[发明专利]制备聚烯烃弹性体的装置和方法

说明书

本发明提供了一种制备聚烯烃弹性体的装置和方法，该装置包括原料供应单元、反应单元以及纯化单元，其中，原料供应单元包括α‑烯烃储罐、乙烯储罐、氢气储罐和原料混合罐；反应单元包括螺杆反应器；纯化单元包括闪蒸罐和净化罐。本发明将α‑烯烃同时作为反应原料和溶剂，减少了溶剂的使用；采用螺杆反应器作为聚合反应的场所，该反应器具备更强的剪切力，能实现高粘度体系的良好混合，同时实现连续化生产，相对于传统釜式反应器，有效提高了聚合效率，降低了能耗；此外，闪蒸罐可以对未反应的单体进行分离进而回收利用，节约了能源，反应得到的聚烯烃熔体则通过净化罐进行脱挥处理，将小分子挥发物脱出，从而提高聚烯烃弹性体的质量。

技术领域

本发明涉及聚烯烃生产领域，具体而言，涉及一种制备聚烯烃弹性体的装置和方法。

背景技术

聚烯烃弹性体(POE)是一类乙烯与α-烯烃(1-丁烯、1-己烯或1-辛烯等)的无规共聚物，因具有优异的物理机械性能(高弹性、高强度、高伸长率)、良好的低温性能、优异的耐老化性能、高透明性和尺寸稳定等优点，被广泛应用于汽车零部件、电线电缆、机械工具、家居用品、玩具、娱乐和运动用品、鞋底、密封件、热熔胶等领域。

目前，聚烯烃弹性体可使用浆液法、溶液法和气相法生产，其中溶液法具有产物结构可控、单体含量高、产品性能好等优点，在工业生产中的应用最为广泛。但是由于聚烯烃弹性体在溶剂中的溶解度低，溶液聚合过程中需要加入大量溶剂；此外，由于溶液的黏度较高，聚合体系的传质传热困难。

溶液法生产聚烯烃弹性体存在的问题主要是聚烯烃弹性体溶解度和反应体系黏度的问题。低α-烯烃含量的聚烯烃弹性体分子链较规整，为半结晶性聚合物，其在溶剂中的溶解度较低，溶液聚合过程中需要加入大量的溶剂，聚合反应、溶剂回收和聚合物脱挥的能耗高。高α-烯烃含量的聚烯烃弹性体分子链规整性差，溶解度相对提高，但是其溶液黏度也随之增大，搅拌阻力增加，反应的能耗和控制难度大幅提升。

因此，本领域技术人员亟需研发一种能够改善溶液聚合制备聚烯烃弹性体过程中溶剂使用量大、体系黏度大、聚合物脱挥困难的装置或方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种制备聚烯烃弹性体的装置方法，以解决现有技术中溶液聚合制备聚烯烃弹性体过程中存在溶剂使用量大，体系黏度高以及聚合物脱挥困难的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种制备聚烯烃弹性体的装置，该装置包括原料供应单元，反应单元以及纯化单元。其中，原料供应单元包括α-烯烃储罐、乙烯储罐、氢气储罐和原料混合罐，α-烯烃储罐、乙烯储罐和氢气储罐分别与原料混合罐连接；反应单元包括螺杆反应器，螺杆反应器的入口与原料混合罐连接；纯化单元包括闪蒸罐和净化罐，闪蒸罐与螺杆反应器的出口连接；闪蒸罐的顶部设置有气体出口，底部设置有聚烯烃熔体出口，气体出口与原料混合罐连接，聚烯烃熔体出口与净化罐连接。

进一步地，上述装置还包括助剂供应单元，助剂供应单元包括主催化剂储罐和助催化剂储罐，其中，主催化剂储罐和助催化剂储罐分别与螺杆反应器连接。

进一步地，上述纯化单元还包括分离器，其中，分离器设置于闪蒸罐与原料混合罐之间的管线上。

进一步地，上述净化罐的顶部设置有放空口，底部设置有聚烯烃弹性体出口和氮气入口；纯化单元还包括氮气储罐，氮气入口与氮气储罐连接。

进一步地，上述装置还包括造粒单元，其中，造粒单元包括挤出机，挤出机与净化罐连接。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种制备聚烯烃弹性体的方法，该方法包括：步骤S1，将乙烯和氢气溶解在α-烯烃中，得到原料混合物；步骤S2，将原料混合物在螺杆反应器中进行聚合反应，得到聚烯烃反应体系；步骤S3，将聚烯烃反应体系进行闪蒸处理，得到未反应单体和聚烯烃熔体，将未反应单体返回所述步骤S1进行回收利用；步骤S4，将聚烯烃熔体进行脱挥处理，得到聚烯烃弹性体。