[发明专利]溶液法生产三元乙丙橡胶聚合反应器及工艺过程控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及溶液法生产三元乙丙橡胶聚合反应器及工艺过程控制方法。特别涉及一种生产市场需求20种牌号的溶液法三元乙丙橡胶聚合反应器及工艺过程控制方法。

背景技术

三元乙丙橡胶是由乙烯、ENB（Ethylidene norbornene—降乙叉冰片烯）和丙烯单体构成的橡胶弹性体，广泛应用于化工领域和其它领域，如交通，建筑，能源，电力供应，技术项目等。

工业三元乙丙橡胶的生产始于19世纪60年代后期，Ziegler和Natta（齐格勒、-钠塔）发明Ziegler-Natta催化剂体系后，该催化剂在烯烃，二烯烃和其他有机化合物进行聚合得到应用。

目前三元乙丙橡胶的生产方法有两种工艺，即溶液法和浆料法，分别是由美国的Uniroyal和意大利的Montecatini公司根据各自生产商的建议并通过不同的科学方法开发出来的。

三元乙丙橡胶工业产量随着其他生产商（Exxon, DuPont, Bayer, DSM, Dow, B.F.Goodrich, Mitsui, Copolymer等）的出现大幅增长，17家公司的实际总产能达120万吨/年。

由于考虑到产品质量和环境因素，安装及操作成本，自主要产品投入生产的头几年开始，浆液法和溶液法两种工艺的主要生产商都进行了不断技术研究活动，旨在克服各自技术上的弱点。

同时，紧随技术不断创新，三元乙丙橡胶以各种方式应用于各种商品领域，这些领域中，产成品有各种配方，使其各种不同的橡胶性能被尽可能的加以运用。

应用的改进带来了设计不同品种不同牌号等级的三元乙丙橡胶（不同的组分，分子量等），这也使得目前现有技术和生产线越来越难于满足市场需求。

十多年来，溶液法工艺生产商不断进行技术改造，如利用目前已成熟的聚丙烯，聚乙烯气相聚合技术来进行三元乙丙橡胶的生产，采用干式后处理工艺，但未获得成功，失败的原因主要是不能满足三元乙丙橡胶应用广泛牌号的需求。例如橡胶弹性有限，生产牌号少，鉴于此，目前生产商均仍使用浆料及改进前的溶液法工艺生产三元乙丙橡胶。

开始于20世纪60年代的最初的试验，参照聚丁二烯工艺类似的多个或单个反应器，那些较细的，夹套式反应器高/直径比大于3，装有耙式搅拌器，用于散掉聚合热。这些反应器不论是单体和催化剂在聚合反应物中试剂分散的均匀性还是反应器内的局部粘壁现象，均不令人满意。

这种反应器同样液位控制不稳定，聚合反应过程中常有液体“泛流”现象发生，很难精确控制液位。因不能保证反应混合物恒定的组份，反应混合物温度的均匀性，分析表明液相中的单体组分和气相中单体的不平衡，气相中的单体组分经常出现乙烯和丙烯单体含量高的现象。

发明内容

本发明的目在于解决现有技术存在的问题，提供一种生产市场需求的30种余牌号的溶液法三元乙丙橡胶聚合工艺控制方法及反应器，使反应混合物匀质，温度、粘度分布均匀，减少混合物溶液中橡胶结块的形成，防止粘结在反应器壁、反应器内搅拌桨叶等内件上，产品质量稳定。

本发明的技术方案是：一种生产市场需求的20余种牌号的溶液法三元乙丙橡胶聚合工艺过程控制方法，在高径比为1.5～3.0的反应器内，上部设置泡沫捕集器，其下部为伽马射线液位控制器，将液面高度控制在反应器高度的2/3处；伽马射线液位控制器下部为2～3层转速为40～80转/分的搅拌器；每层搅拌桨叶直径与被搅拌的溶液高度比为1：1.5；反应器内底部有环型管布料器，其内外侧布置有喷嘴；反应单体乙烯、丙烯和ENB及溶剂，进入所述的环型管布料器前原料冷却器冷却至0～20℃，移出的热量为反应热量的30～50%；反应器内蒸发的溶剂、轻组分单体乙烯、丙烯、分子量调节剂氢气，从反应器上部气体出口排出后冷凝返到反应器前原料冷却器，移出的热量为反应热量的50～70%；橡胶中乙烯含量为50～70%wt，ENB含量0～10%wt，其余为丙烯；生产的产品门尼粘度为ML(1+4)125℃（20～150）；蒸发组分通过气相色谱在线检测，各组分流量通过DCS控制，从而使反应器中各物料均质，温度均匀分布，橡胶粘度分布均匀，防止橡胶结块，减少反应器壁及反应器内件搅拌桨叶挂胶。

上述的溶液法三元乙丙橡胶的聚合控制方法，其所述的环型管布料器，喷嘴孔径为8～15毫米，其中50%的喷嘴为环型管内侧径向相向喷出，50%喷嘴为环型管外下侧倾斜45度喷出。