苯乙烯类热塑性弹性体三釜串联聚合设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种苯乙烯类热塑性弹性体三釜串联聚合设备。


背景技术：

2.苯乙烯系热塑性弹性体是目前世界产量最大、与橡胶性能最为相似的一种热塑性弹性体。
3.苯乙烯热塑性弹性体主要包括sbs和sis(苯乙烯/丁二烯或异戊二烯/苯乙烯嵌段聚合)，是由丁二烯或异戊二烯和苯乙烯两种单体，经阴离子嵌段、共聚反应而生产的弹性体材料。苯乙烯热塑性弹性体作为新型第三代合成橡胶，被广泛用于制鞋、粘合剂、塑料及沥青改性以及制造机器零部件类等产品。其中sbs苯乙烯类热塑性弹性体是苯乙烯系热塑性弹性体中产量最大、成本最低、应用最广的一个品种，是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡胶的特性，可以和水、弱酸、碱等接触，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等特性，成为目前消费量最大的热塑性弹性体。目前国内市场缺口较大，产品具有良好的市场发展前景。虽然我国sbs研究开发取得了重要进展，但是与国外先进技术相比，无论在生产规模、能耗还是品种牌号等方面仍存在一定的差距。
4.现有技术均是采用间歇聚合法，以三步顺序单体加入聚合釜生产苯乙烯热塑性弹性体，当装置规模较大时采用多个间歇聚合釜并联生产，下列以丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体sbs为例进行说明：
5.第一步：在正己烷和环己烷的混合溶剂中，首先加入苯乙烯，在一定温度，由正丁基锂引发苯乙烯进行苯乙烯聚合，生成苯乙烯-活性链；第二步:待第一步中的苯乙烯反应完全后，向聚合釜体系中加入丁二烯，生成苯乙烯-丁二烯-活性链，并控制聚合反应温度；第三步：待第二步中的丁二烯反应完全后，继续向聚合体系中加入另一部分苯乙烯，生成苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-活性链，待此部分苯乙烯反应完全后，向聚合体系中加入终止剂，经终止后得到线型丁二烯-苯乙烯弹性体。
6.上述间歇法均采用一个反应釜(或两个并联反应釜)生产苯乙烯热塑性弹性体，待上一步反应完全后，再向聚合釜中加入下一步反应原料(苯乙烯、丁二烯)，间歇反应增加了生产周期，限制了大规模的生产。当生产量很大时，进料速度相对较慢，加料时间较长，同样增加了生产周期。并且由于聚合反应发生在一个釜中，三段反应过程不易控制，各段聚合容易受残余其它聚合段物料的污染，对产品质量造成不利影响。


技术实现要素：

7.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能提高产品质量、操作更加平稳、便于扩大生产规模的苯乙烯类热塑性弹性体三釜串联聚合设备。
8.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：
9.一种苯乙烯类热塑性弹性体三釜串联聚合设备，包括：
10.一级聚合釜，设置有助剂加料系统、溶剂加料系统、苯乙烯加料系统，用于进行苯乙烯聚合反应；
11.二级聚合釜，设于所述一级聚合釜的下方且与一级聚合釜的底部相连接，所述二级聚合釜设置有丁二烯加料系统、冷却系统；
12.三级聚合釜，设于所述二级聚合釜的下方且与二级聚合釜的底部相连接，所述三级聚合釜设置有苯乙烯加料系统、偶合剂加料系统、终止剂加料系统。
13.优选地，所述二级聚合釜的外周设置有夹套，聚合釜内设置有内冷管。
14.优选地，所述的一级聚合釜、二级聚合釜、三级聚合釜分别配备独立的检测控制系统但受控于同一dcs操作系统。
15.优选地，所述一级聚合釜、二级聚合釜、三级聚合釜中分别设置有搅拌器。
16.一种苯乙烯类热塑性弹性体三釜串联聚合方法，包括以下步骤：
17.第一阶段，向一级聚合釜中加入活化剂，然后在一定时间内，向聚合釜中加入溶剂；向一级聚合釜中加入第一部分苯乙烯，然后打开引发剂计量罐出料开关阀，向一级聚合釜中加入定量引发剂，引发苯乙烯聚合反应；待聚合反应结束后，聚合液体靠重力排向二级聚合釜；
18.第二阶段，向二级聚合釜中加丁二烯，由于丁二烯为放热反应，聚合体系温度会很快上升，使二级聚合釜夹套、内冷管中一直通有撤热水，将此聚合体系的最高温度控制在100℃以内；待聚合反应完全后，聚合液体靠重力排向三级聚合釜；
19.第三阶段，向三级聚合釜中加入第二部分苯乙烯或偶合剂，待反应完全，加入终止剂终止反应；最后将反应产物排出三级聚合釜。
20.优选地，向三级聚合釜中加入第二部分苯乙烯，所得产物为线型丁二烯-苯乙烯弹性体；向三级聚合釜中加入偶合剂，所得产物为星型丁二烯-苯乙烯弹性体。
21.优选地，第一阶段生成苯乙烯-活性链；第二阶段为苯乙烯-活性链与丁二烯反应生成苯乙烯-丁二烯-活性链；第三阶段为苯乙烯-丁二烯-活性链与苯乙烯生成苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-活性链。
22.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型中采用三级聚合釜串联生产模式，每一个聚合釜单独进料，一方面可以根据每段的反应特点要求进行针对性设计，使各釜的内部构件、搅拌方式、加热撤热和体积结构等更有利于反应的进行，另一方面各聚合釜单独控制，极大地提高了装置的自动化程度，并且单独聚合釜内的聚合反应不会受其它聚合段残余物料的污染，有利于提高产品质量；同时多级聚合釜串-并联生产操作更平稳，更适于装置规模日益增大的需求。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例的设备流程图。
具体实施方式
24.以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
25.如图1所示，本实施例的苯乙烯类热塑性弹性体三釜串联聚合设备包括：
26.一级聚合釜r-101，设置有助剂加料系统、溶剂加料系统、苯乙烯加料系统，用于进
行苯乙烯聚合反应；
27.二级聚合釜r-102，设于所述一级聚合釜r-101的下方且与一级聚合釜r-101的底部相连接，所述二级聚合釜r-102设置有丁二烯加料系统、冷却系统；
28.三级聚合釜r-103，设于所述二级聚合釜r-102的下方且与二级聚合釜r-102的底部相连接，所述三级聚合釜r-103设置有苯乙烯加料系统、偶合剂加料系统、终止剂加料系统。
29.一级聚合釜r-101、二级聚合釜r-102、三级聚合釜r-103分别配备独立的检测控制系统但受控于同一dcs操作系统。
30.一级聚合釜r-101、二级聚合釜r-102、三级聚合釜r-103中分别设置有搅拌器。
31.二级聚合釜r-102的外周设置有夹套，釜内设置有内冷管。
32.本实施例中苯乙烯类热塑性弹性体三釜串联聚合方法包括以下步骤：
33.第一阶段，向一级聚合釜r-101中加入活化剂，然后在一定时间内，向聚合釜中加入溶剂；向一级聚合釜r-101中加入第一部分苯乙烯，然后打开引发剂计量罐出料开关阀，向一级聚合釜r-101中加入定量引发剂，引发苯乙烯聚合反应；待聚合反应结束后，聚合液体靠重力排向二级聚合釜r-102；
34.第二阶段，向二级聚合釜r-102中加丁二烯，由于丁二烯为放热反应，聚合体系温度会很快上升，使二级聚合釜r-102夹套、内冷管中一直通有撤热水，将此聚合体系的最高温度控制在100℃以内；待聚合反应完全后，聚合液体靠重力排向三级聚合釜r-103；
35.第三阶段，向三级聚合釜r-103中加入第二部分苯乙烯或偶合剂，待反应完全，加入终止剂终止反应；最后将反应产物排出三级聚合釜r-103。
36.在上述步骤中，第一阶段生成苯乙烯-活性链；第二阶段为苯乙烯-活性链与丁二烯反应生成苯乙烯-丁二烯-活性链；第三阶段为苯乙烯-丁二烯-活性链与苯乙烯生成苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-活性链。当向三级聚合釜r-103中加入第二部分苯乙烯，所得产物为线型丁二烯-苯乙烯弹性体；当向三级聚合釜r-103中加入偶合剂，所得产物为星型丁二烯-苯乙烯弹性体。
37.本实施例采用三级聚合釜串联生产模式，每一个聚合釜单独进料，一方面可以根据每段的反应特点要求进行针对性设计，使各釜的内部构件、搅拌方式、加热撤热和体积结构等更有利于反应的进行，另一方面各聚合釜单独控制，极大地提高了装置的自动化程度，并且单独聚合釜内的聚合反应不会受其它聚合段残余物料的污染，有利于提高产品质量；同时多级聚合釜串-并联生产操作更平稳，更适于装置规模日益增大的需求。