一种用于烯烃配位聚合的微反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于烯烃配位聚合的微反应器，包括进料模块、主反应模块、温度控制模块和出料模块；所述进料模块连接主反应模块，所述主反应模块连接出料模块；所述温度控制模块连接主反应模块，所述温度控制模块用于控制主反应模块的温度。本实用新型专利技术解决了聚合反应停留时间的问题，使催化剂发挥更大效率，聚合反应更加彻底；同时，确保了反应流道中烯烃单体浓度趋向于均一，有效控制聚合物分子量及其分布；此外，可单独控温的并联或串联主反应模块，可同时制备多种具有不同分子量及其分布的聚合物，实现聚合的高通量化。该烯烃配位聚合的微反应器适合连续生产，可进行多种聚烯烃的制备。

A microreactor for coordination polymerization of olefins

【技术实现步骤摘要】
一种用于烯烃配位聚合的微反应器
本技术属于反应器
，具体地，涉及一种用于烯烃配位聚合的微反应器。
技术介绍
微反应器已经被大量应用于精细化学品、生物医药和纳米材料制备，并实现了工业应用。其在几十微米到几千微米尺度上控制流动、传递和反应过程，具有极高的混合、传热、传质效率，微反应器内传热/传质系数较传统化工设备大1～3个数量级，特别适合于快速反应、高放热反应等，如聚合反应。针对烯烃的配位聚合对聚合反应条件要求苛刻的问题，微反应器体系的环境相对封闭，容易实现高要求的反应条件，并且其混合空间小，能够快速混合单体和催化剂，控制反应局部环境的均匀性。针对烯烃的配位聚合过程剧烈放热，易暴聚问题，微反应器通常所使用的金属反应管道壁面可以使散热更容易。此外，针对工业上烯烃配位聚合压力一般较高，烯烃单体易燃易爆问题，微反应器通过调节管道壁厚更容易实现高等级耐压。采用多个微反应器并联，一个反应器出问题，可以隔离处理，不会造成更大的损失。目前，能够应用于烯烃配位聚合的微反应器只有Dow化学公司的研究人员于2002年报道的管式微反应器(CANielsen,etal.Anal.Chem.2002,74,3112；DBeigzadeh,etal.Chem.Eng.Technol.2007,30,1088)。但是，该微反应器设计简单，在实际应用于烯烃配位聚合时存在以下问题：1)在确定反应管长的情况下，其停留时间只能通过进料泵控制，而进料泵在低流速下精确度会下降；2)由于聚合物溶液存在一定粘度，尤其是制备高分子量聚合物时，随着反应管长的增加，体系内压力上升，这对设备就提出了很大的要求；3)在微反应器允许的进料条件下，烯烃单体随着反应管道延长被不断消耗，浓度呈梯度降低，造成聚合增长反应速率降低，导致聚合产物分子量分布变宽，虽然可通过调控气体单体进料量和溶剂进料量，以及反应器出口阀，使反应器内同时存在气液两相，但采用此方式会造成反应器进料控制难度大的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种用于烯烃配位聚合的微反应器。本技术提供如下技术方案：一种用于烯烃配位聚合的微反应器，包括进料模块、主反应模块、温度控制模块、出料模块；所述进料模块连接主反应模块，所述主反应模块连接出料模块；所述温度控制模块连接主反应模块，所述温度控制模块用于控制主反应模块的温度；所述进料模块包括分流器、分流流道；所述分流器、分流流道的设置可以实现多点进料；所述主反应模块包括多通阀；所述多通阀的设置可以实现多阶段出料。根据本技术的实施方案，所述主反应模块的数量选自一个或两个以上；优选地，当主反应模块的数量为两个以上时，主反应模块之间的连接方式可以为串联或并联。根据本技术的实施方案，所述微反应器任选地包括或不包括过渡装置；根据本技术的实施方案，所述主反应模块间的并联由进料模块的分流实现；所述主反应模块间的串联由过渡装置实现。根据本技术的实施方案，所述进料模块、主反应模块、温度控制模块、出料模块的数量可以相同或不同，彼此独立地选自一个或两个以上。根据本技术的实施方案，所述多个主反应模块对应一个或多个温度控制模块。根据本技术的实施方案，所述分流器的两侧分别连接进料口和出料口；所述进料口的数量可以为1个；所述出料口的数量可以为1个以上，例如2个以上；优选地，所述分流器为均流器；优选地，所述均流器可以为网状结构或圆孔布局。根据本技术的实施方案，所述分流器出料口与分流流道相连；优选地，所述出料口与各分流流道之间设置紧固件；所述紧固件连接分流器出料口与各分流流道。根据本技术的实施方案，所述分流流道的数量可以为一条、两条或更多条；例如，进料模块输送烯烃单体流体进料时，分流流道的数量可以为两条以上；例如，当进料模块输送其他流体进料时，分流流道的数量可以为一条以上；优选地，所述分流流道中可以设置有单向阀和/或截止阀。根据本技术的实施方案，所述进料模块可以输送气体单体流体或液体单体流体进料；优选地，所述气体单体流体的进料模块还包括过滤器、质量流量计；液体单体流体的进料模块还包括过滤器、高压恒流泵。根据本技术的实施方案，所述主反应模块还包括微混合器、主反应流道；优选地，所述微混合器可以为T型；优选地，所述微混合器的数量可以为一个、两个或更多个，优选为两个或更多个；优选地，所述微混合器分布于主反应流道中；优选地，当所述微混合器的数量为两个以上时，所述微混合器等距离分布于主反应流道中；优选地，所述多通阀的数量可以为一个、两个或更多个，优选为两个或更多个；优选地，所述多通阀设置在主反应流道中的微混合器前；优选地，所述多通阀可以为三通阀，三通阀的两端连接主反应流道，另一端经管道与其它的三通阀相连接。根据本技术的实施方案，由所述分流流道流出的流体经微混合器与主反应流道中的流体混合后，进入主反应流道。根据本技术的实施方案，所述过渡装置包括接收容器、恒流泵和单向阀；优选地，所述过渡装置的进料端与主反应模块的多通阀出料口相连，过渡装置的出料端与另一主反应模块的微混合器相连。根据本技术的实施方案，所述温度控制模块包括恒温保温箱和冷热循环机组件；所述主反应模块放置在恒温保温箱内。根据本技术的实施方案，所述出料模块包括压力控制器和接料装置；所述压力控制器用于控制反应流道中压力，优选背压阀；所述压力控制器的一端与主反应模块的多通阀连接，压力控制器的另一端与接料装置连接。根据本技术的实施方案，主反应流道及各连接管道的横截面为圆形，管壁均匀；优选地，单个主反应模块的管长可以为0.5～30m，例如6m、8m、12m；外径可以为0.5～10mm，例如1.59mm、3.18mm；内径可以为0.2～8mm，例如0.59mm、2mm。根据本技术的实施方案，所述主反应流道的管路材质可以为不锈钢、玻璃、石英、PTFE、ETFE、PEEK中的至少一种。本技术的有益效果：1、本技术用于烯烃配位聚合的微反应器实现了主反应模块的串并联，解决了现有技术中聚合反应停留时间的问题，使催化剂发挥更大效率，聚合反应更加彻底。2、本技术采用可单独控温的并联或串联主反应模块，可同时制备多种具有不同分子量及其分布的聚合物，实现聚合的高通量化。本技术适合连续生产，放大效应小，将实验室级别的反应通道经过组件复制，彼此并行即可形成工业级的反应器。3、本技术的进料模块可实现多点进料，其分流器装置构造巧妙，改变支流数量及与主反应流道的连接位置，可及时有效调控主反应流道烯烃单体浓度，解决了现有技术中的烯烃单体浓度随反应管道长度而降低的问题，使主反应流道中的单体浓度保持在一定值，有利于控制聚合产物分子结构及分子量。4、本技术灵活采用多阶段出料模块，通过简单的开启关闭相应阀门，实现对聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于烯烃配位聚合的微反应器，其特征在于，所述微反应器包括进料模块、主反应模块、温度控制模块、出料模块；/n所述进料模块连接主反应模块，所述主反应模块连接出料模块；所述温度控制模块连接主反应模块，所述温度控制模块用于控制主反应模块的温度；/n所述进料模块包括分流器、分流流道，所述分流器、分流流道实现多点进料；/n所述主反应模块包括多通阀，所述多通阀实现多阶段出料。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于烯烃配位聚合的微反应器，其特征在于，所述微反应器包括进料模块、主反应模块、温度控制模块、出料模块；
所述进料模块连接主反应模块，所述主反应模块连接出料模块；所述温度控制模块连接主反应模块，所述温度控制模块用于控制主反应模块的温度；
所述进料模块包括分流器、分流流道，所述分流器、分流流道实现多点进料；
所述主反应模块包括多通阀，所述多通阀实现多阶段出料。


2.根据权利要求1所述的微反应器，其特征在于，所述主反应模块的数量选自一个或两个以上；
当主反应模块的数量为两个以上时，主反应模块之间的连接方式为串联或并联；
所述微反应器任选地包括或不包括过渡装置；
所述主反应模块间的并联由进料模块的分流实现；所述主反应模块间的串联由过渡装置实现。


3.根据权利要求1所述的微反应器，其特征在于，所述进料模块、主反应模块、温度控制模块、出料模块的数量相同或不同，彼此独立地选自一个或两个以上；
多个主反应模块对应一个或多个温度控制模块；
所述分流器的两侧分别连接进料口和出料口；所述进料口的数量为1个；所述出料口的数量为1个以上；
所述分流器出料口与分流流道相连；所述出料口与各分流流道之间设置紧固件；所述紧固件连接分流器出料口与各分流流道。


4.根据权利要求3所述的微反应器，其特征在于，所述分流流道的数量为一条、两条或更多条；
所述分流流道中设置有单向阀和/或截止阀；
所述进料模块输送气体单体流体或液体单体流体进料；所述气体单体流体的进料模块还包括过滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李化毅，刘卫卫，李倩，胡友良，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11