专利名称：一种低分子量石油树脂聚合的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明属于一种低分子量石油树脂聚合的方法和使用的设备。
低分子量石油树脂是石油炼制过程中副产的富含不饱和烃馏分的深加工产品，由于它具有多种功能性，用途广泛，渗至国民经济众多领域，市场需求旺盛，近年来国际上发展很快，应用领域还在进一步扩展中。
按原料中不饱和烃的主成份不同，低分子量石油树脂可分为四类(1)C5石油树脂(2)C9石油树脂(3)C5/C9共聚石油树脂(4)双环戊二烯(DCPD)石油树脂。
除了DCPD石油树脂生成反应可以不用催化剂外，前三种石油树脂都采用卤化金属为催化剂进行催化聚合。它们聚合反应的机理是相同的，可以概括地分为链引发、链增长和链终止三个阶段。反应速度很快而反应热很大，因之及时有效地从反应物中取走反应热是聚合过程中的控制性因素。
低分子量石油树脂的聚合温度很低，一般为30～40℃，因此不能采用操作费用低廉的循环冷却水带走反应热，需用温度等级更低的循环冷媒来取走热量，因此冷媒制冷所耗费用在生产成本中占有较大的份额。
我国石油树脂起步晚、规模小、技术水平低，原料来源不稳定，多为粗料。C9石油树脂虽然生产总量较大，但单套装置规模小，生产点多，大多采用较原始的单釜间歇式技术，这类装置由于反应釜的夹套传热面积和传热系数都很小，使传热速率很慢，造成单釜反应时间很长(逾8小时)，生产效率极低而能耗很大。为改善传热条件，国内出现了全混釜式反应器，即采用大容量反应釜、外置换热器、循环泵强制循环的办法，虽取得一定效果但是反应物料的实际停留时间相差很大，难以达到理想的产品质量目标，成品的聚合度范围宽，色度仍较高。
本发明的目的，在于提供一种低分子量石油树脂新的聚合方法和设备。其技术上的要点在于强化传热，强化物料与催化剂的混合过程；使反应热及时、分段导出；为使聚合反应均匀、有序、缓和地进行，采用分批、分段投加催化剂。其设备结构的要点在于采用高效换热设备；塔式反应器中采用多个冷媒为并联、反应物料为串联的特殊取热设备确保反应物流在设备中无死角，反应物料的流动最大限度地实现活塞流；可采用零循环或低循环比操作。较之现有的间歇式反应，本发明的停留时间可减少50％以上，能耗可降低30％以上，产品质量可大大提高，很有开发前景。
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明有两种实施方案，即连续釜式和塔式。分别示于
图1和图2中。图中A-原料进料管；B-催化剂进料管；C-冷媒来管；D-冷媒回管；E-树脂液出料管；1-反应釜；2-进料/循环泵；3-外置换热器；4-塔式反应器；5-螺旋/轴向流取热器；6-中心管；7-法兰；8-催化剂分配环管；9-中间罐。
(一).连续釜式图1为其示意流程图。图中有四个(1～4#，可根据需要选择其数量)单元反应系统，每个单元由反应釜1，循环泵2，外置换热器3和配套的管线和阀门所组成。
正常连续生产时，聚合反应分四个阶段完成。由B管输送来的反应原料送往1#单元的反应釜中，催化剂推荐加入到循环泵的入口处，但亦可加入到反应釜中，加入的速度由反应釜中的物料温升决定，循环物料中有一部分送往2#单元，其量与1#单元的原料平衡，以此类推逐单元排送，直到4#(最后一个)单元达聚合终点，再由E管送往下一工序，即为聚合成品——树脂液。催化剂只往前三个单元添加，最后一个单元则可不添加，只为了增加停留时间到达反应终点。
(二).塔式图2、图3为其示意流程图。图中每台塔式反应器4中有四个(可根据需要选择其数量)采用冷媒为并联、反应物料为串联的螺旋/轴向流取热器5，冷媒由反应器切向进入螺旋流道并由互相联通的中心管6串联导出，反应物料则沿轴向通过螺旋流道的另一程，在该反应器内温度场均匀、反应物料的流动最大限度地实现了活塞流是其显著特点。根据需要可选择数塔串联或并联。该流程可有两种操作方式，兹分述如下1.分批操作如图2，由A管送来的原料，经泵2送往中间罐9中，到系统充满反应物流、中间罐9中建立一定液位后关闭进料阀，继续使原料不停地循环，同时启动冷媒循环，待物流达到指定温度后，开启由B管送来的催化剂进料阀，按规定的数量和速度分段加入催化剂直至加完，继续循环至聚合反应终点，反应产物树脂液由E管外输。
2.连续操作如图3，在物流的循环中，连续地由A管和B管加入原料和催化剂，同时等量地由E管外输树脂液，即可实现连续操作。在这种操作方式中，可以采用低循环比直至零循环比操作，即少打循环直至不打循环，A管和B管加入的原料和催化剂一次性通过塔式反应器后生成树脂液直接由E管排出至下一工序。
权利要求
1.一种低分子量石油树脂聚合的方法和设备是由催化反应器、换热器、冷媒循环系统、管道、阀门、容器和控制、测量仪表所组成。其特征在于反应热能及时、分段导出，催化剂是分批、分段投入的。
2.一种如权利要求1所述的低分子量石油树脂聚合的方法和设备。其特征在于塔式反应器分段取热的换热设备采用多个冷媒为并联、反应物料为串联，冷媒由反应器切向进入螺旋流道并由互相联通的中心管串联导出，反应物料则沿轴向通过螺旋流道的另一程，使得器内温度场均匀、反应物料的流动最大限度地实现了活塞流，可采用零循环比单程通过得到产品；根据需要可采用多塔串联或并联。
3.一种如权利要求1所述的低分子量石油树脂聚合的方法和设备。其特征在于用循环泵实现强制循环，以强化传热和物流的混合过程。
全文摘要
本发明的目的，在于提供一种低分子量石油树脂新的聚合方法和设备。其技术上的要点在于强化传热，强化反应物流与催化剂的混合过程；使反应热及时、分段导出，反应物流在各反应器内的温度场最大限度均匀化；为使聚合反应均匀、有序、缓和地进行，采用分批、分段投加催化剂。其设备结构的要点在于采用高效换热设备(如多圈式换热器)，塔式反应器中采用多个冷媒为并联、反应物料为串联的特殊取热设备确保反应物流在设备中无死角，反应物流最大限度地实现了活塞流；可采用低循环比直至零循环比操作。较之现有的间歇式反应，本发明的总反应时间可减少50％以上，能耗可降低30％以上，产品质量可大大提高，很有开发前景。
文档编号C08F240/00GK1440987SQ0311268
公开日2003年9月10日 申请日期2003年1月15日 优先权日2003年1月15日
发明者富跃军 申请人:富跃军