CN113980182A - 采用均相液体催化剂生产聚合物的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及树脂聚合生产技术领域，是一种采用均相液体催化剂生产聚合物的方法及装置，前者是将二氯乙烷和二甲苯混合后，与固相三氯化铝搅拌混合，得到液相催化剂，再将间戊二烯、单烯烃和循环溶剂混合得到第二混合液，与液相催化剂混合搅拌反应，得到反应混合液，从聚合反应器底部抽出部分反应混合液输送至循环液冷却器内冷却，反应混合液再返回至聚合反应器内继续进行聚合反应，得到聚合反应产物，后者包括催化剂配置釜、水封罐、催化剂计量罐、进料混合罐、循环液冷却器和聚合反应器。本发明使得生产中催化剂的耗量更低、物料损耗更小，而且使得聚合反应更加均匀，反应釜温度和压力更加平稳，既节约了成本，得到的产品质量更稳定。

Description

采用均相液体催化剂生产聚合物的方法及装置

技术领域

本发明涉及树脂聚合生产技术领域，是一种采用均相液体催化剂生产聚合物的方法及装置。

背景技术

目前国内聚合反应产物、C5/C9共聚石油树脂生产主要采用固体催化剂聚合的工艺路线，生产的产品具有色泽浅、耐热、耐候性好、软化点适中和极性相溶性好等优点，但是，催化剂体系均采用固体催化剂的加注方式，这种加注方式不连续造成反应不均衡，同批次的产品出现质量波动，且氮气从反应釜排出过程中会带出C5原料，造成原料损失，影响收率。聚合反应多数采用夹套撤热，撤热不稳定，容易导致飞温和压力波动，影响产品质量。

发明内容

本发明提供了一种采用均相液体催化剂生产聚合物的方法及装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决石油树脂现有存在催化剂加注方式不连续造成反应不均衡，以及聚合反应中热量不稳定撤出时温度和压力波动过大而引起质量的波动的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种采用均相液体催化剂生产聚合物的方法，按照下述步骤进行：第一步，将所需量的二氯乙烷和二甲苯分别输送至催化剂配置釜内进行搅拌混合，得到第一混合液；第二步，在38℃至42℃条件下，将所需量的固相三氯化铝在催化剂配置釜顶部通过氮气吹入催化剂配置釜内，与第一混合液进行搅拌混合，得到液相催化剂，其中，固相三氯化铝、二氯乙烷、二甲苯的加入重量比为1至3：2至5：0.5至2；第三步，根据不同牌号树脂的配方，先将所需量的间戊二烯、单烯烃和循环溶剂加入至进料混合罐内混合得到第二混合液，再将第二混合液与所需量的液相催化剂送至聚合反应器中进行混合搅拌，发生聚合反应，得到反应混合液；第四步，从聚合反应器底部抽出部分反应混合液输送至循环液冷却器内，用循环冷却水将反应混合液冷却至温度为38℃至40℃后，反应混合液再返回至聚合反应器内，与原有的反应混合液混合，继续进行聚合反应2h至4h，得到聚合物。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述第三步和第四步中，聚合反应的条件为反应压力0.1MPa至0.5 MPa，反应温度50℃至80℃。

上述循环溶剂为戊烷溶剂。

上述单烯烃纯度不低于67Wt%。

上述间戊二烯纯度不低于45Wt%。

上述循环液冷却器内的冷却介质为25℃至30℃的循环水。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种实施采用均相液体催化剂生产聚合物的方法的装置，包括催化剂配置釜、水封罐、催化剂计量罐、进料混合罐、循环液冷却器和聚合反应器，催化剂配置釜顶部第一进料口固定连通有二氯乙烷入料管线，催化剂配置釜顶部第二进料口固定连通有二甲苯入料管线，催化剂配置釜顶部第三进料口固定连通有氮气管线，催化剂配置釜顶部出气口与水封罐顶部进气口之间固定连通有气体排入水封管线，水封罐上部进液口固定连通有液碱管线，水封罐底部出液口固定连通有排液管线，催化剂配置釜底部出料口与催化剂计量罐顶部进料口之间固定连通有催化剂称量管线，催化剂计量罐底部出料口与聚合反应器顶部进料口之间固定连通有催化剂入料管线，催化剂入料管线上固定安装有称量流量计，进料混合罐顶部进料口固定连通单烯烃管线，单烯烃管线上固定连通有间戊二烯管线，间戊二烯管线与进料混合罐之间的单烯烃管线上固定连通有循环溶剂管线，进料混合罐顶部出料口与聚合反应器上部进料口之间固定连通有混合原料管线，聚合反应器底部出料口固定连通有聚合物出料管线，聚合物出料管线与循环液冷却器进料口之间固定连通有反应混合液冷却管线，循环液冷却器出料口与聚合反应器中部进料口之间固定连通有反应混合液返回管线，聚合反应器下部设置有温度计，反应混合液返回管线上固定安装有第一温度调节阀，第一温度调节阀与聚合反应器之间的反应混合液返回管线和反应混合液冷却管线之间连通有旁通管线，旁通管线上固定安装有第二温度调节阀，第一温度调节阀、第二温度调节阀和温度计之间均设置有联锁。

下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述催化剂配置釜、催化剂计量罐和聚合反应器内均设置有搅拌器。

上述气体排入水封管线与催化剂配置釜顶部出气口之间固定连通有排气管线，催化剂称量管线与催化剂计量罐顶部进料口之间固定连通有催化剂返回管线。

上述在于催化剂返回管线与催化剂计量罐之间的催化剂入料管线上固定安装有催化剂循环泵，反应混合液冷却管线上固定安装有反应循环液泵。

本发明使得生产中催化剂的耗量更低、物料损耗更小，而且使得聚合反应更加均匀，反应釜温度和压力更加平稳，既节约了成本，得到的产品质量更稳定。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例8的工艺流程结构示意图。

附图中的编码分别为：1为催化剂配置釜，2为水封罐，3为催化剂计量罐，4为进料混合罐，5为循环液冷却器，6为聚合反应器，7为二氯乙烷入料管线，8为二甲苯入料管线，9为氮气管线，10为气体排入水封管线，11为液碱管线，12为排液管线，13为催化剂称量管线，14为催化剂入料管线，15为单烯烃管线，16为间戊二烯管线，17为循环溶剂管线，18为混合原料管线，19为聚合物出料管线，20为反应混合液冷却管线，21为反应混合液返回管线，22为排气管线，23为催化剂返回管线，24为催化剂循环泵，25为反应循环液泵，26为称量流量计,27为温度计，28为第一温度调节阀，29为第二温度调节阀，30为旁通管线，31为搅拌器。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品；本发明中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数；本发明中的溶液若没有特殊说明，均为溶剂为水的水溶液，例如，盐酸溶液即为盐酸水溶液；本发明中的常温、室温一般指15℃到25℃的温度，一般定义为25℃。

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1所示，该采用均相液体催化剂生产聚合物的方法，按照下述步骤进行：第一步，将所需量的二氯乙烷和二甲苯分别输送至催化剂配置釜1内进行搅拌混合，得到第一混合液；第二步，在38℃至42℃条件下，将所需量的固相三氯化铝在催化剂配置釜1顶部通过氮气吹入催化剂配置釜1内，与第一混合液进行搅拌混合，得到液相催化剂，其中，固相三氯化铝、二氯乙烷、二甲苯的加入重量比为1至3：2至5：0.5至2；第三步，根据不同牌号树脂的配方，先将所需量的间戊二烯、单烯烃和循环溶剂加入至进料混合罐4内混合得到第二混合液，再将第二混合液与所需量的液相催化剂送至聚合反应器6中进行混合搅拌，发生聚合反应，得到反应混合液；第四步，从聚合反应器6底部抽出部分反应混合液输送至循环液冷却器5内，用循环冷却水将反应混合液冷却至温度为38℃至40℃后，反应混合液再返回至聚合反应器6内，与原有的反应混合液混合，继续进行聚合反应2h至4h，得到聚合物。

本发明通过将原有的固体催化剂配置成均相液体催化剂，并经计量罐均匀连续稳定的注入到聚合反应釜中；同时，在聚合反应过程中采用器外循环液冷却器5进行强制连续循环撤热，有效地解决了反应热的控制问题。

本发明中，固相三氯化铝催化剂可由催化剂料桶运送至配置釜顶部，再通过氮气吹入配置釜内。

实施例2：如附图1所示，该采用均相液体催化剂生产聚合物的方法，按照下述步骤进行：第一步，将所需量的二氯乙烷和二甲苯分别输送至催化剂配置釜1内进行搅拌混合，得到第一混合液；第二步，在38℃或42℃条件下，将所需量的固相三氯化铝在催化剂配置釜1顶部通过氮气吹入催化剂配置釜1内，与第一混合液进行搅拌混合，得到液相催化剂，其中，固相三氯化铝、二氯乙烷、二甲苯的加入重量比为1或3：2或5：0.5或2；第三步，根据不同牌号树脂的配方，先将所需量的间戊二烯、单烯烃和循环溶剂加入至进料混合罐4内混合得到第二混合液，再将第二混合液与所需量的液相催化剂送至聚合反应器6中进行混合搅拌，发生聚合反应，得到反应混合液；第四步，从聚合反应器6底部抽出部分反应混合液输送至循环液冷却器5内，用循环冷却水将反应混合液冷却至温度为38℃或40℃后，反应混合液再返回至聚合反应器6内，与原有的反应混合液混合，继续进行聚合反应2h或4h，得到聚合物。

实施例3：作为上述实施例的优化，第三步和第四步中，聚合反应的条件为反应压力0.1MPa至0.5 MPa，反应温度50℃至80℃。

实施例4：作为上述实施例的优化，循环溶剂为戊烷溶剂。

实施例5：作为上述实施例的优化，单烯烃纯度不低于67Wt%。

实施例6：作为上述实施例的优化，间戊二烯纯度不低于45Wt%。

实施例7：作为上述实施例的优化，循环液冷却器5内的冷却介质为25℃至30℃的循环水。

原有的三氯化铝固体催化剂进料时，三氯化铝的加入量占总进料物料的0.6%至1.0％（重量比），物料损耗为300kg/h至1000kg/h；采用本发明液体三氯化铝进料后，三氯化铝的加入量占总进料物料的0.1%至0.5％（重量比），物料损耗为50kg/h至300kg/h。可见本发明既极大的降低了催化剂用量消耗，也减小生产中总的物料损耗，节约了生产成本。

本发明投用之前，该聚合反应时间为3小时至6小时，得到的产品色度（加德纳）为4至6，间戊二烯、单烯烃的转化率为85%至90%；本发明投用之后，该聚合反应时间为2小时至4小时，得到的产品色度（加德纳）为2至4，间戊二烯、单烯烃的转化率为90%至98%。可见，本发明一方面缩短了聚合反应时间，增加了日釜进料次数，也增加了年产能量，另一方面，产品色度明显更稳定，而且原料中双烯转化率得到了较大提高，大大降低设备投资和生产成本。

实施例8：如附图1所示，该实施采用均相液体催化剂生产聚合物的方法的装置，包括催化剂配置釜1、水封罐2、催化剂计量罐3、进料混合罐4、循环液冷却器5和聚合反应器6，催化剂配置釜1顶部第一进料口固定连通有二氯乙烷入料管线7，催化剂配置釜1顶部第二进料口固定连通有二甲苯入料管线8，催化剂配置釜1顶部第三进料口固定连通有氮气管线9，催化剂配置釜1顶部出气口与水封罐2顶部进气口之间固定连通有气体排入水封管线10，水封罐2上部进液口固定连通有液碱管线11，水封罐2底部出液口固定连通有排液管线12，催化剂配置釜1底部出料口与催化剂计量罐3顶部进料口之间固定连通有催化剂称量管线13，催化剂计量罐3底部出料口与聚合反应器6顶部进料口之间固定连通有催化剂入料管线14，催化剂入料管线14上固定安装有称量流量计26，进料混合罐4顶部进料口固定连通单烯烃管线15，单烯烃管线15上固定连通有间戊二烯管线16，间戊二烯管线16与进料混合罐4之间的单烯烃管线15上固定连通有循环溶剂管线17，进料混合罐4顶部出料口与聚合反应器6上部进料口之间固定连通有混合原料管线18，聚合反应器6底部出料口固定连通有聚合物出料管线19，聚合物出料管线19与循环液冷却器5进料口之间固定连通有反应混合液冷却管线20，循环液冷却器5出料口与聚合反应器6中部进料口之间固定连通有反应混合液返回管线21，聚合反应器6下部设置有温度计27，反应混合液返回管线21上固定安装有第一温度调节阀28，第一温度调节阀28与聚合反应器6之间的反应混合液返回管线21和反应混合液冷却管线20之间连通有旁通管线30，旁通管线30上固定安装有第二温度调节阀29，第一温度调节阀28、第二温度调节阀29和温度计27之间均设置有联锁。

本发明中，在聚合反应过程中采用循环液冷却器5将聚合反应器6内反应物料部分抽出进行强制连续循环撤热，而且通过温度计27与第一温度调节阀28、第二温度调节阀29之间的联锁，更利于控制聚合反应器6的温度和压力平稳。

实施例9：如附图1所示，作为上述实施例的优化，催化剂配置釜1、催化剂计量罐3和聚合反应器6内均设置有搅拌器31。

本发明中，催化剂配置釜1顶部采用氮封，内置玻璃钢衬里，操作温度可保持38℃至42℃，便于催化剂最充分混合。催化剂配置釜1、催化剂计量罐3内的搅拌器31可使液相催化剂充分混合，聚合反应器6内的搅拌器31还可防止聚合物热量聚集从而引起爆聚。

实施例10：如附图1所示，作为上述实施例的优化，气体排入水封管线10与催化剂配置釜1顶部出气口之间固定连通有排气管线22，催化剂称量管线13与催化剂计量罐3顶部进料口之间固定连通有催化剂返回管线23。

根据需要，催化剂配置釜1和催化剂计量罐3顶部产生的气体可正常排入水封罐2，利用水封保持压力稳定，事故工况下通过安全阀排放火炬系统，从而保证安全生产。

实施例11：如附图1所示，作为上述实施例的优化，催化剂返回管线23与催化剂计量罐3之间的催化剂入料管线14上固定安装有催化剂循环泵24，反应混合液冷却管线20上固定安装有反应循环液泵25。

本发明在实际生产中，实施采用均相液体催化剂生产聚合物的方法的装置中，可根据实际生产需要，在设备可管线上加装所需本领域公知的常规阀门、压力表、温度计和液位计，便于实施装置平稳运行。

综上所述，本发明使得生产中催化剂的耗量更低、物料损耗更小，而且使得聚合反应更加均匀，反应釜温度和压力更加平稳，既节约了成本，得到的产品质量更稳定。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (9)

1.一种采用均相液体催化剂生产聚合物的方法，其特征在于按照下述步骤进行：第一步，将所需量的二氯乙烷和二甲苯分别输送至催化剂配置釜内进行搅拌混合，得到第一混合液；第二步，在38℃至42℃条件下，将所需量的固相三氯化铝在催化剂配置釜顶部通过氮气吹入催化剂配置釜内，与第一混合液进行搅拌混合，得到液相催化剂，其中，固相三氯化铝、二氯乙烷、二甲苯的加入重量比为1至3：2至5：0.5至2；第三步，根据不同牌号树脂的配方，先将所需量的间戊二烯、单烯烃和循环溶剂加入至进料混合罐内混合得到第二混合液，再将第二混合液与所需量的液相催化剂送至聚合反应器中进行混合搅拌，发生聚合反应，得到反应混合液；第四步，从聚合反应器底部抽出部分反应混合液输送至循环液冷却器内，用循环冷却水将反应混合液冷却至温度为38℃至40℃后，反应混合液再返回至聚合反应器内，与原有的反应混合液混合，继续进行聚合反应2h至4h，得到聚合物。

2.根据权利要求1所述的采用均相液体催化剂生产聚合物的方法，其特征在于第三步和第四步中，聚合反应的条件为反应压力0.1MPa至0.5 MPa，反应温度50℃至80℃。

3.根据权利要求1或2所述的采用均相液体催化剂生产聚合物的方法，其特征在于循环溶剂为戊烷溶剂，单烯烃纯度不低于67Wt%，间戊二烯纯度不低于45Wt%。

4.根据权利要求1或2述的采用均相液体催化剂生产聚合物的方法，其特征在于循环液冷却器内的冷却介质为25℃至30℃的循环水。

5.根据权利要求3述的采用均相液体催化剂生产聚合物的方法，其特征在于循环液冷却器内的冷却介质为25℃至30℃的循环水。

6.一种实施根据权利要求1至5意一项所述采用均相液体催化剂生产聚合物的方法的装置，其特征在于包括催化剂配置釜、水封罐、催化剂计量罐、进料混合罐、循环液冷却器和聚合反应器，催化剂配置釜顶部第一进料口固定连通有二氯乙烷入料管线，催化剂配置釜顶部第二进料口固定连通有二甲苯入料管线，催化剂配置釜顶部第三进料口固定连通有氮气管线，催化剂配置釜顶部出气口与水封罐顶部进气口之间固定连通有气体排入水封管线，水封罐上部进液口固定连通有液碱管线，水封罐底部出液口固定连通有排液管线，催化剂配置釜底部出料口与催化剂计量罐顶部进料口之间固定连通有催化剂称量管线，催化剂计量罐底部出料口与聚合反应器顶部进料口之间固定连通有催化剂入料管线，催化剂入料管线上固定安装有称量流量计，进料混合罐顶部进料口固定连通单烯烃管线，单烯烃管线上固定连通有间戊二烯管线，间戊二烯管线与进料混合罐之间的单烯烃管线上固定连通有循环溶剂管线，进料混合罐顶部出料口与聚合反应器上部进料口之间固定连通有混合原料管线，聚合反应器底部出料口固定连通有聚合物出料管线，聚合物出料管线与循环液冷却器进料口之间固定连通有反应混合液冷却管线，循环液冷却器出料口与聚合反应器中部进料口之间固定连通有反应混合液返回管线，聚合反应器下部设置有温度计，反应混合液返回管线上固定安装有第一温度调节阀，第一温度调节阀与聚合反应器之间的反应混合液返回管线和反应混合液冷却管线之间连通有旁通管线，旁通管线上固定安装有第二温度调节阀，第一温度调节阀、第二温度调节阀和温度计之间均设置有联锁。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于催化剂配置釜、催化剂计量罐和聚合反应器内均设置有搅拌器。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于气体排入水封管线与催化剂配置釜顶部出气口之间固定连通有排气管线，催化剂称量管线与催化剂计量罐顶部进料口之间固定连通有催化剂返回管线。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于催化剂返回管线与催化剂计量罐之间的催化剂入料管线上固定安装有催化剂循环泵，反应混合液冷却管线上固定安装有反应循环液泵。

Images