专利名称：用于生产异戊橡胶的预混釜、预混装置和多釜聚合设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于生产异戊橡胶的预混釜，包括有这种预混釜的预混装置和多釜聚合设备。
背景技术：
共轭二烯烃(如丁二烯和异戊二烯)可通过配位聚合方法合成有规立构聚合物， 生产重要的合成橡胶品种(如顺式1，4_聚丁二烯和顺式1，4_聚异戊二烯)。高顺式结构含量的聚异戊二烯橡胶具有与天然橡胶相似的拉伸结晶性能，并且物理力学性能优异，是合成橡胶中唯一能够替代天然橡胶的品种，可广泛应用于轮胎、医用、胶管胶带等行业。其中，轮胎行业对聚异戊二烯橡胶需求量最大。聚异戊二烯橡胶可部分替代天然橡胶而用于轮胎的各个部位，高顺1，4_结构含量和合适的门尼粘度是保证聚异戊二烯橡胶物理力学性能和加工性能的重要因素。目前工业生产通常采用连续溶液聚合的方式，使用Zigler-Natta型催化剂(钛系或稀土催化剂)来合成聚异戊二烯。在溶液聚合过程中，聚合反应物料(包括异戊二烯单体、溶剂和催化剂)的预混状态将直接影响后续聚合反应的速率、催化剂用量，以及所得橡胶产品的顺式构型含量、分子量和分子量分布。因此，在进行异戊二烯单体溶液聚合反应之前需要创造一个良好的传质环境，使聚合反应物料能够充分混合，形成高度均勻的混合物。 尤其在采用非均相催化剂时，由于催化剂与异戊二烯单体和溶剂不能很好地分散，造成聚合反应体系稳定性差、局部反应程度不均勻，导致催化剂用量增大、生产成本增高，生产的产品中顺1，4_结构含量降低、分子量及分子量分布变宽、凝胶含量高、支化度高。因此，降低聚异戊二烯橡胶的生产成本、提高产品质量、保证生产过程和产品质量稳定性的关键所在是解决非均相催化剂与单体和溶剂的均勻分散混合较差的问题。专利文献CN201415984Y公开了一种用于生产稀土异戊橡胶的预混装置，其中采用串联在一起的管道高速混合器和预混釜。该管道高速混合器采用特殊设计的高速转子和定子的组合。然而，该现有技术的预混合装置仍存在着催化剂、异戊二烯单体和溶剂的分散性无法令人满意的缺陷。
实用新型内容针对上述的问题，本实用新型提出了一种用于异戊橡胶生产的预混装置，其可有效地解决制备异戊橡胶的溶液聚合过程中非均相催化剂、单体和溶剂均勻分散混合较差的问题，从而提高异戊橡胶产品的生产能力和产品的质量。根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于生产异戊橡胶的预混釜，其包括带有夹层的釜体和沿纵向设置在釜体内的搅拌桨轴，其中，在搅拌桨轴上安装了至少两层沿纵向间隔开的搅拌桨。根据本实用新型的一个实施例，所述搅拌桨包括两层桨叶，其中下层桨叶为螺旋型桨叶，上层桨叶为四斜叶型桨叶。
3[0008]根据本实用新型的一个实施例，在所述釜体的内表面附近安装了挡板，优选为多个沿周向布置的挡板，更优选为四个沿周向均勻布置的挡板。所述挡板的高度设置成至少覆盖了所述搅拌桨之间的高度区域。根据本实用新型的第二方面，提供了一种预混装置，其包括串联在一起的均质机与如上所述的预混釜。由于高剪切均质机所产生的强力剪切、冲击、湍流等作用，导致在短时间内能使催化剂颗粒在单体和溶剂中细化、分散。催化剂、单体和溶剂在预混釜内进一步充分混合、分散，形成均勻的聚合反应体系。采用根据本实用新型的预混装置，有利于工业生产过程中聚合流程平稳运行和保证产品质量稳定性，同时可有效降低生产成本、提高产品质量。根据本实用新型的第三方面，提供了一种用于异戊橡胶生产的多釜聚合设备，其中所述设备的聚合首釜是如上所述的预混釜。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是通过采用多层搅拌桨，可使预混装置内的固体催化剂颗粒充分分散，同时固-液悬浮物料的也会充分混合；通过在预混装置内设置挡板可达到使物料全混流的有益效果；采用均质机和预混釜串联的方式，对催化剂和异戊二烯单体、溶剂进行分散、混合，解决了非均相催化剂在聚合反应体系中分布不均勻， 从而导致聚合反应过程波动、产品质量不稳定的问题。
在下文中将基于不同的实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中图1是根据本实用新型的预混釜的结构示意图；图2显示了根据本实用新型的预混装置。在各幅图中，相同的构件由相似的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的异戊橡胶生产用预混釜和预混合装置做进一步说明。图1显示了根据本实用新型的预混釜15，其包括带有夹层13的釜体10。在釜体 10内安装了沿其纵向延伸的搅拌桨轴2。该预混釜15还包括分别安装于釜体10的上半部分和下半部分的两个热电偶1和5以及两个管接口 4和8。管接口 4和8中的一个可用作原料入口，另一个可用作原料出口。在釜体10的上半部分和下半部分还分别设置有循环水入口 3和循环水出口 7。预混釜15还包括人孔9。预混釜15可用不锈钢或碳钢制成。这些特征都是现有技术中所熟知的，其详细描述在此略去。根据本实用新型，在预混釜15的搅拌桨轴2上安装了两个沿纵向间隔开的搅拌桨，即上搅拌桨11和下搅拌桨12。其中，上搅拌桨11设计为四斜叶型桨叶，而下搅拌桨为螺旋型桨叶。这种设计可使固体催化剂颗粒被充分地分散，实现固-液悬浮物料的充分混合。容易理解，根据本实用新型也可在搅拌桨轴2上安装多于两个搅拌桨。另外，根据本实用新型，在靠近釜体10的内表面附近设置了挡板6，其高度设置成至少覆盖了从上搅拌桨11到下搅拌桨12的高度区域。在一个示例中，优选地设置了四个沿周向均勻分布的挡板。通过该挡板的设置可使釜内物料达到全混流的效果。采用根据本实用新型的具有双层桨叶和四个周向均勻分布的挡板的预混釜，既可使催化剂在原料体系中高度均勻分散，又可使整个釜内的物料上下混合尽可能均勻。可通过生产规模来确定聚合反应物料的进口流量和出口流量，并据此相应确定预混釜15的尺寸，例如其高径比，从而使聚合反应物料在预混釜15内的平均停留时间为 1. 0_60mino图2显示了根据本实用新型的预混装置20。如图所示，该预混装置20包括如上所述的预混釜15以及与其相串联的均质机14。均质机14选用市售的高压均质机，其适用于连续生产。在均质机狭窄空间的腔体内装有1-3组对偶咬合的多层定转子，转子在马达的驱动下高速旋转，产生强劲的轴向吸力将物料吸入腔体。可在最短的时间内对物料进行分散、剪切、乳化处理，使固体颗粒粒径分布变窄，分散在液体物料中。将均质机14与根据本实用新型的预混釜15相串联使用，可达到非均相催化剂与液体物料均勻分散、混合的效果。在实际工艺过程中，将单体异戊二烯16、溶剂17冷却至所需温度，经计量后与一定量的催化剂18 —起进入均质机14，经混合后物料进入预混釜15。根据实施工艺方案，可将聚合用单体异戊二烯11和溶剂17按所需比例与催化剂18 —次性混合，经均质机14混合后进入预混釜15。也可先将部分单体的异戊二烯16和溶剂17与催化剂混合，经均质机 14后进入预混釜15，然后将剩余部分的单体异戊二烯16和溶剂17直接加入预混釜15中混合均勻。当预混釜15单独作为物料混合釜使用时，物料在釜中停留时间较短，约1-10分钟。在此期间，催化剂与单体和溶剂在釜中充分分散、混合，达到比较理想的混合效果，此时单体未发生聚合反应或聚合反应程度很低，然后物料进入聚合反应首釜。根据本实用新型的预混釜15也可在采用多釜串联聚合装置时用作聚合反应首釜。此时，物料在釜15中停留时间为11-60分钟，催化剂与单体和溶剂分散、混合的同时， 单体被弓I发发生聚合反应，物料粘度升高，通常控制单体转化率低于60%，然后物料进入下
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水口虛ο采用根据本实用新型的预混装置20可降低催化剂用量，从而降低生产成本，提高产品顺1，4_结构含量，降低产品凝胶含量和支化度，合成分子量和分子量分布稳定的聚异戊二烯产品。虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
权利要求1.一种用于生产异戊橡胶的预混釜(15)，包括带有夹层的釜体(10)和沿纵向设置在所述釜体内的搅拌桨轴(2)，在所述搅拌桨轴上安装了至少两层沿纵向间隔开的搅拌桨。
2.根据权利要求1所述的预混釜，其特征在于，所述搅拌桨包括两层桨叶，其中下层桨叶为螺旋型桨叶，上层桨叶为四斜叶型桨叶。
3.根据权利要求1或2所述的预混釜，其特征在于，在所述釜体的内表面附近安装了挡板(6)。
4.根据权利要求3所述的预混釜，其特征在于，所述挡板的高度设置成至少覆盖了所述搅拌桨之间的高度区域。
5.根据权利要求4所述的预混釜，其特征在于，所述挡板为多个沿周向布置的挡板。
6.根据权利要求5所述的预混釜，其特征在于，所述挡板为四个沿周向均勻分布的挡板。
7.一种用于异戊橡胶生产的预混装置，包括串联在一起的均质机和根据权利要求1到 6中任一项所述的预混釜。
8.一种用于异戊橡胶生产的多釜聚合设备，其中所述设备的聚合首釜是根据权利要求 1到6中任一项所述的预混釜。
专利摘要一种用于生产异戊橡胶的预混釜(15)，包括带有夹层的釜体(10)和沿纵向设置在所述釜体内的搅拌桨轴(2)。在搅拌桨轴上安装了至少两层沿纵向间隔开的搅拌桨。该搅拌桨的下层桨叶可选择为螺旋型桨叶，而上层桨叶为四斜叶型桨叶。在釜体的内表面附近还可安装挡板。本实用新型还提供了一种包括串联在一起的均质机和上述预混釜的预混装置，以及一种用于异戊橡胶生产的多釜聚合设备，其聚合首釜是上述预混釜。本实用新型解决了非均相催化剂在物料中分散不均匀的问题，降低了异戊橡胶的生产成本并提高了产品质量。
文档编号C08F136/08GK202054768SQ20112007434
公开日2011年11月30日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者于国柱, 张 杰, 徐林, 李传清, 杨亮亮, 梁爱民, 欧阳素芳, 谭金枚, 赵姜维, 辛益双 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院