CN108264597A - 丁基橡胶液体催化聚合系统 - Google Patents

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    • C08F210/12—Isobutene with conjugated diolefins, e.g. butyl rubber

Abstract

本发明涉及一种丁基橡胶液体催化聚合系统，属于石油化工技术领域。以异丁烯和异戊二烯为原料、氯甲烷为溶剂以及液体催化剂为催化剂合成丁基橡胶，其中液体催化剂包括二氯乙基铝、叔丁醇和HCl，其中二氯乙基铝在溶剂中的含量为0.2～0.8％，叔丁醇在混合进料中的含量为10～100ppm，HCl在溶剂中的含量为30～400ppm。该液体催化剂采用连续配料，所有物料均在密闭的设备和管道系统中，整个过程采用自动化控制，既降低了人员的劳动强度也避免了对环境的影响；该催化剂使聚合反应平稳、温和的进行，提高聚合系统反应釜的连续运行周期及产品性能。

Description

丁基橡胶液体催化聚合系统
技术领域
本发明涉及一种丁基橡胶液体催化聚合系统，属于石油化工技术领域。
背景技术
丁基橡胶是以异丁烯和少量异戊二烯为原料，在低温(约-100℃)下，以氯化铝为催化剂，在氯甲烷溶剂中发生阳离子共聚反应，生产丁基橡胶胶浆，然后脱除未反应的单体和溶剂，经干燥、压块生产产品丁基橡胶。
引进的丁基橡胶生产技术，使用三氯化铝与微量水作催化剂，该体系需要每周进行一次固体三氯化铝装料，这增加了员工劳动强度，同时三氯化铝与空气接触产生酸雾，影响员工健康；三氯化铝与微量的水形成的催化剂体系，虽然采取了强制性均质措施，但其均质度仍然存在问题，产品门尼粘度合格率较低；此催化体系反应活性强，反应速度难以控制，装置操作难度大，反应周期短，产品质量得不到保证，同时聚合釜连续操作周期短，不超过18h。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种丁基橡胶液体催化聚合系统，配制新型的液体催化剂，使聚合反应平稳、温和的进行，提高聚合系统反应釜的连续运行周期，提高产品性能。
本发明所述的丁基橡胶液体催化聚合系统：以异丁烯和异戊二烯为原料、氯甲烷为溶剂以及液体催化剂为催化剂合成丁基橡胶，其中液体催化剂包括二氯乙基铝、叔丁醇和HCl，其中二氯乙基铝在溶剂中的含量为0.2～0.8％，叔丁醇在混合进料中的含量为10～100ppm，HCl在溶剂中的含量为30～400ppm。
其中：
丁基橡胶液体催化聚合系统包括二氯乙基铝系统、叔丁醇系统和HCl系统；二氯乙基铝系统包括二氯乙基铝储罐、二氯乙基铝计量罐、二氯乙基铝计量泵、第一连通线和第一气相连通线；叔丁醇系统包括叔丁醇储罐、叔丁醇计量罐、叔丁醇计量泵、第二气相连通线、第三连通线；HCl系统包括HCl缓冲罐。
二氯乙基铝系统中二氯乙基铝储罐上部与第一进料管连接，二氯乙基铝储罐通过第一连通线与二氯乙基铝计量罐和二氯乙基铝计量泵依次连接，二氯乙基铝储罐通过第一气相连通线与二氯乙基铝计量罐连接；二氯乙基铝计量泵通过第一出料管加入反应器氯甲烷溶剂进料管线，并通过二氯乙基铝计量泵控制二氯乙基铝加入量，使其在溶剂中的含量约为0.2～0.8％。二氯乙基铝储罐通过第二连通线与白油吸收罐连接。
叔丁醇系统中叔丁醇储罐通过第三连通线与叔丁醇计量罐和叔丁醇计量泵依次连接，叔丁醇储罐通过第二气相连通线与叔丁醇计量罐连接，叔丁醇计量泵通过第二出料管加入反应器聚合釜原料进料管线，并通过叔丁醇计量泵控制二氯乙基铝加入量，使其在混合进料中的含量约为10～100ppm，叔丁醇储罐上部与第二进料管连接。
HCl系统中HCl缓冲罐上部与第三进料管连接，HCl缓冲罐下部通过第三出料管加入反应器氯甲烷溶剂进料管线，并通过调节阀控制HCl加入量，使其在溶剂中的含量约为30～400ppm。
氯甲烷溶剂进料管线与丁基橡胶聚合系统反应釜进料口相连；聚合釜原料进料管线与丁基橡胶聚合系统反应釜进料口相连。
混合进料为图1所示丁基橡胶液体催化聚合釜的进料总和。
本发明所述的丁基橡胶液体催化聚合系统的工作原理及过程是：二氯乙基铝经第一进料管输送至二氯乙基铝储罐，二氯乙基铝储罐与二氯乙基铝计量罐通过第一气相连通线连通，二氯乙基铝储罐通过第一连通线与二氯乙基铝计量罐和二氯乙基铝计量泵依次连接，二氯乙基铝靠液位差流至二氯乙基铝计量罐，再由二氯乙基铝计量泵经第一出料管加入到反应器氯甲烷溶剂进料管线中，二氯乙基铝储罐排出的废气经白油吸收罐后排至大气。
叔丁醇经第二进料管输送至叔丁醇储罐，叔丁醇储罐与叔丁醇计量罐通过第二气相连通线连接，叔丁醇储罐通过第三连通线与叔丁醇计量罐和叔丁醇计量泵依次连接，叔丁醇靠液位差流至叔丁醇计量罐，再由叔丁醇计量泵经第二出料管加入到聚合釜原料进料管线中。
HCl气体经第三进料管减压后进入HCl缓冲罐，并通过调节阀控制经第三出料管加入到反应器氯甲烷溶剂进料管线中。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
(1)液体催化剂采用连续配料，所有物料均在密闭的设备和管道系统中，整个过程采用自动化控制，既降低了人员的劳动强度也避免了对环境的影响。
(2)采用固体催化剂反应釜的连续操作周期不足18h，采用液体催化剂后反应釜的连续操作周期可达35h。
(3)采用固体催化剂门尼合格率不超过70％，采用液体催化剂门尼粘度合格率约为90％，采用液体催化剂门尼合格率增加了20％。
(4)产品的分子量分布宽度是决定加工性能的依据。采用固体催化剂生产的橡胶分子量分布指数为3，采用液体催化剂生产的橡胶分子量分布指数为3.94，较采用固体催化剂提高了0.94，橡胶的加工性能明显优于采用固体催化剂生产的橡胶。
(5)采用液体催化剂生产橡胶的拉伸强度与撕裂强度均高于采用固体催化剂生产的橡胶。
(6)采用液体催化剂能够使聚合反应平稳、温和的进行，提高聚合系统反应釜的的连续运行周期，提高产品性能。
附图说明
图1是本发明丁基橡胶液体催化聚合系统的结构示意图。
图中：1、二氯乙基铝储罐；2、二氯乙基铝计量罐；3、二氯乙基铝计量泵；4、白油吸收罐；5、叔丁醇储罐；6、叔丁醇计量罐；7、叔丁醇计量泵；8、HCl缓冲罐；9、第一进料管；10、第一连通线；11、第一气相连通线；12、第一出料管；13、第二连通线；14、第二进料管；15、第三连通线；16、第二气相连通线；17、第二出料管；18、第三进料管；19、第三出料管；20、反应釜；21、氯甲烷溶剂进料管线；22、聚合釜原料进料管线。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述：如图1所示，丁基橡胶液体催化聚合系统包括二氯乙基铝系统、叔丁醇系统和HCl系统；二氯乙基铝系统包括二氯乙基铝储罐1、二氯乙基铝计量罐2、二氯乙基铝计量泵3、第一连通线10和第一气相连通线11；叔丁醇系统包括叔丁醇储罐5、叔丁醇计量罐6、叔丁醇计量泵7、第二气相连通线16、第三连通线15；HCl系统包括HCl缓冲罐8。
二氯乙基铝储罐1上部与第一进料管9连接，二氯乙基铝储罐1通过第一连通线10与二氯乙基铝计量罐2和二氯乙基铝计量泵3依次连接，二氯乙基铝储罐1通过第一气相连通线11与二氯乙基铝计量罐1连接；二氯乙基铝计量泵3通过第一出料管12加入反应器氯甲烷溶剂进料管线21，并通过二氯乙基铝计量泵3控制二氯乙基铝加入量，二氯乙基铝储罐1通过第二连通线13与白油吸收罐4连接。
叔丁醇储罐5通过第三连通线15与叔丁醇计量罐6和叔丁醇计量泵7依次连接，叔丁醇储罐5通过第二气相连通线16与叔丁醇计量罐6连接，叔丁醇计量泵7通过第二出料管17加入反应器聚合釜原料进料管线22，并通过叔丁醇计量泵7控制二氯乙基铝加入量，叔丁醇储罐5上部与第二进料管14连接。
HCl缓冲罐8上部与第三进料管18连接，HCl缓冲罐8下部通过第三出料管19加入反应器氯甲烷溶剂进料管线21，并通过调节阀控制HCl加入量。
氯甲烷溶剂进料管线21与丁基橡胶聚合系统反应釜20进料口相连；聚合釜原料进料管线22与丁基橡胶聚合系统反应釜20进料口相连。
图示中箭头的方向为液体催化剂应用过程中流体流动的方向。
二氯乙基铝经第一进料管9输送至二氯乙基铝储罐1，二氯乙基铝储罐1与二氯乙基铝计量罐2通过第一气相连通线11平衡压力，二氯乙基铝储罐1通过第一连通线10与二氯乙基铝计量罐2和二氯乙基铝计量泵3依次连接，二氯乙基铝靠液位差流经第一连通线10流至二氯乙基铝计量罐2和二氯乙基铝计量泵3，再由二氯乙基铝计量泵3经第一出料管12加入到反应器氯甲烷溶剂进料管线21中，并通过二氯乙基铝计量泵3控制二氯乙基铝加入量，使其在溶剂中的含量约为0.2％，二氯乙基铝储罐1排出的废气经白油吸收罐4后排至大气。
叔丁醇经第二进料管14输送至叔丁醇储罐5，叔丁醇储罐5与叔丁醇计量罐6通过第二气相连通线16平衡压力，叔丁醇储罐5通过第三连通线15与叔丁醇计量罐6和叔丁醇计量泵7依次连接，叔丁醇靠液位差流经第三连通线15流至叔丁醇计量罐6和叔丁醇计量泵7，再由叔丁醇计量泵7经第二出料管17加入到聚合釜原料进料管线22中，并通过叔丁醇计量泵7控制二氯乙基铝加入量，使其在混合进料中的含量约为10ppm。
HCl气体经第三进料管18减压后进入HCl缓冲罐8，HCl缓冲罐8下部通过第三出料管19加入反应器氯甲烷溶剂进料管线21，并通过调节阀控制HCl加入量，使其在溶剂中的含量约为30ppm。
实施例2
丁基橡胶液体催化聚合系统与实施例1相同，不同点在于二氯乙基铝在溶剂中的含量约为0.8％，叔丁醇在混合进料中的含量约为100ppm，HCl气体在溶剂中的含量约为400ppm。
实施例3
丁基橡胶液体催化聚合系统与实施例1相同，不同点在于二氯乙基铝在溶剂中的含量约为0.5％，叔丁醇在混合进料中的含量约为70ppm，HCl气体在溶剂中的含量约为200ppm。

Claims (6)

1.一种丁基橡胶液体催化聚合系统，其特征在于：该聚合系统以异丁烯和异戊二烯为原料、氯甲烷为溶剂以及液体催化剂为催化剂合成丁基橡胶，其中液体催化剂包括二氯乙基铝、叔丁醇和HCl，其中二氯乙基铝在溶剂中的含量为0.2～0.8％，叔丁醇在混合进料中的含量为10～100ppm，HCl在溶剂中的含量为30～400ppm。
2.根据权利要求1所述的丁基橡胶液体催化聚合系统，其特征在于：该聚合系统包括二氯乙基铝系统、叔丁醇系统和HCl系统；二氯乙基铝系统包括二氯乙基铝储罐(1)、二氯乙基铝计量罐(2)、二氯乙基铝计量泵(3)、第一连通线(10)和第一气相连通线(11)；叔丁醇系统包括叔丁醇储罐(5)、叔丁醇计量罐(6)、叔丁醇计量泵(7)、第二气相连通线(16)、第三连通线(15)；HCl系统包括HCl缓冲罐(8)。
3.根据权利要求2所述的丁基橡胶液体催化聚合系统，其特征在于：二氯乙基铝系统中二氯乙基铝储罐(1)上部与第一进料管(9)连接，二氯乙基铝储罐(1)通过第一连通线(10)与二氯乙基铝计量罐(2)和二氯乙基铝计量泵(3)依次连接，二氯乙基铝储罐(1)通过第一气相连通线(11)与二氯乙基铝计量罐(2)连接；二氯乙基铝计量泵(3)通过第一出料管(12)加入反应器氯甲烷溶剂进料管线(21)，二氯乙基铝储罐(1)通过第二连通线(13)与白油吸收罐(4)连接。
4.根据权利要求2所述的丁基橡胶液体催化聚合系统，其特征在于：叔丁醇系统中叔丁醇储罐(5)通过第三连通线(15)与叔丁醇计量罐(6)和叔丁醇计量泵(7)依次连接，叔丁醇储罐(5)通过第二气相连通线(16)与叔丁醇计量罐(6)连接，叔丁醇计量泵(7)通过第二出料管(17)加入反应器聚合釜原料进料管线(22)，叔丁醇储罐(5)上部与第二进料管(14)连接。
5.根据权利要求2所述的丁基橡胶液体催化聚合系统，其特征在于：HCl系统中HCl缓冲罐(8)上部与第三进料管(18)连接，HCl缓冲罐(8)下部通过第三出料管(19)加入反应器氯甲烷溶剂进料管线(21)。
6.根据权利要求2所述的丁基橡胶液体催化聚合系统，其特征在于：氯甲烷溶剂进料管线(21)与丁基橡胶聚合系统反应釜(20)进料口相连；聚合釜原料进料管线(22)与丁基橡胶聚合系统反应釜(20)进料口相连。
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