CN111087539A - 用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置和方法 - Google Patents

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    • C08F222/06—Maleic anhydride

Abstract

本发明涉及聚合反应领域，公开了一种用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置及制备轻烃交替共聚微球的方法。该反应装置包括反应器(1)和气液分离器(2)；所述反应器(1)包括反应器壳体(101)，设置在反应器壳体(101)内部的中空螺旋管(105)，设置在所述反应器壳体(101)上的物料第一导入口(102)、物料第二导入口(104)和物料导出口(103)；所述物料第二导入口(104)位于从所述物料第一导入口(102)至所述物料导出口(103)全长的40‑60％处。本发明的反应装置和方法具有能够提高反应的转化率，并且控制轻烃交替共聚微球的形态。

Description

用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置和方法
技术领域
本发明涉及聚合反应领域，具体地，涉及一种用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置及制备轻烃交替共聚微球的方法。
背景技术
聚合物的生产一般包括原料处理、催化剂单元、聚合、分离及回收利用等单元，在这诸多单元中，聚合单元是其中较为核心和重要的单元，聚合单元直接决定了聚合反应的运行和所得聚合产物的质量。
不同于小分子反应，聚合反应有其自身的特殊性，诸如反应过程粘度的升高，反应过程伴随较为强烈的放热等。通常聚合反应器应该满足以下普适性工艺要求：能有效的去除反应的聚合热，较好的控制聚合反应温度；提供反应物料必要的停留时间；提供必要的物料混合条件，保证反应器内浓度分布较为均匀；操作费用较低等。
通常情况下，聚合反应器按反应方法可分为悬浮聚合反应器、淤浆聚合反应器、乳液聚合反应器、溶液聚合反应器和本体聚合反应器，按反应器的结构形式可以分为搅拌釜式反应器、管式反应器、塔式反应器及流化床反应器等。随着聚合反应技术的进步，聚合反应器的结构和形式变得越来越复杂(合成橡胶工业，1994,17(1):47-51)。通常情况下，生产不同聚合物的反应器有其特定性。生产聚合物颗粒的反应器通常有间歇搅拌反应釜、螺带式搅拌反应釜、环管式反应器等(合成橡胶工业，1994,17(5):299-303)，这些聚合反应器在不同的聚合物生产中，其结构差别通常较大(合成橡胶工业，1995,18(2):114-117)。开发新的聚合物生产工艺，通常需要进行新的反应器设计，以满足特定聚合反应的控制要求。针对通过马来酸酐与C2-4不饱和烃的自稳定沉淀聚合反应得到特定性质的反应产物，现有技术中没有公开相关的反应装置和反应方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的存在上述的问题，提供一种用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置及制备轻烃交替共聚微球的方法，该反应装置具有能够提高反应的转化率，并且能够控制轻烃交替共聚微球的形态。
为了实现上述目的，本发明一方面提供用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置，该反应装置包括反应器和气液分离器；
所述反应器包括反应器壳体，设置在反应器壳体内部的中空螺旋管，设置在所述反应器壳体上的物料第一导入口、物料第二导入口和物料导出口；
其中，所述物料第一导入口与所述物料导出口分别设置在所述反应器壳体相对的两端；
所述物料第二导入口位于从所述物料第一导入口至所述物料导出口全长的40-60％处；
所述反应器通过物料导出口与所述气液分离器连接。
优选地，所述中空螺旋管的两端以分别靠近所述物料第一导入口与所述物料导出口的方式进行设置。
优选地，所述气液分离器(2)包括壳体，所述壳体被具孔挡板分为位于上部的气体区和位于下部的气液分离区，所述气体区连接气体导出口，所述气液分离区的上部与物料导出口连接，下部设置有液体导出口，内部设置有搅拌部件。
优选地，所述气体区外部设置有降温部件，所述气液分离区的外部设置有升温部件。
本发明第二方面提供一种利用上述本发明的反应装置制备轻烃交替共聚微球的方法，该方法包括如下步骤：
(1)在物料第一导入口将含有C2-4不饱和烃、马来酸酐和引发剂的混合物导入到反应器中，在物料第二导入口将二乙烯基苯导入到反应器使得物料在所述反应器中进行聚合反应，并从物料导出口导出反应产物；
(2)将所述反应产物导入气液分离器进行气液分离。
优选地，所述C2-4不饱和烃包括1-丁烯、异丁烯、1,3-丁二烯、1,2-丁二烯、乙烯基乙炔、顺2-丁烯和反2-丁烯中的一种或多种。
优选地，所述混合物中还包括C2-4烷烃。
优选地，所述C2-4烷烃包括正丁烷和/或异丁烷。
优选地，所述C2-4不饱和烃和C2-4烷烃包括1-丁烯1-99重量％、异丁烯1-99重量％、1,3-丁二烯0-99重量％、1,2-丁二烯0-50重量％、正丁烷0-99重量％、异丁烷1-99重量％、乙烯基乙炔5-20重量％、顺2-丁烯0-99重量％和反2-丁烯1-99重量％。
优选地，所述C2-4不饱和烃和C2-4烷烃包括1-丁烯0.1-2重量％、异丁烯10-30重量％、1,3-丁二烯0.01-0.1重量％、正丁烷0.5-5重量％、异丁烷30-40重量％、顺2-丁烯20-40重量％、反2-丁烯5-20重量％。
优选地，所述C2-4不饱和烃和C2-4烷烃包括1-丁烯5-15重量％、异丁烯0.5-3重量％、正丁烷20-30重量％、顺2-丁烯15-30重量％、反2-丁烯35-45重量％。
优选地，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙基酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种或多种。
优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈和/或过氧化二苯甲酰。
优选地，在所述中，马来酸酐的含量为5-25重量％，优选为10-20重量％。
优选地，所述C2-4不饱和烃、马来酸酐与二乙烯基苯的摩尔比为1：0.5-1.5：0.01-0.2。
优选地，所述混合物还包括有机溶剂。
优选地，所述有机溶剂为有机酸烷基酯、烷烃、芳香烃和卤代芳香烃中的一种或多种。
优选地，所述有机酸烷基酯为甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、甲酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸苄酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸异丁酯、丁酸异戊酯、异戊酸异戊酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸异戊酯、苯乙酸甲酯和苯乙酸乙酯中的一种或多种。更优选地，所述有机酸烷基酯为乙酸异戊酯。
优选地，所述烷烃为丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、正己烷、异己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷和异辛烷中一种或多种。
优选地，所述芳香烃为苯、甲苯和二甲苯中一种或多种。
优选地，所述卤代芳香烃为氯苯和/或溴苯。
优选地，所述反应器(1)中的反应条件包括：共聚反应时间为5-10h，优选为3-6h。
优选地，反应温度为50-100℃，反应压力为0.2-2MPa。
优选地，反应温度为70-90℃，反应压力为0.5-1MPa。
优选地，所述搅拌部件(205)的转速为5-100rpm。
优选地，该方法还包括将所述液相产物进行固液分离；
优选地，所述固液分离的方式为离心。
通过上述技术方案，本发明的用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置和制备轻烃交替共聚微球的方法能够实现马来酸酐与C2-4不饱和烃的自稳定沉淀聚合，实现反应热的有效去除，精确控制反应温度，实现对停留时间的有效要求，控制反应物的浓度分布，最终生产出均匀的超细聚合物粉末，并且能够有效提高反应的转化率。
附图说明
图1是本发明的用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置的结构示意图。
附图标记说明
1、反应器 2、气液分离器
101、反应器壳体 102、物料第一导入口
103、物料导出口 104、物料第二导入口
105、中空螺旋管 106、控温介质导入口
107、控温介质导出口
201、气液分离区 202、气体区
203、具孔挡板 204、电机
205、搅拌部件 206、气体导出口
207、液体导出口 208、升温介质导入口
209、升温介质导出口 210、冷却介质导入口
211、冷却介质导出口
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指附图中的上、下、左、右。所述压力均为表压。
本发明提供一种用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置，如图1所示，该反应装置包括反应器1和气液分离器2；
所述反应器1包括反应器壳体101，设置在反应器壳体101内部的中空螺旋管105，设置在所述反应器壳体101上的物料第一导入口102、物料第二导入口104和物料导出口103；
其中，所述物料第一导入口102与所述物料导出口103分别设置在所述反应器壳体101相对的两端；所述物料第二导入口104位于从所述物料第一导入口102至所述物料导出口103全长的40-60％处；
所述反应器1通过物料导出口103与所述气液分离器2连接。
在本发明中，通过适当地设置物料第二导入口104的位置，可以在恰当的反应阶段添加反应物，从而控制交替共聚反应的进行。通过设置所述中空螺旋管105，可以使得物料在反应器1中进一步混合，使得物料在反应器1中混合均匀并稳定反应。通过在所述中空螺旋管105的内部导入控温介质，可以方便地调节本发明的反应器中的反应温度，控制反应的进行。因此利用本发明的反应器可以方便地进行马来酸酐与C2-4不饱和烃的共聚反应，得到粒径为200-2000nm(优选600-1500nm)、颗粒形状均匀的轻烃交替共聚微球。
根据本发明，所述物料第二导入口104的位置可以配合反应器使用的反应条件适当调节，优选位于从所述物料第一导入口102至所述物料导出口103全长的42-58％处，更优选为45-55％。
在本发明中，所述中空螺旋管105的形状尺寸没有特别的限定，只要能够达到使物料在反应器1中混合均匀并稳定反应的目的即可。优选地，所述中空螺旋管105的管径为20-100cm，更优选为25-80cm；所述中空螺旋管105的螺距为10-90cm，更优选为20-80cm；所述中空螺旋管105的直径(中空螺旋管构成的管体的直径)为反应器1内径的20-80％，更优选为25-75％；所述中空螺旋管105的长度(中空螺旋管构成的管体的长度)为反应器1长度的10-90％，更优选为20-80％。通过设置上述尺寸的中空螺旋管105，可以使得物料更加平稳的混合反应，从而制备得到粒径为200-2000nm(优选600-1500nm)、颗粒形状均匀的轻烃交替共聚微球。
为了达到更好的物料混合效果，优选地，如图1所示，所述中空螺旋管105的两端以分别靠近所述物料第一导入口102与所述物料导出口103的方式进行设置。
根据本发明的一个优选的实施方式，所述中空螺旋管105的两端分别连接控温介质导入口106和控温介质导出口107，从而可以将控温介质导入该中空螺旋管105的内部，便于控制物料的温度。优选控温介质的流动方向与物料的流动方向相同。
在本发明中，所述反应器壳体101能够提供所需的交替共聚反应条件即可，例如可以采用现有的用于聚合反应的反应器壳体。优选地，所述反应器壳体101为夹套结构，其内部也可以通入上述控温介质，从而进一步便于对反应物料进行温度控制。
作为本发明中的控温介质，可以采用现有的用于调节反应物温度的任意介质，为适当温度的温水等。
在本发明中，所述气液分离器2只要能够完成反应器1中的反应产物的气液分离即可，其实施方式没有特别的限定。例如可以使反应产物降压降温，从而使气体液体分离即可。
根据本发明的一个优选的实施方式，所述气液分离器2包括壳体，所述壳体被具孔挡板203分为位于上部的气体区202和位于下部的气液分离区201，所述气体区202连接气体导出口206，所述气液分离区201的上部与物料导出口103连接，下部设置有液体导出口207，内部设置有搅拌部件205。
所述具孔挡板203用于阻挡搅拌导致的液体喷溅，从而保证液体不进入气体区202，所述具孔挡板203例如可以为不锈钢制具孔挡板。
根据本发明，所述搅拌部件205部件例如可以采用搅拌桨，如图1所示，所述搅拌部件205在电机204的带动下旋转，所述电机例如可以设置在气液分离器2的顶部。
根据本发明的上述气液分离器2，所述气液分离区201用于分离气相和液相，所述气体区202用于使气体冷却。通过在气液分离区201调整压力，并结合搅拌部件205的搅拌作用使反应产物中的气体和液体分离，气体进一步上升进入气体区202进行冷却后通过气体导出口206导出，液体通过液体导出口207导出。为了进一步提高气液分离效率，优选地，所述气体区202外部设置有降温部件，所述气液分离区201的外部设置有升温部件。
作为上述降温部件和升温部件，可以使用夹套结构，并可以在夹套结构中导入冷却介质或升温介质。例如图1所示，所述壳体的气液分离区201设置为夹套结构，底部设置有升温介质导入口208，顶部设置有升温介质导出口209；所述壳体的气体区202设置为夹套结构，并设置有冷却介质导入口210和冷却介质导出口211。作为上述冷却介质或升温介质，可以使用适当温度的冷却水或温水。
根据本发明，为了分离得到轻烃交替共聚微球，所述液体导出口可以进一步连接固液分离装置(图未示出)。通过固液分离装置，可以将制得的轻烃交替共聚微球与溶剂等分离。所述固液分离装置能够使用现有的能够用于分离上述C2-4不饱和烃和马来酸酐等与轻烃交替共聚微球任意装置，例如离心机等。所述离心的条件可以包括：转速为4000rpm以上，时间为20min以上；优选地，转速为4000-8000rpm，时间为20-30min。
本发明第二方面提供一种利用上述本发明的反应装置制备轻烃交替共聚微球的方法，该方法包括如下步骤：
(1)在物料第一导入口102将含有C2-4不饱和烃、马来酸酐和引发剂的混合物导入到反应器1中，在物料第二导入口104将二乙烯基苯导入到反应器1使得物料在所述反应器1中进行聚合反应，并从物料导出口103导出反应产物；
(2)将所述反应产物导入气液分离器2进行气液分离。
优选地，在气液分离器2中，利用搅拌部件205的旋转使得所述反应产物中的气体和液体分离，并从液体导出口207得到液相产物。
通过采用本发明的用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置进行C2-4不饱和烃和马来酸酐的共聚反应，并适时地加入二乙烯基苯，从而能够高效率制得粒径为200-2000nm(优选600-1500nm)、颗粒形状均匀的轻烃交替共聚微球。
在本发明中，所述C2-4不饱和烃是碳原子数为2-4的具有碳碳双键的烃类即可，没有特别的限定，优选为C4烯烃，例如可以包括1-丁烯、异丁烯、1,3-丁二烯、1,2-丁二烯、乙烯基乙炔、顺2-丁烯和反2-丁烯中的一种或多种。
根据本发明，优选地，所述混合物中还包括C2-4烷烃，优选为C4烷烃。作为所述C2-4烷烃，例如可以为正丁烷和/或异丁烷。也就是说，所述混合物可以为含有混合碳四、马来酸酐和引发剂的混合物。所述混合碳四为石油炼制过程产生的液化燃料(碳四馏分)、石脑油裂解产生的裂解气、甲醇制烯烃产生的气体等，其主要组分通常有正丁烷、异丁烷、异丁烯、丁二烯、1-丁烯和2-丁烯等，不同来源的混合碳四中各组分的含量也有差异。
根据本发明，所述聚合反应可以实现选择性地将物料中的C2-4端烯烃(即α-烯烃)与马来酸酐进行共聚反应，因此本发明的装置和方法可以用于将C2-4端烯烃与C2-4内烯烃分离。在本发明的所述物料中，所述C2-4内烯烃为2-丁烯，包括顺2-丁烯和反2-丁烯。
根据本发明的一个更优选的实施方式，所述C2-4不饱和烃和C2-4烷烃包括1-丁烯1-99重量％、异丁烯1-99重量％、1,3-丁二烯0-99重量％、1,2-丁二烯0-50重量％、正丁烷0-99重量％、异丁烷1-99重量％、乙烯基乙炔5-20重量％、顺2-丁烯0-99重量％和反2-丁烯1-99重量％。
根据本发明的一个更优选的实施方式，所述C2-4不饱和烃和C2-4烷烃包括1-丁烯0.1-2重量％、异丁烯10-30重量％、1,3-丁二烯0.01-0.1重量％、正丁烷0.5-5重量％、异丁烷30-40重量％、顺2-丁烯20-40重量％、反2-丁烯5-20重量％。
根据本发明的一个更优选的实施方式，所述C2-4不饱和烃和C2-4烷烃包括1-丁烯5-15重量％、异丁烯0.5-3重量％、正丁烷20-30重量％、顺2-丁烯15-30重量％、反2-丁烯35-45重量％。
根据本发明，作为所述引发剂，例如可举出过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙基酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种或多种。优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈和/或过氧化二苯甲酰。
根据本发明，在所述混合物中，马来酸酐的含量为5-25重量％，优选为10-20重量％。
根据本发明，所述混合物还包括有机溶剂。优选地，所述有机溶剂为有机酸烷基酯、烷烃、芳香烃和卤代芳香烃中的一种或多种。作为所述有机酸烷基酯，例如可以为甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、甲酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸苄酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸异丁酯、丁酸异戊酯、异戊酸异戊酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸异戊酯、苯乙酸甲酯和苯乙酸乙酯中的一种或多种，其中优选为乙酸异戊酯；作为所述烷烃，例如可以为丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、正己烷、异己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷和异辛烷中一种或多种；作为所述芳香烃，例如可以为苯、甲苯和二甲苯中一种或多种；作为所述卤代芳香烃，例如可以为氯苯和/或溴苯。
在本发明中，将C2-4不饱和烃、马来酸酐和引发剂等均匀混合得到的混合物后导入所述反应器1进行反应，然后与通过物料第二导入口104加入的二乙烯基苯反应，从而得到所需的轻烃交替共聚微球。
根据本发明，为了提高得到的轻烃交替共聚微球的尺寸均一性，优选地，所述C2-4不饱和烃、马来酸酐与二乙烯基苯的摩尔比为1：0.5-1.5：0.01-0.2，更优选为1：0.9-1.4：0.01-0.05。
根据本发明，所述反应器1的反应条件可以根据反应器的设置等进行适当调整，例如，所述反应器1中的反应条件可以包括：共聚反应时间(以从物料第一导入口102导入的物料在反应器1中停留的时间计)为5-10h，优选为3-6h。通过控制共聚反应时间在上述范围内，可以使得到的轻烃交替共聚微球尺寸分布更为均匀，并且提高反应的转化率。优选地，所述反应器1中的反应条件可以包括：反应温度为50-100℃，反应压力为0.2-2MPa；优选地，反应温度为70-90℃，反应压力为0.5-1MPa。上述反应优选在惰性气体气氛中进行，例如氮气、氩气等。通过控制在上述条件下进行聚合反应，可以提高得到的轻烃交替共聚微球的尺寸均一性。
为了控制上述反应条件，通过控温介质导入口106导入的控温介质(如温水)的温度可以为55-100℃，优选为75-95℃。
经过在反应器1中的反应，得到的反应产物通过物料导出口103导入气液分离器2。反应产物在气液分离器2中压力降低至例如常压，并通过搅拌部件205旋转加速气体与液体的分离，优选地，所述搅拌部件205的转速为5-100rpm，更优选为10-50rpm。
根据本发明，该方法还包括将所述气液分离得到的所述液相产物进行固液分离。所述固液分离能够使用现有的能够用于分离上述C2-4不饱和烃和马来酸酐等与轻烃交替共聚微球任意方法进行，例如离心等。所述离心的条件可以为转速为4000rpm以上，时间为20min以上；优选地，转速为4000-8000rpm，时间为20-30min。通过离心，将所述液相产物分离为上层清液和下层固体；所述清液为有机溶剂，可以回用于所述共聚反应。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，混合碳四的组成通过安捷伦的7890A气相色谱仪分析。
实施例1
使用如图1所示的用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置进行。该反应装置包括依次连接的反应器1、气液分离器2和离心机(图未示出)。
所述反应器1包括水平设置的截面为圆形的反应器壳体101，设置在反应器壳体101内部的中空螺旋管105，分别设置在所述反应器壳体101相对的两端的物料第一导入口102和物料导出口103，设置在在所述反应器壳体101正中间的物料第二导入口104(即所述物料第二导入口104位于从所述物料第一导入口102至所述物料导出口103全长的50％处).
中空螺旋管105的管径为55cm，螺距为25cm，中空螺旋管构成的管体的直径为反应器1内径的70％，中空螺旋管构成的管体的长度为反应器1长度的80％。
中空螺旋管105的一端连接控温介质导入口106，另一端连接控温介质导出口107，并通过控温介质导入口106导入控温介质(温水)。
所述反应器壳体101为夹套结构，内部导入上述控温介质(温水)。
所述气液分离器2包括壳体，所述壳体被不锈钢制具孔挡板203分为位于上部的气体区202和位于下部的气液分离区201，所述气体区202连接气体导出口206，所述气液分离区201的上部与物料导出口103连接，下部设置有液体导出口207，内部设置有搅拌部件205(搅拌桨)，该搅拌部件205能够在设置在气液分离器2的顶部的电机204的带动下旋转。
所述壳体的气液分离区201设置为夹套结构，底部设置有升温介质导入口208，顶部设置有升温介质导出口209；所述壳体的气体区202设置为夹套结构，并设置有冷却介质导入口210和冷却介质导出口211。
制备使用的混合碳四A组成(重量百分数)为：1,2-丁二烯8.92％、1,3-丁二烯14.14％、1-丁烯8.38％、反2-丁烯5.84％、顺2-丁烯31.7％、乙烯基乙炔10.99％、异丁烷1.3％、异丁烯12.78％、正丁烷2.58％其他3.37％。制备方法包括如下步骤：
(1)将14kg的混合碳四A与20kg马来酸酐、2.4kg偶氮二异丁腈、100L乙酸异戊酯混合得到有机反应液在物料第一导入口102导入反应器1，液态物流的流速为0.1m/min，在物料第二导入口104将二乙烯基苯0.26kg(流速为0.01kg/min)导入到反应器1使得物料在反应器1中进行聚合反应。在控温介质导入口和反应器壳体101的夹套结构中通入温水，控制反应温度，使得共聚反应压力为0.9MPa，共聚反应温度为70℃，共聚反应时间为6h。
(2)将所述反应产物通过物料导出口103导入气液分离器2，利用搅拌部件205的旋转(转速为20rpm)使得所述反应产物中的气体和液体分离，并从液体导出口207得到液相产物。在升温介质导入口208导入温水控制气液分离区201内部温度为80℃，在冷却介质导入口210导入冷却水控制气体区202温度为0℃。
(3)将所述液相产物进行在4000rpm离心20min，得到固体共聚物颗粒粉末A。
实施例2
按照实施例1的方法进行，不同的是：
使用混合碳四B代替混合碳四A，混合碳四B组成(重量百分数)为：1,3-丁二烯0.06％、反2-丁烯12.67％、异丁烷37.09％、异丁烯19.48％、顺2-丁烯27.79％、1-丁烯1.02％、其他1.89％；
有机反应液由13.5kg混合碳四B、20kg马来酸酐、4kg过氧化二苯甲酰和100L乙酸异戊酯组成；
共聚反应压力为1MPa，共聚反应温度为80℃，共聚反应时间为6h；
离心条件为4000rpm、20min；
从而制得固体共聚物颗粒粉末B。
实施例3
按照实施例1的方法进行，不同的是：
使用混合碳四C代替混合碳四A，混合碳四C组成(重量百分数)为：反2-丁烯40.83％、顺2-丁烯18.18％、正丁烷24.29％、1-丁烯9.52％、异丁烯2.78％、其它4.4％。
有机反应液由15kg的混合碳四C、20kg马来酸酐、4.5kg过氧化二苯甲酰和100L乙酸异戊酯组成；
共聚反应压力为1.5MPa，共聚反应温度为80℃，共聚反应时间为10h；
离心条件为8000rpm、20min；
从而制得固体共聚物颗粒粉末C。
实施例4-7
采用实施例1的方法进行，不同的是：所述物料第二导入口104分别位于从所述物料第一导入口102至所述物料导出口103全长的40％、45％、55％和60％处。从而制得固体共聚物颗粒粉末D、E、F和G。
实施例8-9
采用实施例1的方法进行，不同的是：导入二乙烯基苯的量分别为0.13kg、0.52kg。从而制得固体共聚物颗粒粉末H和I。
实施例10
采用实施例1的方法进行，不同的是反应物料的流动速率为0.5m/min从而制得固体共聚物颗粒粉末J。
对比例1
采用实施例1的方法进行，不同的是，不使用本发明的用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置，而使用普通的反应釜进行，并将二乙烯基苯与有机反应液直接混合后进行反应。从而制得固体共聚物颗粒粉末DA1。
对比例2
采用实施例1的方法进行，不同的是，不使用本发明的用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置，而使用普通的反应釜进行，将有机反应液反应3h后，加入二乙烯基苯，再反应3h。从而制得固体共聚物颗粒粉末DA2。
对比例3-4
采用实施例1的方法进行，不同的是：所述物料第二导入口104分别位于从所述物料第一导入口102至所述物料导出口103全长的30％和70％处。从而制得固体共聚物颗粒粉末DA3和DA4。
测试例1
将上述实施例和对比例制得的固体共聚物颗粒粉末进行如下测试：
聚合物颗粒的形貌测试：将聚合物粉末洒在铺有导电胶的样品台上，喷金，通过扫描电子显微镜Hitachi S4800进行聚合物形貌的分析。
聚合物颗粒的粒径测试：聚合物粒子的粒径通过扫描电子显微镜HitachiS4800的自带软件进行分析。
聚合转化率的测试：
Figure BDA0001839496030000161
测试结果如下述表1所示。
表1
实施方式 形貌 粒径(微米) 分散性 转化率
实施例1 球状粒子 1.4 良好 80％
实施例2 球状粒子 1.3 良好 75％
实施例3 球状粒子 1.2 良好 68％
实施例4 球状粒子 1.3 良好 72％
实施例5 球状粒子 1.2 良好 71％
实施例6 球状粒子 1.3 良好 77％
实施例7 球状粒子 1.3 良好 73％
实施例8 球状粒子 1.2 良好 71％
实施例9 球状粒子 1.3 良好 73％
实施例10 球状粒子 1.3 良好 72％
对比例1 不规则粒子 0.8 差 35％
对比例2 不规则粒子 0.6 差 32％
对比例3 不规则粒子 0.7 差 34％
对比例4 不规则粒子 0.8 差 33％
通过上述结果可以看出，采用本发明的实施例1-10具有较高的反应转化率，所得聚合物具有良好的球型形貌，物料分散状态良好，相对于传统反应器和反应方法的对比例具有明显更好的效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于制备轻烃交替共聚微球的反应装置，其特征在于，该反应装置包括反应器(1)和气液分离器(2)；
所述反应器(1)包括反应器壳体(101)，设置在反应器壳体(101)内部的中空螺旋管(105)，设置在所述反应器壳体(101)上的物料第一导入口(102)、物料第二导入口(104)和物料导出口(103)；
其中，所述物料第一导入口(102)与所述物料导出口(103)分别设置在所述反应器壳体(101)相对的两端；
所述物料第二导入口(104)位于从所述物料第一导入口(102)至所述物料导出口(103)全长的40-60％处；
所述反应器(1)通过物料导出口(103)与所述气液分离器(2)连接。
2.根据权利要求1所述的反应装置，其中，所述中空螺旋管(105)的两端以分别靠近所述物料第一导入口(102)与所述物料导出口(103)方式进行设置。
3.根据权利要求1所述的反应装置，其中，所述气液分离器(2)包括壳体，所述壳体被具孔挡板(203)分为位于上部的气体区(202)和位于下部的气液分离区(201)，
所述气体区(202)连接气体导出口(206)，
所述气液分离区(201)的上部与物料导出口(103)连接，下部设置有液体导出口(207)，内部设置有搅拌部件(205)；
优选地，所述气体区(202)外部设置有降温部件，所述气液分离区(201)的外部设置有升温部件。
4.一种利用权利要求1-3中任意一项所述的反应装置制备轻烃交替共聚微球的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)在物料第一导入口(102)将含有C2-4不饱和烃、马来酸酐和引发剂的混合物导入到反应器(1)中，在物料第二导入口(104)将二乙烯基苯导入到反应器(1)使得物料在所述反应器(1)中进行聚合反应，并从物料导出口(103)导出反应产物；
(2)将所述反应产物导入气液分离器(2)进行气液分离。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述C2-4不饱和烃包括1-丁烯、异丁烯、1,3-丁二烯、1,2-丁二烯、乙烯基乙炔、顺2-丁烯和反2-丁烯中的一种或多种；
优选地，所述混合物中还包括C2-4烷烃；
优选地，所述C2-4烷烃包括正丁烷和/或异丁烷；
优选地，所述C2-4不饱和烃和C2-4烷烃包括1-丁烯1-99重量％、异丁烯1-99重量％、1,3-丁二烯0-99重量％、1,2-丁二烯0-50重量％、正丁烷0-99重量％、异丁烷1-99重量％、乙烯基乙炔5-20重量％、顺2-丁烯0-99重量％和反2-丁烯1-99重量％；
优选地，所述C2-4不饱和烃和C2-4烷烃包括1-丁烯0.1-2重量％、异丁烯10-30重量％、1,3-丁二烯0.01-0.1重量％、正丁烷0.5-5重量％、异丁烷30-40重量％、顺2-丁烯20-40重量％、反2-丁烯5-20重量％；
优选地，所述C2-4不饱和烃和C2-4烷烃包括1-丁烯5-15重量％、异丁烯0.5-3重量％、正丁烷20-30重量％、顺2-丁烯15-30重量％、反2-丁烯35-45重量％。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙基酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种或多种；
优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈和/或过氧化二苯甲酰。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述混合物中，马来酸酐的含量为5-25重量％，优选为10-20重量％；
优选地，所述C2-4不饱和烃、马来酸酐与二乙烯基苯的摩尔比为1：0.5-1.5：0.01-0.2。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述混合物包括有机溶剂；
优选地，所述有机溶剂为有机酸烷基酯、烷烃、芳香烃和卤代芳香烃中的一种或多种；
优选地，所述有机酸烷基酯为甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、甲酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸苄酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸异丁酯、丁酸异戊酯、异戊酸异戊酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸异戊酯、苯乙酸甲酯和苯乙酸乙酯中的一种或多种；
优选地，所述烷烃为丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、正己烷、异己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷和异辛烷中一种或多种；
优选地，所述芳香烃为苯、甲苯和二甲苯中一种或多种；
优选地，所述卤代芳香烃为氯苯和/或溴苯。
9.根据权利要求4所述的方法，其中，所述反应器(1)中的反应条件包括：共聚反应时间为5-10h，优选为3-6h；
优选地，反应温度为50-100℃，反应压力为0.2-2MPa；
优选地，反应温度为70-90℃，反应压力为0.5-1MPa。
10.根据权利要求4-8中任意一项所述的方法，其中，所述搅拌部件(205)的转速为5-100rpm。
11.根据权利要求4-8中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括将所述液相产物进行固液分离；
优选地，所述固液分离的方式为离心。
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