CN111234059A

CN111234059A - 一种聚合物溶液的处理方法

Info

Publication number: CN111234059A
Application number: CN202010188897.0A
Authority: CN
Inventors: 杨建春; 汪帆; 朱荣欣
Original assignee: Beijing Nuowei New Material Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Nuowei New Material Technology Co ltd
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-06-05

Abstract

本发明公开了一种聚合物溶液的处理方法。包括如下步骤：(1)将水析凝聚阶段中排出的有机溶剂与水的混合蒸汽和聚合物溶液接触，得到聚合物浓度增加的溶液、和有机溶剂浓度增加的混合蒸汽；(2)将步骤(1)得到的所述聚合物浓度增加的溶液送入水析凝聚阶段，所述聚合物浓度增加的溶液与水蒸汽和热水接触，使聚合物以固体形式析出，有机溶剂与水的混合蒸汽返回步骤(1)。将凝聚釜顶有机溶剂和水混合蒸汽和聚合物溶液的直接混合，节省了水蒸汽用量，降低了废水排放量，节约了能源。

Description

一种聚合物溶液的处理方法

技术领域

本发明属于聚合物制备领域，具体涉及一种聚合物溶液的处理方法。

背景技术

溶液法聚合一般采用水析凝聚的方法分离聚合物和溶剂，并回收未反应的单体。含有大量溶剂和少量反应单体的反应溶液，喷入凝聚釜热水中，用蒸汽将溶剂汽化并带出釜外，聚合物溶液中的聚合物随着大量溶剂的汽化蒸出而逐步浓缩以至形成固态颗粒，同时其内部所含的溶剂逐渐向表面扩散，最后形成含溶剂较少，含水较多的多孔小颗粒。聚合物溶液的水析凝聚装置集中了溶剂的损失量的80％和能耗的50％，是聚合物生产过程中能耗、物耗最大的设备，是溶液法聚合物生产过程中节能降耗重点攻关的领域之一。

水析凝聚过程中水蒸汽的作用主要包括：(1)提供将胶液、凝聚热水升温到凝聚温度所需的显热；(2)提供胶液中烃类溶剂汽化潜热；(3)携带出凝聚釜内气相烃类。基于此，现有技术中主要采取提高单体浓度、增加聚合物溶液含胶量、降低凝聚时的水胶比、对聚合物溶液和循环热水系统保温等措施，从而降低凝聚时蒸汽消耗量以实现节能降耗的目的，但上述方法的节能潜力不大，亟待开发更有效的方法。

发明内容

本发明提供了一种聚合物溶液的处理方法，其包括如下步骤：

(1)将水析凝聚阶段中排出的有机溶剂与水的混合蒸汽和聚合物溶液接触，得到聚合物浓度增加的溶液、和有机溶剂浓度增加的混合蒸汽；

(2)对步骤(1)得到的所述聚合物浓度增加的溶液进行水析凝聚，得到的有机溶剂与水的混合蒸汽返回步骤(1)。

根据本发明，所述水析凝聚是将所述聚合物浓度增加的溶液与水蒸汽和/或热水接触，水使聚合物以固体形式析出，同时得到有机溶剂与水的混合蒸汽的过程。

根据本发明，步骤(1)中，所述聚合物为溶于烃类溶剂的聚合物，例如为顺丁橡胶(BR)、溶聚丁苯橡胶(SSBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)或其氢化产物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或其氢化产物、氢化丁腈橡胶、卤化丁基橡胶、聚异戊橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)等中的至少一种；优选为卤化丁基橡胶；示例性为溴化丁基橡胶或氯化丁基橡胶。其中，所述烃类溶剂具有如下文所述的含义。

根据本发明，步骤(1)中，所述聚合物溶液中含有有机溶剂，所述有机溶剂与水析凝聚阶段中排出的溶剂相同。例如，所述有机溶剂为烃类溶剂，比如为C5-C7烃，优选为戊烷、己烷、环己烷、庚烷中的至少一种，示例性为正己烷或环己烷。

根据本发明，步骤(1)中，所述混合蒸汽与聚合物溶液例如可在混合器中接触。其中，所述混合蒸汽的温度与其从水析凝聚阶段排出时的温度基本相同，例如温度为85-120℃，又如为90-110℃，示例性为85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃。其中，所述混合蒸汽的温度高于所述聚合物溶液的温度，例如高20-60℃，优选高30-50℃，示例性高20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、41℃、45℃、50℃。进一步地，所述混合蒸汽的压力为0.1-0.5MPa，例如0.2-0.4MPa，示例性为0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa。

根据本发明，步骤(1)中，所述聚合物溶液中聚合物的质量浓度为5-30wt％，例如为13-22wt％，示例性为10wt％、11wt％、13wt％、15wt％、17wt％、19wt％、20wt％、22wt％、24wt％、25wt％等。

根据本发明，步骤(1)中，所述聚合物浓度增加的溶液中，聚合物的质量浓度较初始值提高2-10wt％，例如提高3-7wt％，示例性提高2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、7wt％、9wt％、10wt％等。

根据本发明，步骤(2)中，所述水析凝聚阶段在凝聚釜中进行。

根据本发明，步骤(2)中，所述热水的温度为80-120℃，例如85-115℃，示例性为80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃。

根据本发明，步骤(2)中，所述水蒸汽可以为0.2-2.0MPa(优选0.3-1.0MPa，示例性为0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa等)的蒸汽。

根据本发明，步骤(2)中，析出的聚合物和水形成聚合物固体/水的混合物，经分离得到胶粒和水。其中，部分水返回凝聚釜作热水套用，部分水作为污水排放。进一步地，得到的胶粒经干燥后，用于制备成品聚合物。

根据本发明，所述聚合物溶液的处理方法包括如下步骤：

(1)将凝聚釜得到的含有水和有机溶剂的混合蒸汽送入聚合物溶液中，二者接触，得到聚合物浓度提高的溶液，以及有机溶剂浓度增加的混合蒸汽；

(2)将步骤(1)得到的聚合物浓度增加的溶液送入凝聚釜，所述聚合物浓度增加的溶液与水蒸汽和热水接触，聚合物以固体形式析出，固体聚合物和水形成聚合物固体/水的混合物，有机溶剂与水的混合蒸汽返回步骤(1)。

本发明的有益效果：

研究发现，溶液法聚合过程的水析凝聚过程中，在水与胶体的体积比固定，溶剂/干胶(质量比)不变的条件下，水析凝聚过程的显热和潜热可视为一定值，减少从釜中携带出气相溶剂的蒸汽耗量是凝聚节能的关键。本发明提供了一种溶液聚合法中聚合物溶液的处理方法，所述方法将凝聚釜顶排出的有机溶剂和水的混合蒸汽和聚合阶段得到的聚合物溶液直接混合，聚合物溶液浓度和温度得到提高，混合后有机溶剂和水的混合蒸汽温度降低，携带出的水蒸汽量下降。从而有效减少了蒸汽消耗量，降低了废水排放量，节约了能源。

附图说明

图1为实施例1提供的聚合物溶液的处理流程图。

附图标记：1、聚合物溶液，2、混合器，3、有机溶剂和水的混合蒸汽II，4、聚合物浓度增加的溶液，5、水蒸汽，6、热水，7、凝聚釜，8、有机溶剂和水的混合蒸汽I，9、胶粒水。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。

实施例1

如图1所示，聚合物溶液1中含有机溶剂、聚合物、以及任选未反应的单体等，和来自凝聚釜上部的有机溶剂和水的混合蒸汽I 8在混合器2中接触，聚合物溶液中的部分有机溶剂受热蒸发，混合蒸汽I 8中部分水蒸汽凝结，得到聚合物浓度增加的溶液4，和有机溶剂含量提高的有机溶剂和水的混合蒸汽II 3，混合蒸汽II 3去分离回收有机溶剂和水。聚合物浓度增加的溶液4进入凝聚釜7，和水蒸汽5以及热水6混合，有机溶剂受热挥发，有机溶剂气体和水的混合蒸汽I 8自凝聚釜上部出(去混合器2)，聚合物以固体形式析出，和水相混合为胶粒水(即聚合物固体/水的混合物)9，胶粒水自凝聚釜7下部出，去分离聚合物和水相，水相部分返回凝聚釜作热水套用，部分做废水外排。

该处理方法适用于能够在烃类溶剂中溶解的聚合物的处理，聚合物可以选自顺丁橡胶(BR)、溶聚丁苯橡胶(SSBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)或其氢化产物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或其氢化产物、氢化丁腈橡胶、溴化丁基橡胶、氯化丁基橡胶、聚异戊橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)等。

具体地，采用图1所示的处理流程处理溴化丁基橡胶溶液。25000kg/h溴化丁基橡胶的正己烷溶液，溶液温度为55℃，溴化丁基橡胶的浓度为17wt％，和来自凝聚釜顶部0.2MPa，96℃的正己烷和水的混合蒸汽约16900kg/h在混合器中混合，混合蒸汽中正己烷占85wt％。

混合器分离气相得到20910kg/h的正己烷和水的混合蒸汽，其中含正己烷93wt％，水7wt％，混合蒸汽去分离回收分离正己烷和水；混合器下部得到81℃溴化丁基橡胶的正己烷溶液和水的混合物，其中水约1140kg/h，溴化丁基橡胶的正己烷溶液中溴化丁基橡胶的浓度约为21wt％。

溴化丁基橡胶的正己烷溶液和水不分离，即混合物直接进入凝聚釜和0.8MPa水蒸汽、95℃热水接触，凝聚釜温度控制在96℃。溴化丁基橡胶以胶形式粒析出，和水相混合为溴化丁基橡胶胶粒水；凝聚釜上部排出的0.2MPa、96℃的正己烷和水的混合蒸汽，送去混合器和溴化丁基橡胶正己烷溶液混合。

整个处理过程中0.8MPa水蒸汽的消耗量为5.6t/h。污水排放量为4.8t/h。

对比例1

丁基橡胶的正己烷溶液和溴素接触反应，得到的溴化丁基橡胶反应溶液，加入反应终止剂氢氧化钠溶液后得到溴化丁基橡胶胶液，胶液中溴化丁基橡胶的浓度为17wt％，温度为55℃，流量为25000kg/h，进入凝聚釜，和95℃热水、以及0.8MPa水蒸汽接触，凝聚釜温度控制在96℃，聚合物以固体形式析出，与水形成胶粒水。0.2MPa正己烷和水的混合蒸汽从凝聚釜顶出，混合蒸汽温度为96℃，其中含正己烷85wt％，水15wt％，去分离回收正己烷。塔釜胶粒水去过滤分离胶粒和水，分出的胶粒去进一步干燥制备溴化丁基橡胶成品，分出的水部分返回凝聚釜，部分作为污水排放。

整个处理过程中0.8MPa水蒸汽消耗量为7.4t/h。污水排放量为6.7t/h。

通过对比例可见，溴化丁基橡胶凝聚釜得到的96℃正己烷和水的混合蒸汽，同反应阶段得到的温度较低的溴化丁基橡胶溶液混合后，溴化丁基橡胶溶液浓度和温度得到提高，混合后正己烷和水混合蒸汽温度降低，携带出的水蒸汽量下降。降低了蒸汽消耗量，减少了废水排放量。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种聚合物溶液的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物为溶于烃类溶剂的的聚合物，优选为顺丁橡胶、溶聚丁苯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或其氢化产物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或其氢化产物、氢化丁腈橡胶、卤化丁基橡胶、聚异戊橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的处理方法，所述水析凝聚是将所述聚合物浓度增加的溶液与水蒸汽和/或热水接触，水使聚合物以固体形式析出，同时得到有机溶剂与水的混合蒸汽的过程。

4.根据权利要求1-3任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物溶液中含有有机溶剂，所述有机溶剂与水析凝聚阶段中排出的溶剂相同；

优选地，所述有机溶剂为烃类溶剂，比如为C5-C7烃。

5.根据权利要求1-4任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合蒸汽的温度与其从水析凝聚阶段排出时的温度基本相同，优选温度为85-120℃；

优选地，所述混合蒸汽的温度高于所述聚合物溶液的温度，优选高20-60℃；

优选地，所述混合蒸汽的压力为0.1-0.5MPa。

6.根据权利要求1-5任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物溶液中聚合物的质量浓度为5-30wt％；

优选地，所述聚合物浓度增加的溶液中，聚合物的质量浓度较初始值提高2-10wt％。

7.根据权利要求1-6任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水析凝聚阶段在凝聚釜中进行。

8.根据权利要求1-7任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述热水的温度为80-120℃。

9.根据权利要求1-8任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水蒸汽为0.2-2.0MPa的蒸汽。

10.根据权利要求1-9任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，析出的聚合物和水形成聚合物固体/水的混合物，经分离得到胶粒和水。