一种制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统的制作方法

本实用新型涉及化工设备领域，尤其涉及一种制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统。

背景技术：

反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)又称合成杜仲胶，国外称为古波塔胶、巴拉塔胶等，与通用天然橡胶(NR)和异戊橡胶(IR)是同分异构体。因TPI室温下易结晶，结晶熔点仅60℃左右，所以可作为低熔点塑料用于医用固定矫形材料等。但TPI分子链本质上仍是含不饱和碳-碳双键的柔性链，因此也可以用通常不饱和橡胶的硫化方法进行交联。当交联密度较低时，是一种热致弹性体，可作为形状记忆功能材料；当交联密度较高时，由于交联阻碍了结晶，转化成弹性体材料。这种弹性体的最大特点是动态性能好，生热低，耐疲劳性能好，是制造高性能绿色节能环保轮胎和高速火车、汽车减震制品的优良材料。可见TPI既是塑料，又是橡胶，还可作功能材料，是一种用途很广的高分子新材料。

目前，主要采用TiCl4/MgCl2催化剂催化异戊二烯本体沉淀聚合合成TPI的工艺路线。该沉淀聚合法的主要优点是催化效率高，无须后处理；产品反式-1,4-结构含量可达98％以上；聚合体系粘度很低，避免了溶液聚合中高粘度胶液带来的传热、传质、传动等一系列困难；工艺流程简单，投资省，能耗低，成本大幅下降；无三废排放。由于合成TPI的生产成本大大降低，为TPI的发展及将来部分代替天然橡胶而成为通用橡胶创造了条件，并具有良好的工业化前景。

现有技术中，主要采用间歇生产系统用以生产反式-1,4-聚异戊二烯，包括预聚釜和反应器，首先将催化剂和异戊二烯单体置于预聚釜中进行预聚反应，预聚釜需要设置在0℃左右，为后续聚合做准备。然后将预聚混合物和异戊二烯单体输入至反应器中，进行聚合反应，反应器中需要设置于20℃左右。由于工业化生产物料量较大，导致位于反应器中不同位置的物料聚合程度不同，因此，完成聚合反应需要较长时间、且质量不稳定、能耗较高。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统，以解决反式-1,4-聚异戊二烯的生产效率低，产品质量不稳定，物耗和能耗高的问题。

本实用新型提供的制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统，包括预聚釜、第一反应器、输送泵、若干个第二反应器、缓存罐、物料挤出机、离心风机和传送带，按照反式-1,4-聚异戊二烯的生产方向，预聚釜、第一反应器、输送泵、第二反应器、缓存罐和物料挤出机依次顺序连接，其中，若干个第二反应器串联连接；预聚釜和第一反应器的进料口均连通进料管线的出料口，物料挤出机的物料回收口连通物料回收管线的进料口，进料回收管线上安装有离心风机，物料回收管线的出料口连通进料管线的进料口；传送带的一端位于物料挤出机的出料口处。

可选地，还包括离心釜，离心釜的进料口连通第二反应器，离心釜的出料口分别连通缓存罐和物料回收管线。

可选地，预聚釜使用冷水控温系统，控温0-10℃，优选0℃。

可选地，第一反应器采用热水控温系统，控温18-20℃，优选20℃。

可选地，第二反应器采用热水控温系统，控温20℃。

可选地，物料回收管线上安装有冷凝器，其中，冷凝器位于离心风机和离心釜连通口之间。

可选地，物料挤出机为双螺杆物料挤出机。

可选地，预聚釜为异戊二烯单体和Ziegler-Natta催化剂的预聚釜。

可选地，第二反应器的数量为3-5个。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统，将反式-1,4-聚异戊二烯和Ziegler-Natta催化剂混合，在低温预聚釜中预聚后，计量连续送入第一反应器中与常温反式-1,4-异戊二烯聚合，在第二反应器中达到一定转化率后，经缓存罐终止反应后，进入物料挤出机造粒，并通过物料回收管线回收未反应单体重新利用，其中，若干个串联的第二反应器的转化率各不相同，位于生产系统最后面的一个第二反应器中的转化率最高，通过检测其中的反式-1,4-异戊二烯的转化率，确定是否将放入缓存罐终止反应，实现了连续化生产，最终得到的反式-1,4-聚异戊二烯产品比间歇本体沉淀聚合方法的产品质量稳定，生产效率更高，物耗和能源消耗更低。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统的结构示意图。

图1中标号表示：1-预聚釜、2-第一反应器、3-输送泵、4、5、6-第二反应器、7-、、缓存罐、8-物料挤出机、9-离心风机、10-输送带、11-离心釜。

具体实施方式

本实用新型提供了一种制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统，以解决反式-1,4-聚异戊二烯的生产效率低，产品质量不稳定，物耗和能耗高的问题。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，为本实用新型提供了一种制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统的结构示意图。包括预聚釜1、第一反应器2、输送泵3、a第二反应器4、b第二反应器5、c第二反应器6、缓存罐7、物料挤出机8、离心风机9和传送带10，按照反式-1,4-聚异戊二烯的生产方向，预聚釜1、第一反应器2、输送泵3、a第二反应器4、b第二反应器5、c第二反应器6、缓存罐7、物料挤出机8依次顺序连接。

预聚釜1和第一反应器2的进料口均连通进料管线的出料口，物料挤出机8的物料回收口连通物料回收管线的进料口，进料回收管线上安装有离心风机9，物料回收管线的出料口连通进料管线的进料口；传送带10的一端位于物料挤出机8的出料口处。

上述各个装置中，预聚釜1为异戊二烯单体和Ziegler-Natta催化剂的预聚釜，Ziegler-Natta催化剂包括以下组分：(1)含钛的固体催化剂活性组分；(2)有机铝烷基化合物为助催化剂组分。预聚釜使用冷水控温系统，控温0-10℃，优选0℃，使得Ziegler-Natta催化剂在低温的异戊二烯单体中分散，催化效率高，催化活性高，同时，改善了流动性，便于计量。

第一反应器2采用热水控温系统，控温18-20℃，优选20℃，异戊二烯单体和Ziegler-Natta催化剂在预聚釜1中预聚6-8h后，进入第一反应器2，与由进料管路进入的异戊二烯单体，在18-20℃进行进一步聚合反应。

第二反应器4-6采用热水控温系统保持20℃左右恒温，混合物在第一反应器1中达到一定转化率后，进入连续的若干个串联第二反应器(图1中为3个)，各个第二反应器中的混合物的转化率各不相同，位于生产系统最后面的一个第二反应器中的转化率最高，通过检测其中的反式-1,4-异戊二烯的转化率，确定是否将放入缓存罐7终止反应。当转化率达标，最后一个第二反应器中的反式-1,4-聚异戊二烯虽然进入缓存罐7终止反应，单之前的第二反应器仍然可以继续进料进行反应，实现了连续化生产，提高产品的生产速率。

缓存罐6中反应完全的反式-1,4-聚异戊二烯进入物料挤出机7造粒，在物料回收管线上冷凝器的冷凝作用下，通过物料回收管线回收未反应单体重新利用。其中，物料挤出机7为双螺杆物料挤出机，提高造粒效率和产品质量。

本实用新型提供的制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统除上述装置外，还可以增加一套控制系统，通过CPU控制器控制各个装置，例如控制预聚釜1、第一反应器2、a第二反应器4、b第二反应器5、c第二反应器6的进料量，出料量，温度等。方便用户操作控制。

实施例2

如图2所示，为本实用新型提供的另一种制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统的结构示意图，在实施例1的基础上，还包括离心釜11，离心釜11的进料口连通图中c第二反应器6，离心釜11的出料口分别连通缓存罐7和物料回收管线。这种情况下，物料回收管线上安装有冷凝器(图中未示出)，其中，冷凝器位于离心风机9和离心釜11连通口之间。在本实用新型实施例中，与上述实施例相关的描述可相互参看，在此不详细阐述。本实施例提供的另一种制备反式-1,4-聚异戊二烯的连续化生产系统的优势外，离心釜11的加入，在离心的作用下会起到快速初步脱除溶剂的作用，提高产品质量。

以上的本实用新型实施方式并不构成对本实用新型保护范围的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里实用新型的公开后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由权利要求指出。