环氢化度 -- -- <10％
由以上各操作可知本发明的加氢反应系统系可以稳定进行批次式或连续式反应产出。
比较例：搅拌槽式反应器
方案一
以搅拌槽式反应器(Autoclave Engineers的1000ml EZE-sealreactor)进行批次反应，反应物为苯乙烯/丁二烯嵌段聚合物的液态反应物(或称聚合物溶液，反应物胶液)(该嵌段聚合物中结合苯乙烯含量为30％，该嵌段聚合物在溶液中的浓度为11.8％，GPC分子量为55Kg/mol)，催化剂使用乙酰丙酮酸镍并以甲基铝氧烷(MAO)活化，反应物胶液取510g，催化剂浓度为0.73mmol/100g胶液，催化剂中MAO与乙酰丙酮酸镍摩尔比为8，氢气压力30bar，反应温度90℃，以这样的条件进行丁二烯嵌段双键的选择性氢化反应，每小时取样，共进行4小时，结果如下表：
 
取样时间 1hr 2hr 3hr 4hr
丁二烯嵌段双键氢化度 71.5％ 76.6％ 83.7％ 86.7％
苯乙烯苯环氢化度 -- -- -- <10％
方案二
以搅拌槽式反应器(Autoclave Engineers的1000ml EZE-sealreactor)进行批次反应，反应物为苯乙烯/丁二烯嵌段聚合物的溶液(胶液)(该嵌段聚合物中结合苯乙烯含量为30％，该嵌段聚合物在溶液中的浓度为12.5％，GPC分子量为58Kg/mol)，催化剂使用乙酰丙酮酸镍并以三异丁基铝活化，反应物胶液取510g，催化剂浓度为0.83mmol/100g胶液，催化剂中三异丁基铝与乙酰丙酮酸镍摩尔比为6，氢气压力30bar，反应温度100℃，以这样的条件进行丁二烯嵌段双键的选择性氢化反应，每小时取样，共进行4小时，结果如下表：
 
取样时间 1hr 2hr 3hr 4hr
丁二烯嵌段双键氢化度 74.8％ 91.9％ 90.0％ 96.3％
苯乙烯苯环氢化度 -- -- -- <10％
将本发明实施例与比较例的结果进行比对，显示本发明的加氢反应系统的反应速率良好，而且所需的氢气压力较低，催化剂浓度也降低。
综合上述，本发明的加氢反应系统使液态反应物经泵泵送，快速环流循环，因此氢化反应所生成的反应热，可由管路的热交换装置移除，热移除效率极佳，加上反应槽内搅拌效果极佳，整体反应器并无热点存在；此外，氢气持续循环利用，不需将氢气于后段工艺压缩后，再送至前段使用；再者，文氏管混合器产生的气泡既小且多，气液接触面积相当大，有利于氢气溶入液态反应物内，且液态反应物不需稀释，在相当大的粘度范围内皆可使用，避免使用溶剂稀释后尚需额外能量将溶剂去除。
本发明的加氢反应系统通过流道与阀门的简易设计，可作为批次反应用，也可以作为连续式反应用，依实际需求调整反应操作方式；并且通过催化剂回收装置的设置，使之除了匀相催化剂外，也可使用非匀相催化剂。使用非匀相催化剂时，固相催化剂可通过催化剂回收装置的过滤滞留于反应器内，进而重复催化反应物，可避免工艺后段催化剂移除问题。由于文氏管混合器造成的高剪切搅拌效果，使固相催化剂表面的传质效果大增，可增加反应速率。
其它实施方案
在本说明书中所揭露的所有特征都可能与其它方法结合，本说明书中所揭露的每一个特征都可能选择性的以相同、相等或相似目的特征所取代，因此，除了特别显著的特征之外，所有的本说明书所揭露的特征仅是相等或相似特征中的一个例子。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。

Claims (24)

1.一种共轭二烯类聚合物的加氢反应系统，其是用于共轭二烯类聚合物的催化剂加氢反应，该系统包括：
环流式反应器，可使共轭二烯类聚合物于其中利用催化剂催化进行加氢反应，所述环流式反应器包括：反应槽，其是用以容纳共轭二烯类聚合物的液态反应物并提供进行氢化反应所需的温度；文氏管混合器，其位于所述反应槽顶部，用以将液态反应物及氢气形成喷流冲击进入反应槽中的液态反应物的液面下；反应物导入管路，其与所述文氏管混合器连接，用以将欲进行氢化反应的液态反应物导入反应槽中；反应物导出管路，其与所述反应槽连接，用以将液态反应物由反应槽中导出；热交换装置，其与所述反应物导出管路连接，用以移除由反应槽中导出的液态反应物所带有的氢化反应反应热；反应物导回管路，其一端与所述热交换装置连接，另一端与所述文氏管混合器连接，用以将移除氢化反应反应热的液态反应物经文氏管混合器导回反应槽中；泵，其设置于所述反应物导出管路中，用以驱动导出反应槽的液态反应物移动；氢气回收装置，其位于所述反应槽内的顶部并与文氏管混合器连接，用以回收反应槽中未反应的氢气；氢气导入管路，其与所述文氏管混合器或氢气回收装置连接，用以提供或补充反应所需的氢气；反应物回收管路，其与所述反应物导回管路通过阀门连接，通过该阀门控制反应物导回反应槽中或由反应物回收管路离开该反应系统；催化剂回收装置，其设置于所述反应物回收管路中，用以回收导出该反应系统的液态反应物中的催化剂；
催化剂，其位于所述环流式反应器的反应槽中，用以催化加氢反应。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述加氢催化剂为匀相氢化催化剂或非匀相氢化催化剂。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述匀相氢化催化剂为钴、镍、铁、铬金属的有机酸盐类或乙酰丙酮基盐类或氧烷基盐类与有机铝还原剂反应形成的催化剂，或是钛、锆、钐的金属环烯烃盐类催化剂，或是所述金属环烯烃盐类以有机锂还原剂处理形成的催化剂。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述非匀相氢化催化剂为钴、镍、铂、钯或钌金属化合物沉积于活性碳、氧化硅或氧化铝固体载体上形成的催化剂。
5.一种将环流式反应器用于共轭二烯类聚合物的催化加氢反应的用途，其中所述环流式反应器包含：
反应槽，其是用以容纳共轭二烯类聚合物的液态反应物并提供进行氢化反应所需的温度；
文氏管混合器，其位于所述反应槽顶部，用以将液态反应物及氢气形成喷流冲击进入反应槽中的液态反应物的液面下；
反应物导入管路，其与所述文氏管混合器连接，用以将欲进行氢化反应的液态反应物导入反应槽中；
反应物导出管路，其与所述反应槽连接，用以将液态反应物由反应槽中导出；
热交换装置，其与所述反应物导出管路连接，用以移除由反应槽中导出的液态反应物所带有的氢化反应反应热；
反应物导回管路，其一端与所述热交换装置连接，另一端与所述文氏管混合器连接，用以将移除氢化反应反应热的液态反应物经文氏管混合器导回反应槽中；
泵，其设置于所述反应物导出管路中，用以驱动导出反应槽的液态反应物移动；
氢气回收装置，其位于所述反应槽内的顶部并与文氏管混合器连接，用以回收反应槽中未反应的氢气；
氢气导入管路，其与所述文氏管混合器或氢气回收装置连接，用以提供或补充反应所需的氢气；
反应物回收管路，其与所述反应物导回管路通过阀门连接，通过该阀门控制反应物导回反应槽中或由反应物回收管路离开反应系统；及
催化剂回收装置，其设置于所述反应物回收管路中，用以回收导出反应系统的液态反应物中的催化剂。
6.如权利要求5所述的用途，其中所述共轭二烯类聚合物是由一种以上具有4个至12个碳原子的共轭二烯单体以无规、嵌段和/或接枝形成的共聚物。
7.如权利要求5所述的用途，其中所述共轭二烯类聚合物是由一种以上具有4个至12个碳原子的共轭二烯单体及一种以上乙烯基芳香烃单体以无规、嵌段和/或接枝形成的共聚物，其中乙烯基芳香烃单体的含量为1wt％～95wt％。
8.如权利要求7所述的用途，其中所述乙烯基芳香烃单体的含量为10wt％～85wt％。
9.如权利要求7所述的用途，其中所述乙烯基芳香烃单体的含量为20wt％～75wt％。
10.如权利要求6或7所述的用途，其中所述共轭二烯单体包含1，3-丁二烯、异戊二烯、2，3-二甲基-1，3-丁二烯、1，3-戊二烯、2-甲基-1，3-戊二烯、1，3-己二烯、4，5-二乙基-1，3-辛二烯或3-丁基-1，3-辛二烯。
11.如权利要求10所述的用途，其中所述共轭二烯单体为1，3-丁二烯或异戊二烯。
12.如权利要求7所述的用途，其中所述乙烯基芳香烃单体包含苯乙烯、特-丁基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻-甲基苯乙烯、对-甲基苯乙烯、双乙烯基苯、1，1-双苯基乙烯、乙烯基萘、N，N-双甲基-对-乙基胺苯乙烯或N，N-双乙基-对-乙基胺苯乙烯。
13.如权利要求12所述的用途，其中所述乙烯基芳香烃单体为苯乙烯。
14.如权利要求7所述的用途，其中所述共轭二烯类聚合物为1，3-丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物或异戊二烯/苯乙烯嵌段共聚物。
15.如权利要求5所述的用途，其中所述反应槽内的氢气压力为1～450bar。
16.如权利要求15所述的用途，其中所述反应槽内的氢气压力为2～100bar。
17.如权利要求5所述的用途，其中所述反应槽内的反应温度为20～150℃。
18.如权利要求17所述的用途，其中所述反应槽内的反应温度为50～120℃。
19.如权利要求5所述的用途，其中所述共轭二烯类聚合物的液态反应物浓度为1％～50％。
20.如权利要求19所述的用途，其中所述共轭二烯类聚合物的液态反应物浓度为5％～35％。
21.如权利要求5所述的用途，其中所述共轭二烯类聚合物的液态反应物粘度为5～3000cps。
22.如权利要求21所述的用途，其中所述共轭二烯类聚合物的液态反应物粘度为500～1000cps。
23.如权利要求5所述的用途，其中所述共轭二烯类聚合物的分子量为500～1500000g/mol。
24.如权利要求23所述的用途，其中所述共轭二烯类聚合物的分子量为10000～500000g/mol。
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