丁基橡膠聚合反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】一種丁基橡膠聚合反應(yīng)器，包括筒體（4），筒體的上端連接有上管箱（9），下端連接有下管箱（1），筒體的中心安裝有中心筒（7），其特征是所述的中心筒中安裝有螺旋導(dǎo)流板（5），中心筒的上端連接有上導(dǎo)流錐（8），下端連接有下導(dǎo)流錐（2）；所述的下管箱分別連接有進(jìn)料口（N1）和催化劑進(jìn)口（N2），反應(yīng)原料從進(jìn)料口進(jìn)入下管箱中與從催化劑進(jìn)口進(jìn)入的催化劑混合后進(jìn)入下導(dǎo)流錐中并在葉片位于中心管中的攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)（11）的帶動(dòng)下沿螺旋導(dǎo)流板（5）進(jìn)行充分混合后從上導(dǎo)流錐溢出進(jìn)入中心管周圍的換熱管束（6）中，與換熱管束外部充滿的冷卻液進(jìn)行熱交換。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控溫效果好。
【專利說(shuō)明】丁基橡膠聚合反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化工設(shè)備，尤其是一種反應(yīng)物料在合成過(guò)程中會(huì)釋放大量熱量的化學(xué)放熱反應(yīng)釜，具體地說(shuō)是一種丁基橡膠聚合反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]丁基橡膠是一種合成橡膠，由異丁烯和少量異戊二烯聚合生成，是一種重要的工業(yè)原料。由于其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，特別是優(yōu)異的氣密性和水密性，制成品不易漏氣，一般用來(lái)制造汽車、飛機(jī)輪子的內(nèi)胎以及蒸汽管、水胎、水壩底層以及墊圈等各種橡股制品。
[0003]丁基橡膠反應(yīng)原理為:精制過(guò)的異丁烯和異戊二烯配制成一定比例的氯甲烷溶液，經(jīng)由聚合釜底送入聚合釜，遇加入的催化劑后，單體異丁烯和異戊二烯發(fā)生陽(yáng)離子聚合反應(yīng)，生成丁基橡膠。該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，聚合過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，且反應(yīng)速度極快，反應(yīng)難控制。溫度對(duì)異丁烯和異戊二烯的共聚反應(yīng)有很大的影響，如溫度高，聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量降低，不飽和度和橡膠的物理機(jī)械性能均降低，在常溫下生成低相對(duì)分子質(zhì)量的化合物，要得到具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的聚合物，聚合反應(yīng)溫度必須控制在_96°C?-100°C左右。因此，把反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量迅速去除，控制低反應(yīng)溫度就成了反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮的首要問(wèn)題。
[0004]目前丁基橡膠生產(chǎn)常用的聚合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式如圖1所示:主要由釜體和攪拌器以及插入的六組換熱管束等部件組成，釜體中加入單體異丁烯和異戊二烯溶液，管束中加入-120°C的液態(tài)冷卻乙烯，釜體中的單體異丁烯和異戊二烯溶液遇加入的催化劑發(fā)生聚合反應(yīng)，為了使溶液和催化劑充分混合，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量迅速被管束中的冷卻乙烯吸收，控制反應(yīng)的溫度在_96°C?-100°C，使反應(yīng)更完全，提高聚合率，使用五層攪拌器進(jìn)行攪拌混合。但由于管束本身的阻礙作用，使得管束外的溶液攪拌混合不充分，反應(yīng)熱量的吸收不如管束圈內(nèi)溶液的效果好，使產(chǎn)品的聚合效果及聚合率受到一定的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有丁基橡膠反應(yīng)器結(jié)構(gòu)上存在的不足，不能充分滿足溶液混合冷卻要求的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種能使溶液和催化劑得到充分的混合，消除死角區(qū)，并能使反應(yīng)產(chǎn)生的熱量迅速被冷態(tài)乙烯吸收，保證單體異丁烯和異戊二烯在_96°C?-100°C的低溫反應(yīng)，聚合率能提高5%以上的丁基橡膠聚合反應(yīng)器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種丁基橡膠聚合反應(yīng)器，包括筒體4，筒體4的上端連接有上管箱9，下端連接有下管箱I，筒體4的中心安裝有中心筒7，筒體4與中心筒7之間形成換熱室，其特征是所述的中心筒7中安裝有螺旋導(dǎo)流板5，中心筒7的上端連接有主體位于上管箱9中的上導(dǎo)流錐8，下端連接有主體位于下管箱I中的下導(dǎo)流錐2 ;所述的下管箱I分別連接有進(jìn)料口 NI和催化劑進(jìn)口 N2，反應(yīng)原料從進(jìn)料口 NI進(jìn)入下管箱I中與從催化劑進(jìn)口 N2進(jìn)入的催化劑混合后進(jìn)入下導(dǎo)流錐2中并在葉片位于中心管7中的攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)11的帶動(dòng)下沿螺旋導(dǎo)流板5進(jìn)行充分混合后從上導(dǎo)流錐8溢出進(jìn)入中心管7周圍的換熱室中安裝的換熱管束6中，與換熱管束6外部充滿的冷卻液進(jìn)行熱交換，冷卻后的反應(yīng)料從出料口 N3流出筒體外；所述的筒體4的下端外側(cè)安裝有冷卻液進(jìn)口 N4，上端安裝有冷卻液出口 N5。
[0007]所述的換熱室的換熱管束6沿中心筒7呈環(huán)形分布，相鄰圈的換熱管束6通過(guò)連接板12實(shí)現(xiàn)軸向定位。
[0008]所述的中心筒7中安裝的螺旋導(dǎo)流板5的數(shù)量為三條，它們均布在中心筒內(nèi)壁上，總高度不超過(guò)中心筒高度的二分之一。
[0009]所述的上管箱9相對(duì)上導(dǎo)流錐的頂部安裝有便于反應(yīng)料進(jìn)入換熱管束中的導(dǎo)流板10。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明能使溶液和催化劑得到充分的混合，消除了死角區(qū)，并能使反應(yīng)產(chǎn)生的熱量迅速被冷態(tài)乙烯吸收，保證了單體異丁烯和異戊二烯在-96°C?-100°c的低溫反應(yīng)，聚合率能提高5%以上。
[0011]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是現(xiàn)有的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是圖1的截面圖。
[0014]圖1、2中:101為出料口，102為冷卻液出口，103為換熱管束，104為釜體，105為攪拌系統(tǒng)，106為冷卻液進(jìn)口，107為進(jìn)料口，108為催化劑進(jìn)料口。
[0015]圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明的熱管在筒體和中心筒之間的布置結(jié)構(gòu)截面圖。
[0017]圖5是本發(fā)明的上(下)導(dǎo)流錐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6是本發(fā)明的螺旋導(dǎo)流片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖7是用于反映螺旋導(dǎo)流片在中心筒中布置方式的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]如圖3-7所示。
[0022]一種丁基橡膠聚合反應(yīng)器，包括筒體4，筒體4的上端連接有上管箱9，下端連接有下管箱1，筒體4的中心安裝有中心筒7，筒體4與中心筒7之間形成換熱室13，換熱室中安裝有多圈沿中心筒7呈環(huán)形分布的換熱管束6 (如圖4)，相鄰圈的換熱管束6通過(guò)連接板12實(shí)現(xiàn)軸向定位(如圖1)。所述的中心筒7中對(duì)稱安裝有三片螺旋導(dǎo)流板5 (如圖6、7所示)，螺旋導(dǎo)流板5的高度不超過(guò)中心筒7高度的二分之一(如圖1)，中心筒7的上端連接有主體位于上管箱9中的上導(dǎo)流錐8，上導(dǎo)流錐的上部安裝有防止反應(yīng)物沖擊上管箱9頂壁的導(dǎo)流板10，導(dǎo)流錐8的錐壁呈倒水滴狀結(jié)構(gòu)(如圖5所示)，中心筒7的下端連接有主體位于下管箱I中的下導(dǎo)流錐2，下導(dǎo)流錐2的錐壁截面形狀呈水滴狀(如圖5);所述的下管箱I分別連接有進(jìn)料口 NI和催化劑進(jìn)口 N2，反應(yīng)原料從進(jìn)料口 NI進(jìn)入下管箱I中與從催化劑進(jìn)口 N2進(jìn)入的催化劑混合后進(jìn)入下導(dǎo)流錐2中并在葉片位于中心管7中的攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)11的帶動(dòng)下沿螺旋導(dǎo)流板5進(jìn)行充分混合后從上導(dǎo)流錐8溢出進(jìn)入中心管7周圍的換熱室中安裝的換熱管束6中，與換熱管束6外部充滿的冷卻液進(jìn)行熱交換,冷卻后的反應(yīng)料從出料口 N3流出筒體外；所述的筒體4的下端外側(cè)安裝有冷卻液進(jìn)口 N4，上端安裝有冷卻液出口 N5。
[0023]詳述如下:
本發(fā)明的丁基橡膠生產(chǎn)聚合反應(yīng)器，能使溶液和催化劑得到充分的混合，消除了死角區(qū)，并能使反應(yīng)產(chǎn)生的熱量迅速被冷態(tài)乙烯吸收，保證了單體異丁烯和異戊二烯在-96°C?-100°C的低溫反應(yīng)，聚合率能提高5%以上。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3所示:主要由筒體、攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)、換熱管束、中心管、螺旋導(dǎo)流板、上導(dǎo)流錐、導(dǎo)流板、下導(dǎo)流錐、底部錐筒等部件組成。反應(yīng)過(guò)程原理為:混合后的單體異丁烯和異戊二烯溶液由筒體4的下管箱I底部的NI接管送入，遇由N2接管送入的催化劑后，兩者在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)中，攪拌器高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把送入的溶液和催化劑充公攪拌混合的同時(shí)，把混合液經(jīng)螺旋導(dǎo)流板5通過(guò)中心管7向上傳送到筒體4的上管箱9中，螺旋導(dǎo)流板5使經(jīng)過(guò)的溶液成旋轉(zhuǎn)狀上升，起到進(jìn)一步混合溶液以及使反應(yīng)溶液與中心管壁充分接觸冷卻的目的。反應(yīng)溶液經(jīng)過(guò)上導(dǎo)流錐8，進(jìn)入換熱管束(列管)進(jìn)一步冷卻，換熱管束6外面的殼體空間內(nèi)是液態(tài)的冷卻乙烯，乙烯由N4接管輸入、N5接管輸出。溶液反應(yīng)產(chǎn)生的熱量由液態(tài)乙烯的蒸發(fā)帶走，控制反應(yīng)溫度為-96°C?-100°C。溶液冷卻后又進(jìn)入下管箱進(jìn)一步重復(fù)上述過(guò)程，進(jìn)一步充分的反應(yīng)，周而復(fù)始直到反應(yīng)完成。聚合反應(yīng)完成后，含丁基橡膠微粒的淤漿從聚合釜上部N3接管導(dǎo)出。
[0024]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種丁基橡膠聚合反應(yīng)器，包括筒體(4)，筒體(4)的上端連接有上管箱(9)，下端連接有下管箱(1)，筒體(4)的中心安裝有中心筒(7)，筒體(4)與中心筒(7)之間形成換熱室，其特征是所述的中心筒(7)中安裝有螺旋導(dǎo)流板(5)，中心筒(7)的上端連接有主體位于上管箱(9)中的上導(dǎo)流錐(8)，下端連接有主體位于下管箱(I)中的下導(dǎo)流錐(2);所述的下管箱(I)分別連接有進(jìn)料口(NI)和催化劑進(jìn)口(N2)，反應(yīng)原料從進(jìn)料口(NI)進(jìn)入下管箱(I)中與從催化劑進(jìn)口(N2)進(jìn)入的催化劑混合后進(jìn)入下導(dǎo)流錐(2)中并在葉片位于中心管(7)中的攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)(11)的帶動(dòng)下沿螺旋導(dǎo)流板(5)進(jìn)行充分混合后從上導(dǎo)流錐(8)溢出進(jìn)入中心管(7 )周圍的換熱室中安裝的換熱管束(6 )中，與換熱管束(6 )外部充滿的冷卻液進(jìn)行熱交換；冷卻后的反應(yīng)料從出料口(N3)流出筒體外；所述的筒體(4)的下端外側(cè)安裝有冷卻液進(jìn)口(N4)，上端安裝有冷卻液出口(N5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁基橡膠聚合反應(yīng)器，其特征是所述的換熱室的換熱管束(6)沿中心筒(7)呈環(huán)形分布，相鄰圈的換熱管束(6)通過(guò)連接板(12)實(shí)現(xiàn)軸向定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁基橡膠聚合反應(yīng)器，其特征是所述的中心筒(7)中安裝的螺旋導(dǎo)流板(5)的數(shù)量為三條，它們均布在中心筒內(nèi)壁上，總高度不超過(guò)中心筒高度的二分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁基橡膠聚合反應(yīng)器，其特征是所述的上管箱(9)相對(duì)上導(dǎo)流錐的頂部安裝有便于反應(yīng)料進(jìn)入換熱管束中的導(dǎo)流板(10)。
【文檔編號(hào)】C08F236/06GK103623761SQ201310669715
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】萬(wàn)建春, 鄭世平, 劉生海 申請(qǐng)人:南京斯邁柯特種金屬裝備股份有限公司