一种用于共轭二烯类聚合物连续加氢的装置及方法与流程

本发明属于共轭二烯类聚合物加氢，具体涉及一种用于共轭二烯类聚合物连续加氢的装置及方法。

背景技术：

1、工业上，含丁二烯、异戊二烯等共轭二烯烃的聚合物由于不饱和双键的存在，其在使用过程中，耐热、氧稳定性、耐老化及耐黄变性能较差，为解决这一问题，通常将共轭二烯烃单元内不安定的未饱和的双键进行氢化饱和，增加其稳定性。通常氢化反应在茂金属催化剂或铝镍催化剂存在下进行，以实现理想的加氢度，要求含共轭二烯烃段的饱和度大于98%重量。

2、然而，由于聚合物胶液在反应前期胶液中双键浓度高，在反应初期的一段时间内加氢速率很快，迅速放出大量的热，使得反应温度控制较难，且容易使聚合物分解或交联形成凝胶，聚合物中苯环过度氢化，同时高温也会造成部分催化剂失活影响加氢效率。反应后期，随着双键浓度的降低，加氢速率缓慢，往往需要很长的时间或者较多的催化剂量来实现合格的加氢度。

3、因此，为控制反应热，提高气液接触面积，发展出了在氢化共轭二烯类聚合物过程中提高其氢化率且不致影响氢化催化剂寿命的氢化装置及方法。

4、cn101481433b公开了一种用于共轭二烯系聚合物氢化反应装置及连续式氢化共轭二烯系聚合物的方法。该氢化反应装置可由组合至少一氢化反应单元，且每一氢化反应单元包括至少一具有一出料孔的氢化反应器及至少一热交换器的设备来控制共轭二烯聚合物的氢化反应条件，例如：氢化温度、氢化压力，通过聚合物、氢气、催化剂非机械混合方式进行氢化反应，克服氢化共轭二烯聚合物时因放热升温而使氢化催化剂失活的缺点，进而能延长氢化催化剂的寿命，并提高了氢化率。但是存在以下不足：该方法需要多级氢化反应器和换热器串联，且反应器内部内置复杂的填充件，设备制造比较复杂，控制也比较复杂，能耗也较大。

5、cn107099008a公开了一种含烯烃不饱和键聚合物连续加氢的方法，该方法采用至少两个串联连接的反应器，可以更好的实现加氢反应过程的传热、传质，更好的控制反应温度，在较长的操作周期内保持催化剂的活性，进而提高加氢反应区效率。但是存在以下不足：该方法第一反应器为循环反应器需要很大的循环比，初段反应热较多，会造成加氢效率下降，能耗很大。第二反应器作为塔式反应器，长径比往往很大，连续化技术控制也比较复杂。

6、cn101481433b公开了一种共轭二烯类聚合物加氢的反应系统，该系统利用改良后的环流反应器进行加氢，通过文氏管高速喷流的剪切作用使氢气形成微小的气泡冲击计入反应物液面下提升反应速率，并通过泵、管路、热交换器及催化剂回收装置的设置达到移除反应热、批次或连续反应以及非均相催化剂回收的目的。该系统不但具有良好的氢化速率，并且可提供良好的反应热移除方式，使氢气很快即溶入反应物溶液，控制容易，不需稀释反应物溶液，从而利于提升产能及安全性。但是存在以下不足：反应流出物经换热器换热后再循环回到该反应器中，从而通过不断循环提高产物加氢度，这种技术的反应过程控制较为复杂。

7、cn105085724a公开了一种用于聚合物连续加氢的加氢装置和加氢方法，该方法采用了内含高效喷射反应器的加氢釜，解决间歇加氢温度难控导致加氢效率低的缺陷以及连续加氢过程控制复杂的缺陷。存在的不足：胶液需要经换热器换热后再循环回该反应器，通过不断循环提高产物加氢度，循环比很大，能耗很高。

8、cn112142883a公开了一种共轭二烯烃聚合物连续加氢方法及装置。利用微通道反应器进行共轭二烯烃聚合物加氢反应，在共轭二烯烃聚合物加氢过程中，提高传质传热效率，实现反应温度平稳，保持催化剂高活性，大幅提高加氢效率，本质安全，工业放大效应小。存在的不足：对于粘度特别大的聚合物胶液，微通道内流动阻力较大，且微通道反应器的内部结构比较复杂，制造成本较高。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提出一种用于共轭二烯类聚合物连续加氢的装置及方法，利用双回路气液相反应装置进行的共轭二烯类聚合物连续加氢反应，该方法克服了氢化共轭二烯类聚合物时因放热升温而使氢化催化剂失活的缺点，所使用的反应器集中了鼓泡、循环流动和喷射的优点，使气体在液体中更好的分散，提高了氢化反应速率，并且可由每一区域氢化反应器和换热器来控制共轭二烯类聚合物的氢化反应温度，延长了催化剂的寿命，避免了加氢聚合物在反应釜内对苯环进行加氢的副反应及凝胶的产生，更好地实现使聚合物的加氢度达到理想需求值。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

3、一种用于共轭二烯类聚合物连续加氢的装置，所述装置包括一加氢反应器，所述加氢反应器内设有隔流板，隔流板将反应器下部分为a、b两个液相区，反应器上部为气相区，在每个液相区的反应器上部分别设有喷射混合器，每个喷射混合器分别与换热器、循环泵、该液相区相连形成双回路循环回流管线，聚合物胶液进料与加氢催化剂进料管线通过静态混合器混合后连接在a区的循环回流管线上，b区的循环回流管线上设有产品出料端，所述反应器上部设有氢气进料管线。

4、进一步地，所述隔流板竖直固定于反应器内的底部中心位置处，隔流板顶部与反应器顶部之间留有距离，隔流板的高度为反应器高度的70-80%。

5、采用所述装置的共轭二烯类聚合物连续加氢的方法，所述方法为在加氢催化剂的存在下，利用双回路循环回流管线进行含共轭二烯烃聚合物胶液与氢化催化剂及氢气的氢化反应，同时移除反应热，控制加氢反应器a区反应停留时间使完成部分氢化的胶液经过隔流板溢流进入加氢反应器b区进行强化加氢反应，控制b区的循环比，加氢合格的聚合物胶液一部分流出进入到纯化系统，其余胶液经循环泵、换热器后在b腔加氢系统内循环，采出的胶液获得加氢度≥99%。

6、进一步地，加氢反应器a、b区域的温度由循环液换热器控制，a区域为低温反应区，反应温度为30-60℃；b区域为高温反应区，反应温度为60-90℃；加氢反应器的反应压力的表压为1-2.0mpa；加氢反应器a、b区域液面差为反应器高度的10-20%。

7、进一步地，聚合物胶液在加氢反应器a区的反应停留时间控制在15-45min。

8、进一步地，聚合物胶液在加氢反应器b区的循环比为5-10:1。

9、进一步地，共轭二烯类聚合物为丁二烯和/或异戊二烯与苯乙烯共聚形成的嵌段共聚物或无规共聚物，根据是否加入偶联剂，所述的共聚物分为线性或星型共聚物，分子量为10000-600000；偶联剂为四氯化硅、四氯化锡、二乙烯基苯、八乙烯基笼状聚倍半硅氧烷的一种或多种。

10、进一步地，当共轭二烯类聚合物为丁二烯与苯乙烯共聚物时，加氢催化剂为茂钛催化剂与烷基锂和邻苯二甲酸二甲酯类的混合物，或茂钛催化剂与烷基铝和含氢硅烷键的硅烷化合物的混合物；催化剂的加入量为0.05-0.2mmol ti/100g聚合物。

11、进一步地，当共轭二烯类聚合物为异戊二烯与苯乙烯共聚物或异戊二烯、丁二烯与苯乙烯共聚物时，加氢催化剂为有机酸镍和/或有机酸钴与烷基铝的混合物，催化剂的加入量为0.03-0.1gni和/或co/100g聚合物。

12、进一步地，含共轭二烯烃聚合物胶液为含共轭二烯烃聚合物经溶剂配制成浓度为5-30wt%的聚合物溶液；溶剂为环己烷、正己烷、甲苯一种或多种混合溶剂。

13、本发明公开了一种用于共轭二烯类聚合物连续加氢的装置及方法，该方法包括在加氢催化剂的存在下，利用双回路气液相反应装置进行的共轭二烯类聚合物的加氢反应。本发明所述的加氢反应器腔体中心内置隔流板，将加氢区域分割为左右两个内腔即a、b腔，每个内腔都安装有高效喷射混合器，通过循环泵、管路、换热器等设备形成双回路供给该共轭二烯类聚合物胶液、该氢化催化剂及该氢气高效混合并进行氢化反应，同时移除反应热。通过控制a腔反应停留时间使完成部分氢化的胶液经过隔流板溢流进入b腔进行强化加氢反应，通过控制b腔的循环比，加氢合格的聚合物胶液一部分流出进入到纯化系统，其余胶液经循环泵、换热器后在b腔加氢系统内循环。

14、本发明的优点与积极效果为：

15、1、本发明克服了氢化共轭二烯类聚合物反应时因放热升温而使氢化催化剂失活的缺点，本发明的氢化反应装置集中了鼓泡、循环流动和喷射的优点，使气体在液体中更好的分散，提高了氢化反应速率。

16、2、本发明因该反应装置中氢化反应单元包括一氢化反应器和一用以移除氢化反应热的热交换器，通过控制共轭二烯类聚合物的氢化反应温度，将氢化反应区分为低温区和高温区，a区域为双键高浓度区，为氢化放热剧烈阶段，通过喷射环流加低温控制，消除了局部热点，延长了催化剂的寿命。b区域为双键低浓度区，通过喷射环流加高温提高氢化速度，避免了加氢聚合物在反应釜内对苯环进行加氢的副反应及凝胶的产生，实现连续加氢，更好地实现使聚合物的加氢度达到理想需求值。