丁基橡膠聚合反應器的制造方法
【專利摘要】一種丁基橡膠聚合反應器，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流板（5），中心筒的上端連接有上導流錐（8），下端連接有下導流錐（2）；所述的下管箱分別連接有進料口（N1）和催化劑進口（N2），反應原料從進料口進入下管箱中與從催化劑進口進入的催化劑混合后進入下導流錐中并在葉片位于中心管中的攪拌傳動系統（11）的帶動下沿螺旋導流板（5）進行充分混合后從上導流錐溢出進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行熱交換。本發明結構簡單，控溫效果好。
【專利說明】丁基橡膠聚合反應器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種化工設備，尤其是一種反應物料在合成過程中會釋放大量熱量的化學放熱反應釜，具體地說是一種丁基橡膠聚合反應器。
【背景技術】
[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，是一種重要的工業原料。由于其具有良好的化學穩定性和熱穩定性，特別是優異的氣密性和水密性，制成品不易漏氣，一般用來制造汽車、飛機輪子的內胎以及蒸汽管、水胎、水壩底層以及墊圈等各種橡股制品。
[0003]丁基橡膠反應原理為:精制過的異丁烯和異戊二烯配制成一定比例的氯甲烷溶液，經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生陽離子聚合反應，生成丁基橡膠。該反應是放熱反應，聚合過程中會產生熱量，且反應速度極快，反應難控制。溫度對異丁烯和異戊二烯的共聚反應有很大的影響，如溫度高，聚合物的相對分子質量降低，不飽和度和橡膠的物理機械性能均降低，在常溫下生成低相對分子質量的化合物，要得到具有實際應用價值的聚合物，聚合反應溫度必須控制在_96°C?-100°C左右。因此，把反應過程中產生的熱量迅速去除，控制低反應溫度就成了反應釜結構設計中考慮的首要問題。
[0004]目前丁基橡膠生產常用的聚合反應器結構形式如圖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生聚合反應，為了使溶液和催化劑充分混合，反應產生的熱量迅速被管束中的冷卻乙烯吸收，控制反應的溫度在_96°C?-100°C，使反應更完全，提高聚合率，使用五層攪拌器進行攪拌混合。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，反應熱量的吸收不如管束圈內溶液的效果好，使產品的聚合效果及聚合率受到一定的影響。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對現有丁基橡膠反應器結構上存在的不足，不能充分滿足溶液混合冷卻要求的問題，設計一種能使溶液和催化劑得到充分的混合，消除死角區，并能使反應產生的熱量迅速被冷態乙烯吸收，保證單體異丁烯和異戊二烯在_96°C?-100°C的低溫反應，聚合率能提高5%以上的丁基橡膠聚合反應器。
[0006]本發明的技術方案是:
一種丁基橡膠聚合反應器，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中的上導流錐8，下端連接有主體位于下管箱I中的下導流錐2 ;所述的下管箱I分別連接有進料口 NI和催化劑進口 N2，反應原料從進料口 NI進入下管箱I中與從催化劑進口 N2進入的催化劑混合后進入下導流錐2中并在葉片位于中心管7中的攪拌傳動系統11的帶動下沿螺旋導流板5進行充分混合后從上導流錐8溢出進入中心管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行熱交換，冷卻后的反應料從出料口 N3流出筒體外；所述的筒體4的下端外側安裝有冷卻液進口 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呈環形分布，相鄰圈的換熱管束6通過連接板12實現軸向定位。
[0008]所述的中心筒7中安裝的螺旋導流板5的數量為三條，它們均布在中心筒內壁上，總高度不超過中心筒高度的二分之一。
[0009]所述的上管箱9相對上導流錐的頂部安裝有便于反應料進入換熱管束中的導流板10。
[0010]本發明的有益效果:
本發明能使溶液和催化劑得到充分的混合，消除了死角區，并能使反應產生的熱量迅速被冷態乙烯吸收，保證了單體異丁烯和異戊二烯在-96°C?-100°c的低溫反應，聚合率能提高5%以上。
[0011]本發明結構簡單，制造安裝方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是現有的反應器的結構示意圖。
[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，106為冷卻液進口，107為進料口，108為催化劑進料口。
[0015]圖3是本發明的結構示意圖。
[0016]圖4是本發明的熱管在筒體和中心筒之間的布置結構截面圖。
[0017]圖5是本發明的上(下)導流錐的結構示意圖。
[0018]圖6是本發明的螺旋導流片的結構示意圖。
[0019]圖7是用于反映螺旋導流片在中心筒中布置方式的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
[0021]如圖3-7所示。
[0022]一種丁基橡膠聚合反應器，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呈環形分布的換熱管束6 (如圖4)，相鄰圈的換熱管束6通過連接板12實現軸向定位(如圖1)。所述的中心筒7中對稱安裝有三片螺旋導流板5 (如圖6、7所示)，螺旋導流板5的高度不超過中心筒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中的上導流錐8，上導流錐的上部安裝有防止反應物沖擊上管箱9頂壁的導流板10，導流錐8的錐壁呈倒水滴狀結構(如圖5所示)，中心筒7的下端連接有主體位于下管箱I中的下導流錐2，下導流錐2的錐壁截面形狀呈水滴狀(如圖5);所述的下管箱I分別連接有進料口 NI和催化劑進口 N2，反應原料從進料口 NI進入下管箱I中與從催化劑進口 N2進入的催化劑混合后進入下導流錐2中并在葉片位于中心管7中的攪拌傳動系統11的帶動下沿螺旋導流板5進行充分混合后從上導流錐8溢出進入中心管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行熱交換,冷卻后的反應料從出料口 N3流出筒體外；所述的筒體4的下端外側安裝有冷卻液進口 N4，上端安裝有冷卻液出口 N5。
[0023]詳述如下:
本發明的丁基橡膠生產聚合反應器，能使溶液和催化劑得到充分的混合，消除了死角區，并能使反應產生的熱量迅速被冷態乙烯吸收，保證了單體異丁烯和異戊二烯在-96°C?-100°C的低溫反應，聚合率能提高5%以上。結構見圖3所示:主要由筒體、攪拌傳動系統、換熱管束、中心管、螺旋導流板、上導流錐、導流板、下導流錐、底部錐筒等部件組成。反應過程原理為: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，兩者在反應器內發生反應，反應中，攪拌器高速轉動，把送入的溶液和催化劑充公攪拌混合的同時，把混合液經螺旋導流板5通過中心管7向上傳送到筒體4的上管箱9中，螺旋導流板5使經過的溶液成旋轉狀上升，起到進一步混合溶液以及使反應溶液與中心管壁充分接觸冷卻的目的。反應溶液經過上導流錐8，進入換熱管束(列管)進一步冷卻，換熱管束6外面的殼體空間內是液態的冷卻乙烯，乙烯由N4接管輸入、N5接管輸出。溶液反應產生的熱量由液態乙烯的蒸發帶走，控制反應溫度為-96°C?-100°C。溶液冷卻后又進入下管箱進一步重復上述過程，進一步充分的反應，周而復始直到反應完成。聚合反應完成后，含丁基橡膠微粒的淤漿從聚合釜上部N3接管導出。
[0024]本發明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。
【權利要求】
1.一種丁基橡膠聚合反應器，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)中的上導流錐(8)，下端連接有主體位于下管箱(I)中的下導流錐(2);所述的下管箱(I)分別連接有進料口(NI)和催化劑進口(N2)，反應原料從進料口(NI)進入下管箱(I)中與從催化劑進口(N2)進入的催化劑混合后進入下導流錐(2)中并在葉片位于中心管(7)中的攪拌傳動系統(11)的帶動下沿螺旋導流板(5)進行充分混合后從上導流錐(8)溢出進入中心管(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行熱交換；冷卻后的反應料從出料口(N3)流出筒體外；所述的筒體(4)的下端外側安裝有冷卻液進口(N4)，上端安裝有冷卻液出口(N5)。
2.根據權利要求1所述的丁基橡膠聚合反應器，其特征是所述的換熱室的換熱管束(6)沿中心筒(7)呈環形分布，相鄰圈的換熱管束(6)通過連接板(12)實現軸向定位。
3.根據權利要求1所述的丁基橡膠聚合反應器，其特征是所述的中心筒(7)中安裝的螺旋導流板(5)的數量為三條，它們均布在中心筒內壁上，總高度不超過中心筒高度的二分之一。
4.根據權利要求1所述的丁基橡膠聚合反應器，其特征是所述的上管箱(9)相對上導流錐的頂部安裝有便于反應料進入換熱管束中的導流板(10)。
【文檔編號】C08F236/06GK103623761SQ201310669715
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】萬建春, 鄭世平, 劉生海 申請人:南京斯邁柯特種金屬裝備股份有限公司