[发明专利]一种聚异丁烯的制备系统和制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工工艺及设备技术领域，尤其是一种聚异丁烯的制备系统和制备方法。 

背景技术

聚异丁烯(PIB)是一种典型的线形聚合物，由单体异丁烯(IB)经阳离子聚合而得。异丁烯聚合反应方程式如下： 

PIB分子结构为带甲基侧链，末端含一双键的长链高分子，具有相对的惰性、化学稳定性及优良的耐臭氧、耐紫外线、耐腐蚀及电绝缘性等独特的性能；PIB按聚合度n的不同，分为低分子量聚异丁烯（分子量在350到3500之间）、中分子量聚异丁烯（分子量在一万到十万之间），和高分子量聚异丁烯（分子量在十万至一千万之间）。高活性低分子量聚异丁烯用于生产多种衍生物的中间体；中分子量聚异丁烯用于中空玻璃密封胶、防震阻尼胶、压敏胶粘结剂、食品级粘结剂、口香糖等领域；高分子量聚异丁烯则可作为水性分散体系的减阻剂改善管道中原油和其他烃类产品的流动性。

异丁烯的聚合是放热反应，且放热量随聚合度的增大而增加。及时、稳定地移出反应热是提高异丁烯转化率和产品质量的关键。聚异丁烯的质量、用途不仅与其分子量有关，而且与其分子量分布有关。 

公告号为CN 2920389Y的中国专利公开了一种连续液相法聚异丁烯反应、液氨直冷式的聚异丁烯聚合釜。该聚合釜内采用鼠笼式竖管氨蒸发器，釜外设半圆管式夹套冷却竖管氨蒸发器；加入的催化剂采用多功能三层组合式搅拌器分散。具有移热能力强、分散混合均匀等特点，但是聚异丁烯产品的分子量分布指数仍然偏大，不能满足工业应用。 

公开号为CN 101230115A的中国专利公开了一种中等范围亚乙烯基含量的聚异丁烯及其生产，其提供了两种生产中等范围亚乙烯基含量的聚异丁烯的反应器：一是四通道壳和管热交换器形状，二是双通道壳和管热交换器形状。此种反应器能有效移出反应热，但是所得产物分子量分布指数大，并且反应器形式结构复杂，设备体积庞大。 

综述现有聚异丁烯生产和已公开的专利，所用反应器不同程度的存在有结构复杂、加工难度大，不利于大型化生产等不足。此外，上述反应装置有点虽能移出反应热，但产物聚异丁烯分子量不可控、分子量分布指数大，不仅加大了产物分离难度、增加了能耗，而且影响了产品质量及用途。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种反应温度均匀、产物分子量分布指数小的聚异丁烯的制备系统；本发明还提供了一种转化率高、选择性好的聚异丁烯的制备方法。 

为解决上述技术问题，本发明系统所采取的技术方案是：其包括有异丁烯储罐、催化剂储罐、终止剂储罐、快速混合器、静态混合管式聚合反应器和快速反应终止混合器；所述的异丁烯储罐通过管路和原料输送泵连接有异丁烯冷却器，异丁烯冷却器管路连接快速混合器的原料入口，催化剂储罐通过管路和催化剂计量泵连接快速混合器的催化剂入口；所述快速混合器的出口连通静态混合管式聚合反应器的入口，静态混合管式聚合反应器的出口连通快速反应终止混合器的反应料进口，终止剂储罐通过管路和终止剂输送泵连接快速反应终止混合器的终止剂进口；所述静态混合管式聚合反应器位于恒温盐水浴槽内。 

本发明系统所述异丁烯冷却器为列管式换热器，管程为异丁烯与溶剂正己烷的混合物，壳程为冷盐水。 

本发明系统所述恒温盐水浴槽为方形或圆形储槽，由冷冻机控制其内的盐水溶液温度；所述盐水溶液的液位浸没静态混合管式聚合反应器。 

本发明系统所述快速混合器采用内藏式文丘里式混合器或两流体对撞式混合器。所述两流体对撞式混合器Y形的通管结构，所述两入口管之间的最大夹角为90度。 

本发明系统所述静态混合管式聚合反应器为若干层水平蛇形自下而上排布或者以若干排垂直蛇形排布的管状结构；所述静态混合管式聚合反应器的内部采用静态混合器混合单元结构，具体形式可以为SK型、ISG型、LPD型和SV型中的任意一种。 

本发明系统所述快速反应终止混合器采用内藏式文丘里式反应终止混合器或两流体对撞式反应终止混合器。所述两流体对撞式反应终止混合器采用Y形的通管结构，所述两入口管之间的最大夹角为90度。 

本发明方法采用上述的制备系统，其包括下述步骤： 

（1）冷却加有盐水溶液的恒温盐水浴槽，使盐水溶液的温度达到-20℃～10℃；

（2）向异丁烯冷却器中通入-20℃～20℃的冷盐水；

（3）启动原料输送泵，从异丁烯储罐向异丁烯冷却器的管程输入异丁烯和溶剂正己烷的混合物，利用冷盐水进行冷却；