一种制备橡胶的微界面强化反应系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种制备橡胶的微界面强化反应系统及方法。所述反应系统包括：混合罐和聚合反应器，所述混合罐上设置有气相原料进口以及混合原料出口，所述聚合反应器的侧壁开设有进料口，底部开设有出料口；所述混合原料出口连接有微界面发生器，所述微界面发生器与所述进料口连接；所述出料口连接闪蒸装置，所述闪蒸装置连接汽提塔，所述汽提塔的底部连接絮凝器槽，所述絮凝器槽的底部连接胶化粒槽，所述胶化粒槽底部出去连接干燥箱。本发明专利技术通过在聚合反应器的的侧壁连接微界面发生器，一方面增大了气相与液相物料之间的传质面积，气体利用率高，提高了反应效率，减少了能耗；另一方面气液相混合更均匀、得到的橡胶分子量聚合度更加均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种制备橡胶的微界面强化反应系统及方法
本专利技术涉及制备橡胶的
，具体而言，涉及一种制备橡胶的微界面强化反应系统及方法。
技术介绍
橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状，橡胶可分为天然橡胶与合成橡胶二种，天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成，合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。目前，橡胶生产工艺中通常采用搅拌床反应器、釜式反应器、管式反应器、塔式反应器等作为聚合反应器，然而其所提供的相界面积和传质系数有限，气体利用率低以致反应效率偏低，故反应性能较难获得突破性的提高，进而影响了反应的整体效率；另外，由于气液相之间混合不均匀、导致分子量的分布也不均匀，得到的橡胶的聚合度不高，影响了产品的质量。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种制备橡胶的微界面强化反应系统，该微界面强化反应系统通过在聚合反应器的的侧壁连接微界面发生器，一方面增大了气相与液相物料之间的传质面积，气体利用率高，提高了反应效率，减少了能耗；另一方面气液相混合更均匀、得到的橡胶分子量聚合度更加均匀，提高了产品质量。第二目的在于提供一种采用上述微界面强化反应系统制备橡胶的微界面强化反应方法，反应得到的橡胶质量好、收率高。为了实现本专利技术的上述目的，特采用了以下技术方案：本专利技术提出了一种制备橡胶的微界面强化反应系统，包括混合罐和聚合反应器，所述混合罐上设置有气相原料进口以及混合原料出口，所述聚合反应器的侧壁开设有进料口，底部开设有出料口；所述混合原料出口连接有微界面发生器，所述微界面发生器与所述进料口连接；所述出料口连接闪蒸装置以用于闪蒸分离聚合过程中未反应的原料和物料，所述闪蒸装置的顶部连接有冷凝器，所述闪蒸装置的底部设置有用于胶液排出的分离产物出口，所述分离产物出口连接汽提塔以用于将胶液转化为胶乳，所述胶乳从所述汽提塔的底部出去进入絮凝器槽以用于将胶乳转化为浆状物，所述浆状物从絮凝器槽的底部出去进入胶化粒槽以用于将浆状物转化为胶粒，所述胶粒从胶化粒槽底部出去进入干燥箱以用于去除胶粒中的水分。进一步地，上述制备橡胶的微界面强化反应系统中，所述微界面发生器底部设置有液相物料进口，顶部与循环管连接，所述循环管连接冷凝器以用于将所述闪蒸装置闪蒸分离出的未反应原料和物料循环利用。所述液相物料进口通入乳化剂、活化剂、催化剂。进一步地，上述制备橡胶的微界面强化反应系统中，所述闪蒸装置包括依次串联的第一闪蒸罐和第二闪蒸罐，所述第一闪蒸罐用于闪蒸分离出的大部分未反应原料和物料，所述第二闪蒸罐用于闪蒸分离出的残余未反应原料和物料，所述分离产物出口设置在所述第二闪蒸罐的底部。通过串联设置两个闪蒸罐，能在控制生产成本的情况下最大化的闪蒸分离未反应的原料和物料。进一步地，上述制备橡胶的微界面强化反应系统中，所述出料口与所述闪蒸装置之间设置有缓冲罐，所述缓冲罐用于缓冲在聚合反应器中反应生成的产物，产物通过在缓冲罐中缓冲后，以便更平稳的进料避免波动，进而提高安全性。进一步地，上述制备橡胶的微界面强化反应系统中，所述第一闪蒸罐与所述第二闪蒸罐的顶部同时与所述冷凝器连接。经第一闪蒸罐和第二闪蒸罐闪蒸分离出的未反应的原料和物料，经过冷凝器冷凝液化后通过循环管通入微界面发生器循环使用，降低了生产的成本。进一步地，上述制备橡胶的微界面强化反应系统中，所述干燥箱与收集箱连接，用于收集制成的橡胶。进一步地，上述制备橡胶的微界面强化反应系统中，所述汽提塔顶部设置有排气管。一种制备橡胶的微界面强化反应方法，包括如下步骤：气相原料、液相物料混合分散破碎成微气泡，进行聚合反应，然后闪蒸、气提、絮凝、胶化，最后干燥。进一步地，上述制备橡胶的微界面强化反应方法中，在加入引发剂的情况下，所述聚合反应的温度为45-55℃；在不加入引发剂的情况下，所述聚合反应的温度为5-7℃。进一步地，上述制备橡胶的微界面强化反应方法中，所述聚合反应的压力为0.25-0.3MPa。本领域所属技术人员可以理解的是，本专利技术所采用的微界面发生器在本专利技术人在先专利中已有体现，如申请号CN201610641119.6、201610641251.7、CN201710766435.0、CN106187660、CN105903425A、CN109437390A、CN205833127U及CN207581700U的专利。在先专利CN201610641119.6中详细介绍了微米气泡发生器(即微界面发生器)的具体产品结构和工作原理，该申请文件中记载了“微米气泡发生器包括本体和二次破碎件、本体内具有空腔，本体上设有与空腔连通的进口，空腔的相对的第一端和第二端均敞开，其中空腔的横截面积从空腔的中部向空腔的第一端和第二端减小；二次破碎件设在空腔的第一端和第二端中的至少一个处，二次破碎件的一部分设在空腔内，二次破碎件与空腔两端敞开的通孔之间形成一个环形通道。微米气泡发生器还包括进气管和进液管。”从该申请文件中公开的具体结构可以知晓其具体工作原理为：液体通过进液管切向进入微米气泡发生器内，超高速旋转并切割气体，使气体气泡破碎成微米级别的微气泡，从而提高液相与气相之间的传质面积，而且该专利中的微米气泡发生器属于气动式微界面发生器。另外，在先专利201610641251.7中有记载一次气泡破碎器具有循环液进口、循环气进口和气液混合物出口，二次气泡破碎器则是将进料口与气液混合物出口连通，说明气泡破碎器都是需要气液混合进入，另外从后面的附图中可知，一次气泡破碎器主要是利用循环液作为动力，所以其实一次气泡破碎器属于液动式微界面发生器，二次气泡破碎器是将气液混合物同时通入到椭圆形的旋转球中进行旋转，从而在旋转的过程中实现气泡破碎，所以二次气泡破碎器实际上是属于气液联动式微界面发生器。其实，无论是液动式微界面发生器，还是气液联动式微界面发生器，都属于微界面发生器的一种具体形式，然而本专利技术所采用的微界面发生器并不局限于上述几种形式，在先专利中所记载的气泡破碎器的具体结构只是本专利技术微界面发生器可采用的其中一种形式而已。此外，在先专利201710766435.0中记载到“气泡破碎器的原理就是高速射流以达到气体相互碰撞”，并且也阐述了其可以用于微界面强化反应器，验证本身气泡破碎器与微界面发生器之间的关联性；而且在先专利CN106187660中对于气泡破碎器的具体结构也有相关的记载，具体见说明书中第[0031]-[0041]段，以及附图部分，其对气泡破碎器S-2的具体工作原理有详细的阐述，气泡破碎器顶部是液相进口，侧面是气相进口，通过从顶部进来的液相提供卷吸动力，从而达到粉碎成超细气泡的效果，附图中也可见气泡破碎器呈锥形的结构，上部的直径比下部的直径要大，也是为了液相能够更好的提供卷吸动力。由于在先专利申请的初期，微界面发生器才刚研发出来，所以早期命名为微米气泡发生器(CN201610641119.6)、气泡破碎器(201710766435.0)等，随着不断技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备橡胶的微界面强化反应系统，其特征在于，包括混合罐和聚合反应器，所述混合罐上设置有气相原料进口以及混合原料出口，所述聚合反应器的侧壁开设有进料口，底部开设有出料口；/n所述混合原料出口连接有微界面发生器，所述微界面发生器与所述进料口连接；/n所述出料口连接闪蒸装置以用于闪蒸分离聚合过程中未反应的原料和物料，所述闪蒸装置的顶部连接有冷凝器，所述闪蒸装置的底部设置有用于胶液排出的分离产物出口，所述分离产物出口连接汽提塔以用于将胶液转化为胶乳，所述胶乳从所述汽提塔的底部出去进入絮凝器槽以用于将胶乳转化为浆状物，所述浆状物从絮凝器槽的底部出去进入胶化粒槽以用于将浆状物转化为胶粒，所述胶粒从胶化粒槽底部出去进入干燥箱以用于去除胶粒中的水分。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备橡胶的微界面强化反应系统，其特征在于，包括混合罐和聚合反应器，所述混合罐上设置有气相原料进口以及混合原料出口，所述聚合反应器的侧壁开设有进料口，底部开设有出料口；
所述混合原料出口连接有微界面发生器，所述微界面发生器与所述进料口连接；
所述出料口连接闪蒸装置以用于闪蒸分离聚合过程中未反应的原料和物料，所述闪蒸装置的顶部连接有冷凝器，所述闪蒸装置的底部设置有用于胶液排出的分离产物出口，所述分离产物出口连接汽提塔以用于将胶液转化为胶乳，所述胶乳从所述汽提塔的底部出去进入絮凝器槽以用于将胶乳转化为浆状物，所述浆状物从絮凝器槽的底部出去进入胶化粒槽以用于将浆状物转化为胶粒，所述胶粒从胶化粒槽底部出去进入干燥箱以用于去除胶粒中的水分。


2.根据权利要求1所述的制备橡胶的微界面强化反应系统，其特征在于，所述微界面发生器底部设置有液相物料进口，顶部与循环管连接，所述循环管连接冷凝器以用于将所述闪蒸装置闪蒸分离出的未反应原料和物料循环利用。


3.根据权利要求2所述的制备橡胶的微界面强化反应系统，其特征在于，所述闪蒸装置包括依次串联的第一闪蒸罐和第二闪蒸罐，所述第一闪蒸罐用于闪蒸分离出的大部分未反应原料和物料，所述第二闪蒸罐用于闪蒸分离出的残余未反应原料和物料，所述分离产物出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，周政，张锋，李磊，孟为民，王宝荣，杨高东，罗华勋，杨国强，田洪舟，曹宇，
申请(专利权)人：南京延长反应技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32