一种用于连续生产溶聚丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于连续生产溶聚丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶的装置及方法，该装置包括丁二烯精制单元、苯乙烯精制单元、溶剂精制单元、聚合反应单元和凝聚单元；丁二烯精制单元、苯乙烯精制单元分别连通聚合反应单元的进料口；聚合反应单元包括引发剂输入管和出胶管线；出胶管线连通凝聚单元；溶剂精制单元包括溶剂精制系统及其下游的硅胶床吸附塔系统，凝聚单元的气相出料线经冷凝单元后连通溶剂精制系统，硅胶床吸附塔系统的出口连通聚合反应单元的进料口；苯乙烯精制单元包括出料控制阀。本发明专利技术有效控制系统含氧量、引发剂毒物含量和极性物质含量，无需停车清釜，在同一装置上即可实现丁苯橡胶生产和低顺顺丁橡胶生产的柔性切换和连续生产。换和连续生产。换和连续生产。

【技术实现步骤摘要】
一种用于连续生产溶聚丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶的装置及方法


[0001]本专利技术属于溶聚丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶生产的
，尤其涉及一种用于连续生产溶聚丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶的装置及方法。

技术介绍

[0002]溶聚丁苯橡胶是通过苯乙烯和丁二烯单体于烃类溶剂中，在有机锂的引发作用下形成的阴离子无规聚合物。具有耐磨、耐寒、生热低、回弹性高、收缩性低、色泽好、灰分少、纯度高以及硫化速度快等优点。对比其他橡胶来说，乳聚丁苯橡胶抗湿滑性好，但滚动阻力大，天然橡胶和顺丁橡胶滚动阻力小，但抗湿滑性又差。而溶聚丁苯橡胶则兼具了抗湿滑性能好和滚动阻力低的综合性能，正好顺应了绿色、高性能轮胎的发展趋势，多用作中高端轮胎前体材料，也是目前世界各国重点研究、开发和生产的新型合成橡胶品种之一，具有广阔的开发和应用前景。近年，溶聚丁苯橡胶合成技术在发达国家发展迅猛，而国内却不温不火。但溶聚丁苯橡胶所具有的耐磨、耐屈挠、耐寒、生热低和滚动阻力小等综合优势必然引发未来我国轮胎产业对溶聚丁苯橡胶的需求的大幅上升。
[0003]低顺式聚丁二烯橡胶，又称低顺顺丁橡胶，是以1，3
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丁二烯为原料，以烷基锂为引发剂、己烷为溶剂、四氢呋喃为活化剂的丁二烯阴离子聚合产物。低顺顺丁橡胶分子中的顺反异构体呈无规则分布，耐寒性好，尤其是低温屈挠性极佳；分子量分布呈泊松分布，具有冷流倾向；色泽浅、透明、凝胶含量低、纯度高等优点；低顺顺丁橡胶还具有优异的回弹性和低温压缩变形性小等特点。鉴于低顺顺丁橡胶的优异性能，它主要应用于两个方面，一是和天然橡胶或丁苯橡胶并用，即“橡胶级”低顺顺丁橡胶，提高胶料的耐磨性，高回弹性，高拉伸强度等，用在轮胎胎面胶中，具有和溶聚丁苯橡胶相似的性能，可用于生产低滚动阻力、低油耗的“绿色轮胎”；二是作为塑料抗冲改性剂，即“塑料级”低顺顺丁橡胶，可以制备高光泽度的高抗冲聚苯乙烯(HIPS)；其也是制备ABS树脂的主要原料，用于为ABS树脂提供韧性，广泛应用于电气、电子、汽车、家电等领域。由于上述两方面的应用代表了该领域主要的发展方向，因此，低顺顺丁橡胶的研发、生产、应用备受关注。
[0004]对比丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶的生产工艺可见，二者存在部分原料相同，且都是锂系阴离子聚合体系等相似点，因而，采用同一套装置实现二者的生产，能够节约空间和成本，具有理论可行性和价值。现有的生产技术为丁苯橡胶生产完成后，清理完聚合釜及管线后才能生产低顺顺丁橡胶，或生产低顺顺丁橡胶完成后，溶剂系统需要置换，并清理完聚合釜及管线后才能接着生产丁苯橡胶。另外由于苯乙烯生产和低顺顺丁橡胶生产时含有的极性物质不同，这就导致了切换生产时的繁琐和困难。
[0005]专利CN111848849A公开了一种镍系顺丁橡胶和稀土系顺丁橡胶的连续制备工艺，该专利技术通过将丁油连续引入聚合反应单元中，同时控制镍系催化剂和稀土系催化剂的切换引入，且通过控制丁油的含氧化合物含量和水值，保护两种顺丁橡胶制备工艺切换后相应催化剂的活性，从而在不进行停车清釜的条件下，于同一聚合装置上实现了镍系顺丁橡胶
和稀土顺丁橡胶的柔性切换生产，且互不影响反应活性。该专利技术主要涉及在顺丁橡胶的生产中催化剂的切换，其实际上是在大环境相同的情况下，解决催化剂切换这一单一问题，并不涉及不同橡胶大类，例如丁苯橡胶和顺丁橡胶的切换生产，以及引入的更多制约因素的解决。
[0006]因此，如何在同一套装置中，以无需更换溶剂油的情况下，柔性切换并连续生产溶聚丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于利用溶聚丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶在生产原料和生产工艺等方面的相似性，提供一种有效控制系统含氧量、引发剂毒物含量和极性物质含量，无需停车清釜，在同一装置上即可实现溶聚丁苯橡胶生产和低顺顺丁橡胶生产的柔性切换和连续生产的装置和方法。
[0008]具体的，本专利技术提供了一种用于连续生产溶聚丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶的装置，包括丁二烯精制单元、苯乙烯精制单元、溶剂精制单元、聚合反应单元和凝聚单元；
[0009]所述丁二烯精制单元、苯乙烯精制单元分别连通所述聚合反应单元的进料口；所述聚合反应单元包括引发剂输入管和出胶管线；所述出料管线连通所述凝聚单元；
[0010]其中，所述溶剂精制单元包括溶剂精制系统及其下游的硅胶床吸附塔，所述凝聚单元的气相出料线经冷凝单元、溶剂回流罐后连通所述溶剂精制系统，所述硅胶床吸附塔的出口连通所述聚合反应单元的进料口；
[0011]所述苯乙烯精制单元包括出料控制阀，用以在同一装置上实现溶聚丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶的柔性切换及连续生产。
[0012]由于丁二烯单体、苯乙烯单体和溶剂中存在生产制备时的副产物、水分等杂质；且丁二烯单体容易自聚，因而丁二烯单体中还可加入阻止其自聚的阻聚剂；以及通过凝聚单元凝聚处理后的溶剂、未反应单体、终止剂等物质将分别回流各精制单元循环利用。上述各种物质，特别是引发剂毒物、极性物质都可能影响锂系引发剂的活性，甚至导致引发剂失活，进而转化率低下。因而目前在生产溶剂丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶时，即便使用同一装置，在切换生产时，也需要将装置停车清釜，才能保证顺利聚合。
[0013]通过设置苯乙烯精制单元、丁二烯精制单元、溶剂精制单元，能够将系统含氧量、引发剂毒物含量控制在较低水平。在此基础上，本专利技术增设了溶剂回流罐，优选内设有高效聚结器的溶剂回流罐，在苯乙烯精制单元、丁二烯精制单元、溶剂精制单元的处理下，增加溶剂回流罐的高效聚结器处理，将引发剂毒物含量从通常的10
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20ppm进一步控制在小于等于5ppm，有利于在生产、循环过程中，以及切换生产时，避免引发剂的失活风险，保证较低的凝胶含量和较高的转化率。
[0014]可选的，所述高效聚结器垂直安装在溶剂回流罐中部，将溶剂回流罐分为分别连接溶剂进料管和溶剂出料管的两部分空间，该高效聚结器为多层结构，主要含有聚结滤芯和分离滤芯，具有过滤、聚结、沉降的多重功能，具体的，其能够过滤微小颗粒、聚结液体成分等引发剂毒物，有效降低引发剂毒物含量，保证聚合反应顺利进行。
[0015]本专利技术的另一重点改进之处在于，在通常的溶剂精制单元中除了设置溶剂精制系统外，还在其下游加设了硅胶床吸附塔，优选的，所述硅胶床吸附塔至少包括并联设置的第
一硅胶床吸附塔和第二硅胶床吸附塔，轮换着或者同时精制溶剂，以控制溶剂中极性物质含量。溶剂中极性物质含量升高，将导致丁二烯聚合物的1，2结构含量增加，1，4结构含量整体降低，不利于保证高的转化率及低顺顺丁橡胶的质量。此外，硅胶床吸附塔设置的数量，以及串连和并联的组合方式等，可根据产能需求来调节，满足将极性物质含量控制在小于等于4ppm，从而将1，2结构含量控制在约13重量％以下。
[0016]更优选的，所述第一硅胶床吸附塔和第二硅胶床吸附塔分别具有5
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10层硅胶吸附层，根据溶剂从吸附塔入口到出口，即从上到下的流入方向，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于连续生产溶聚丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶的装置，其特征在于，包括丁二烯精制单元(1)、苯乙烯精制单元(2)、溶剂精制单元(3)、聚合反应单元(4)和凝聚单元(5)；所述丁二烯精制单元(1)、苯乙烯精制单元(2)分别连通聚合反应单元(4)的进料口(40)；所述聚合反应单元(4)包括引发剂输入管(41)和出胶管线(42)；所述出胶管线(42)连通所述凝聚单元(5)；其中，所述溶剂精制单元(3)包括溶剂精制系统(31)及其下游的硅胶床吸附塔系统(32)，所述凝聚单元(5)的气相出料线(51)经冷凝单元(52)、溶剂回流罐(53)后连通所述溶剂精制系统(31)，所述硅胶床吸附塔系统(32)的出口连通所述聚合反应单元(4)的进料口(40)；所述苯乙烯精制单元(2)包括出料控制阀(20)，用以在同一装置上实现溶聚丁苯橡胶和低顺顺丁橡胶的柔性切换及连续生产。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述丁二烯精制单元(1)包括依次串连的丁二烯水洗塔(11)、丁二烯脱水塔(12)、丁二烯脱重塔(13)；所述苯乙烯精制单元(2)包括依次串连的苯乙烯水洗塔(21)、苯乙烯脱水塔(22)、苯乙烯脱重塔(23)。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述聚合反应单元(4)包括聚合首釜(43)和聚合末釜(44)；所述聚合首釜(43)包括进料口(40)和引发剂输入管(41)；所述聚合末釜(44)顶部设置所述出胶管线(42)；所述出胶管线(42)上还设有向其供料的终止剂输入管(45)和抗氧剂输入管(46)。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述溶剂精制系统(31)包括依次串连的溶剂水洗塔(33)、溶剂脱水塔(34)、溶剂脱重一塔(35)、溶剂脱重二塔(36)。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述硅胶床吸附塔系统(32)至少包括并联设置的第一硅胶床吸附塔(321)和第二硅胶床吸附塔(322)。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一硅胶床吸附塔(321)和第二硅胶床吸附塔(322)分别具有5
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10层硅胶吸附层，所述硅胶吸附层中所用硅胶颗粒的比表面积为700
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1000m2/g，孔体积为1.1
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1.5ml/g，平均孔径为5
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10nm；所述硅胶床吸附塔(321，322)从上到下的硅胶吸附层中的硅胶颗粒尺寸逐渐变小。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振华，
申请(专利权)人：宁波新溶聚企业管理合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：