CN113600113A - 中分子聚异丁烯分子量分布改进系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚异丁烯生产应用技术领域，具体为一种中分子聚异丁烯分子量分布改进系统。包括原料深冷器、催化剂罐以及聚合反应釜，所述原料深冷器与聚合反应釜之间通过原料管连通设置，所述催化剂罐与聚合反应釜之间通过催化剂管连通设置，所述原料深冷器和催化剂罐之间还连通有均质泵，本发明通过均质泵的加入，有效提高原料与催化剂的结合，通过将传统的一路催化剂，设置成两路，有效提高了催化效果，同时，通过外循环换热器的设置，有效降低了聚合反应釜的反应温度，解决了因热量无法移走所导致的聚合物分子链短，小分子量产物较多，达不到要求的聚合度的要求，有效实现了聚异丁烯产品分子量分布在3.5以下。
Description
技术领域
本发明涉及聚异丁烯生产应用技术领域，具体为一种中分子聚异丁烯分子量分布改进系统。
背景技术
聚异丁烯(简称PIB)是一种无色、无味、无毒的粘稠或半固体物质，具有良好的耐热、耐氧、耐臭氧、耐化学品及耐侯、耐紫外线、耐酸、耐碱性能，其体积电阻率高，膨胀系数小，不含电介质有害物质，电绝缘性优良，裂解无残炭等特点，除广泛应用于润滑油添加剂、石油添加剂、腻子胶粘合剂、口香糖添加剂以及电绝缘材料外、还大量应用于橡胶等高聚物等领域，开发利用前景十分广阔。
一般来说，聚异丁烯分为低分子聚异丁烯、中分子聚异丁烯和高分子聚异丁烯。相对分子质量在350到3500之间的材料称低分子量聚异丁烯，相对分子质量在一万到十万之间为中分子量聚异丁烯，相对分子质量在十万至一千万之间的为高分子量聚异丁烯。相对分子质量在三万以下的产品通常呈液态，相对分子质量较高的材料则呈固态。我国生产商只可生产低中分子量产品，高分子量产品还不能生产。
聚异丁烯生产的关键技术是聚合的催化体系，常见的有铝系和硼系。分子量分布是反映中分子量聚异丁烯产品的主要质量指标，分布越窄越好，目前、世界聚异丁烯生产的领头羊是德国巴斯夫，其聚异丁烯产品分子量分布在3.5以下，而国内聚异丁烯的分子量分布大于3.5，产品无法打入国际高端应用市场，制约着国内聚异丁烯产业的进一步发展。为此，如何有效的利用聚合的催化体系，使其更好的应用在聚异丁烯的生产中，使聚异丁烯产品分子量分布在3.5以下。
发明内容
本发明针对上述的中分子聚异丁烯生产所存在的技术问题，提出一种设计合理、操作方便且能够有效控制聚异丁烯产品分子量分布在3.5以下的中分子聚异丁烯分子量分布改进系统。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种中分子聚异丁烯分子量分布改进系统，包括原料深冷器、催化剂罐以及聚合反应釜，所述原料深冷器与聚合反应釜之间通过原料管连通设置，所述催化剂罐与聚合反应釜之间通过催化剂管连通设置，所述原料深冷器和催化剂罐之间还连通有均质泵，所述均质泵的出口端与聚合反应釜之间连通设置，所述聚合反应釜为带换热夹层的聚合反应釜，所述聚合反应釜的的进料管和出料管还循环连通有外循环换热器，所述聚合反应釜的换热夹层内以及外循环换热器内填充有液氨。
作为优选，所述催化剂管设置在外循环换热器和进料管之间。
作为优选，所述均质泵包括泵体以及设置在泵体内对偶咬合的定子盘和转子盘，所述定子盘包括定子盘体以及设置在定子盘体一面的剪切凸块，所述剪切凸块呈环状均匀分布在定子盘体上，所述定子盘体上设置有三层间隔设置的剪切凸块，三层剪切凸块由刀具从定子盘体的外侧向内呈S型走刀方向切削而成，所述转子盘包括转子盘体以及设置在转子盘体上分散凸块，所述分散凸块呈环状均匀分布在转子盘体上，所述转子盘体上设置有三层间隔设置的分散凸块，三层分散凸块由刀具从转子盘体的外侧向内呈S型走刀方向切削而成。
作为优选，所述剪切凸块和分散凸块的相对面均设置有锯齿。
作为优选，同层相邻的剪切凸块和分散凸块的相对面均设置有锯齿。
作为优选，所述泵体内设置有三组对偶咬合的定子盘和转子盘。
作为优选，所述聚合反应釜包括釜体以及设置在釜体外的夹套，所述夹套与釜体之间形成换热夹层，所述釜体的外壁上设置有环形凹槽，所述环形凹槽上下间隔设置在釜体上。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明提供一种中分子聚异丁烯分子量分布改进系统，通过均质泵的加入，有效提高原料与催化剂的结合，通过将传统的一路催化剂，设置成两路，有效提高了催化效果，同时，通过外循环换热器的设置，有效降低了聚合反应釜的反应温度，解决了因热量无法移走所导致的聚合物分子链短，小分子量产物较多，达不到要求的聚合度的要求，有效实现了聚异丁烯产品分子量分布在3.5以下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的中分子聚异丁烯分子量分布改进系统的结构示意图；
图2为实施例1提供的均质泵的结构示意图；
图3为实施例1提供的定子盘和转子盘之间的爆炸图；
图4为实施例1提供的剪切凸块的结构示意图；
图5为实施例1提供的聚合反应釜的结构示意图；
以上各图中，1、原料深冷器；2、催化剂罐；3、聚合反应釜；31、釜体；32、夹套；33、进料管；34、出料管；35、环形凹槽；4、原料管；5、催化剂管；6、均质泵；61、泵体；62、定子盘；621、定子盘体；622、剪切凸块；623、锯齿；63、转子盘；631、转子盘体；632、分散凸块；7、外循环换热器。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，如图1～图5所示，本实施例旨在提供一种中分子聚异丁烯分子量分布改进系统，使生产得到的中分子聚异丁烯分子量分布在3.5以下，为此，本实施例从三个角度来对现有的技术进行改进：1、正如背景系统所说的那样，聚异丁烯生产的关键技术是聚合的催化体系，为此，需要提高催化剂的活性和选择性，以达到控制分子量分布的目的；2、使催化剂和原料混合液混合更均匀，又辅助催化剂的催化作用；3、异丁烯聚合属于阳离子聚合反应，其特点是聚合速度快且瞬间释放大量反应热。而聚合反应需要在低温下进行，若不能迅速移走热量，则会出现聚合物分子链短，小分子量产物较多，达不到要求的聚合度，甚至聚合反应不能完成，还可能造成热量积聚，发生爆聚。是否有效的移走反应热，是生产低分子量分布聚异丁烯的必要控制手段。
为此，本实施例提供的包括原料深冷器1、催化剂罐2以及聚合反应釜3，原料深冷器1与聚合反应釜3之间通过原料管4连通设置，催化剂罐2与聚合反应釜3之间通过催化剂管5连通设置，以上结构为现有聚异丁烯生产的常见结构，为此，在本实施例中，不加详细描述。
为了达到原料和催化剂充分混合的目的，在原料深冷器1和催化剂罐2之间还连通有均质泵6，均质泵6的出口端与聚合反应釜3之间连通设置。均质泵6由于转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，使物料在转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，形成粒径较大的但粒径分布范围较窄的悬浮液(固/液)，乳液(液体/液体)和泡沫(气体/液体)，从而使不相溶的固相、液相、气相，瞬间均匀精细的分散乳化，混合液的稳定性好，最终得到稳定的高品质产品，利用均质泵6将部分催化剂和原料进行混合，使其混合更均匀，又辅助催化剂的催化作用，而均质泵6的设置，则不影响传统催化剂管5的使用，这样，将一路催化剂的进入，改为均质泵6进入和传统催化剂管5的两路进入，试验证明，其催化效果更佳。
同时，为了移走聚合反应过程中的热量，聚合反应釜3为带换热夹层的聚合反应釜3，这样，利用夹层进行换热，有效移走聚合反应釜3的热量，为此，更进一步的方便热量的移走，在聚合反应釜3的进料管33和出料管34与外循环换热器7形成循环连通，利用外循环换热器7进一步实现降温，这样，利用换热夹层和外循环换热器7的配合设置，实现了内外移热，进一步降低聚合反应产生的温度，确保低分量。
同时，在聚合反应釜3的换热夹层内和外循环换热器7填充有液氨。液氨沸点特别低,常温就能蒸发,这样，利用液氨能够实现快速的吸热，进而实现快速降温的目的。
另外，为了使传统催化剂管5内的催化剂在一定程度上，除了聚合反应釜3自带的搅拌混合以外，在本实施例中，将催化剂管5与外循环换热器7的循环管路连通且催化剂管5设置在外循环换热器7换热后需要进入到聚合反应釜3的位置处，有效实现了低温状态下的催化作用，提高了催化剂的活性和选择性，进而确保了催化效果。
考虑到均质泵6主要是利用转子和定子的配合，实现剪切，从而将物料均匀的混合，为此，在本实施例中，均质泵6包括泵体61以及设置在泵体61内对偶咬合的定子盘62和转子盘63，定子盘62包括定子盘体621以及设置在定子盘体621一面的剪切凸块622，剪切凸块622呈环状均匀分布在定子盘体621上，定子盘体621上设置有三层间隔设置的剪切凸块622，以上结构为现有均质泵6的常见结构，和传统的剪切凸块622的设置不同的是，在本实施例中，三层剪切凸块622由刀具从定子盘体621的外侧向内呈S型走刀方向切削而成，传统的加工中，是使用刀具从中心向外发散的切削，其是直线切割，这样，层与层之间的剪切凸块622没有交错，S型走刀方向则能够使三层等剪切凸块622的形状各不相同，这样，在转子盘63转动的时候，所形成的剪切位置更多，所得到的物料混合的更为均匀。
为了进一步提高剪切的均匀效果，本实施例提供的转子盘63包括转子盘体631以及设置在转子盘体631上分散凸块632，分散凸块632呈环状均匀分布在转子盘体631上，转子盘体631上设置有三层间隔设置的分散凸块632，三层分散凸块632由刀具从转子盘体631的外侧向内呈S型走刀方向切削而成。这样，所形成的剪切点更多，更进一步提高混合效果。
为了产生更多的剪切点，在本实施例中，剪切凸块622和分散凸块632的相对面均设置有锯齿623。同时，同层相邻的剪切凸块622和分散凸块632的相对面均设置有锯齿623。这样，可以增多剪切点，而同层相邻的剪切凸块622和分散凸块632则可以利用转动产生的离心碰撞，进一步形成剪切，从而使混合效果更为的优异。
同样，为了更进一步提高混合效果，泵体61内设置有三组对偶咬合的定子盘62和转子盘63。
为了进一步降低聚合反应釜3的温度，在本实施例，还对聚合反应釜3的结构进行改进，具体的说，聚合反应釜3包括釜体31以及设置在釜体31外的夹套32，夹套32与釜体31之间形成换热夹层，在釜体31的外壁上设置有环形凹槽35，从釜体31的内侧来看，就是凸起，环形凹槽35上下间隔设置在釜体31上。这样设置的目的，能够增加换热面积，从而更好的移走热量，确保反应时所需的温度。
经过多次试验，通过上述中分子聚异丁烯分子量分布改进系统得到的中分子聚异丁烯分布在3.5以下，最低的分布在2.9，满足需要。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种中分子聚异丁烯分子量分布改进系统，包括原料深冷器、催化剂罐以及聚合反应釜，所述原料深冷器与聚合反应釜之间通过原料管连通设置，所述催化剂罐与聚合反应釜之间通过催化剂管连通设置，其特征在于，所述原料深冷器和催化剂罐之间还连通有均质泵，所述均质泵的出口端与聚合反应釜之间连通设置，所述聚合反应釜为带换热夹层的聚合反应釜，所述聚合反应釜的的进料管和出料管还循环连通有外循环换热器，所述聚合反应釜的换热夹层内以及外循环换热器内填充有液氨。
2.根据权利要求1所述的中分子聚异丁烯分子量分布改进系统，其特征在于，所述催化剂管设置在外循环换热器和进料管之间。
3.根据权利要求2所述的中分子聚异丁烯分子量分布改进系统，其特征在于，所述均质泵包括泵体以及设置在泵体内对偶咬合的定子盘和转子盘，所述定子盘包括定子盘体以及设置在定子盘体一面的剪切凸块，所述剪切凸块呈环状均匀分布在定子盘体上，所述定子盘体上设置有三层间隔设置的剪切凸块，三层剪切凸块由刀具从定子盘体的外侧向内呈S型走刀方向切削而成，所述转子盘包括转子盘体以及设置在转子盘体上分散凸块，所述分散凸块呈环状均匀分布在转子盘体上，所述转子盘体上设置有三层间隔设置的分散凸块，三层分散凸块由刀具从转子盘体的外侧向内呈S型走刀方向切削而成。
4.根据权利要求3所述的中分子聚异丁烯分子量分布改进系统，其特征在于，所述剪切凸块和分散凸块的相对面均设置有锯齿。
5.根据权利要求4所述的中分子聚异丁烯分子量分布改进系统，其特征在于，同层相邻的剪切凸块和分散凸块的相对面均设置有锯齿。
6.根据权利要求5所述的中分子聚异丁烯分子量分布改进系统，其特征在于，所述泵体内设置有三组对偶咬合的定子盘和转子盘。
7.根据权利要求1或6所述的中分子聚异丁烯分子量分布改进系统，其特征在于，所述聚合反应釜包括釜体以及设置在釜体外的夹套，所述夹套与釜体之间形成换热夹层，所述釜体的外壁上设置有环形凹槽，所述环形凹槽上下间隔设置在釜体上。
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- 2021-08-02 CN CN202110881941.0A patent/CN113600113A/zh active Pending
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