一种聚合物的凝聚方法与流程

1.本发明属于聚合物制备领域，具体涉及一种聚合物的凝聚方法。


背景技术：

2.溶液法聚合一般采用水析凝聚的方法分离聚合物和溶剂，并回收未反应的单体。含有大量溶剂和少量反应单体的反应溶液，喷入凝聚釜热水中，用蒸汽将溶剂汽化并带出釜外，聚合物溶液中的聚合物随着大量溶剂的汽化蒸出而逐步浓缩以至形成固态颗粒，同时其内部所含的溶剂逐渐向表面扩散，最后形成含溶剂较少，含水较多的多孔小颗粒。聚合物溶液的水析凝聚装置集中了溶剂的损失量的80％和能耗的50％，是聚合物生产过程中能耗、物耗最大的设备，是溶液法聚合物生产过程中节能降耗重点攻关的领域之一。
3.现有技术中聚合物溶液的水析凝聚装置的节能措施主要包括：通过采取提高单体浓度、增加聚合物溶液含胶量、降低凝聚时的水胶比、对聚合物溶液和循环热水系统保温等方式，从而降低凝聚时新鲜蒸汽消耗量以实现节能降耗的目的，但上述方法的节能潜力不大，亟待开发更为有效的节能处理方法。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种聚合物的凝聚方法，其包括如下步骤：
5.将含有聚合物的有机溶液和热介质进行接触，水析凝聚分离得到气相组分和含有聚合物胶粒的混合相组分；
6.所述热介质为热水和/或水蒸汽；
7.所述水析凝聚分离的体系操作温度不超过70℃；
8.所述水析凝聚分离的体系操作压力大于0.15mpa。
9.根据本发明的实施方案，所述含有聚合物的有机溶液为溶液聚合法得到的反应溶液或将聚合物溶于有机溶剂后和其它物质(比如卤素、氢气等)，反应得到的反应溶液。优选地，所述含有聚合物的有机溶液中还可以含有未反应的单体。
10.根据本发明的实施方案，所述含有聚合物的有机溶液中聚合物的质量浓度为5-30wt％，例如为15-25wt％，示例性为15wt％、20wt％、22wt％、24wt％、25wt％等。
11.根据本发明的实施方案，所述水蒸汽和所述含有聚合物的有机溶液的温度差为15-200℃，例如30-160℃，又如40-120℃。
12.根据本发明的实施方案，所述含有聚合物的有机溶液的温度为0-100℃，例如30-85℃，示例性为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃。
13.根据本发明的实施方案，所述聚合物为可溶于烃类溶剂的聚合物，例如为顺丁橡胶(br)、聚异丁烯(pib)、溶聚丁苯橡胶(ssbr)、苯乙烯嵌段共聚物(如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)或其氢化产物、氢化丁腈橡胶、卤化丁基橡胶、聚异戊橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、乙丙橡胶等中的至少一种；优选为卤化丁基橡胶、顺丁橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种；示例性为溴化丁基橡胶或氯化丁基橡胶。其中，所述烃类
溶剂具有如下文所述的含义。
14.根据本发明的实施方案，所述气相组分中含有有机溶剂和水。优选地，所述的有机溶剂为烃类溶剂；优选地，所述烃类溶剂为烷烃；进一步优选c5烷烃，示例性为正戊烷和/或环戊烷。
15.根据本发明的实施方案，所述含有聚合物的有机溶液和热水/水蒸汽进行接触、及水析凝聚分离过程在凝聚釜中进行。
16.根据本发明的实施方案，所述水析凝聚分离的体系操作温度为50-70℃，例如为51-69℃，还例如为52-68℃；示例性地，所述操作温度为50℃、55℃、60℃、65℃、66℃、67℃、68℃或69℃。
17.根据本发明的实施方案，所述水析凝聚分离的体系操作压力为0.151mpa-0.50mpa，例如为0.155-0.50mpa，还例如为0.17-0.45mpa，示例性地，所述操作压力为0.151mpa、0.155mpa、0.16mpa、0.165mpa、0.17mpa、0.20mpa、0.30mpa、0.40mpa、0.50mpa。
18.根据本发明的实施方案，所述水析凝聚分离的体系操作压力可以通过热介质维持。
19.根据本发明的实施方案，所述含有聚合物胶粒的混合相组分中还含有水。
20.本发明的有益效果：
21.本发明提供了一种含有聚合物的有机溶液的凝聚方法，将含有聚合物的有机溶液和热水和/或水蒸汽接触，在水析凝聚分离体系温度小于70℃、压力大于0.15mpa条件下，分离得到胶粒和水。此方法在较低的温度和较高的压力下进行水析凝聚，由有机溶剂挥发气相携带的水分含量降低，有效地减少了水析凝聚过程的新鲜水蒸汽的消耗量，节约了能源。
具体实施方式
22.下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
23.除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
24.实施例1
25.22500kg/h溴化丁基橡胶的正戊烷溶液，该溶液的温度为45℃，该溶液中溴化丁基橡胶的浓度为20wt％，和58000kg/h、65℃热水混合，进入凝聚釜进行水析凝聚分离。向凝聚釜中通入新鲜的0.8mpa水蒸汽控制凝聚釜内的温度为65℃，压力为0.16mpa。
26.凝聚釜顶采出正戊烷气相，其组成为95.4wt％正戊烷和4.6wt％水。分散析出的溴化丁基橡胶胶粒和水的混合物自凝聚釜排出，进一步加热分离残余的正戊烷后去分离出水分、干燥后得到4500kg/h溴化丁基橡胶，分离的水分部分外排，部分作为回水返回凝聚釜作为热水套用。
27.本实施例水析凝聚过程凝聚釜中正戊烷的回收率大于等于99.6wt％，处理过程中新鲜的0.8mpa水蒸汽的消耗量为4.2t/h。
28.实施例2
29.22500kg/h溴化丁基橡胶的正戊烷溶液，该溶液的温度为45℃，该溶液中溴化丁基
橡胶的浓度为20wt％，和58000kg/h、60℃热水混合，进入凝聚釜进行水析凝聚分离。向凝聚釜中通入新鲜的0.8mpa水蒸汽控制凝聚釜内的温度为60℃，压力为0.16mpa。
30.凝聚釜顶采出正戊烷气相，其组成为96.6wt％正戊烷和3.4wt％水。分散析出的溴化丁基橡胶胶粒和水的混合物自凝聚釜排出，进一步加热分离残余的正戊烷后去分离出水分、干燥后得到4500kg/h溴化丁基橡胶，分离的水分部分外排，部分作为回水返回凝聚釜作为热水套用。
31.本实施例水析凝聚过程凝聚釜中正戊烷的回收率大于等于99.6wt％，处理过程中新鲜的0.8mpa水蒸汽的消耗量为3.8t/h。
32.实施例3
33.37500kg/h顺丁橡胶的环戊烷溶液，该溶液的温度为85℃，该溶液中顺丁橡胶的浓度为20wt％，和97500kg/h、65℃热水混合，进入凝聚釜进行水析凝聚分离。向凝聚釜中通入新鲜的0.8mpa水蒸汽控制凝聚釜内的温度为65℃，压力为0.16mpa。
34.凝聚釜顶采出环戊烷气相，其组成为92.7wt％正戊烷、丁二烯2.8wt％和水4.5wt％。分散析出的顺丁橡胶胶粒和水的混合物自凝聚釜排出，进一步加热分离残余的环戊烷后去分离出水分、干燥后得到7500kg/h顺丁橡胶，分离的水分部分外排，部分作为回水返回凝聚釜作为热水套用。
35.本实施例水析凝聚过程凝聚釜中环戊烷的回收率大于等于99.5wt％，处理过程中新鲜的0.8mpa水蒸汽的消耗量为5.8t/h。
36.对比例1
37.丁基橡胶的正己烷溶液和溴素接触反应，得到的溴化丁基橡胶反应溶液，加入反应终止剂氢氧化钠溶液后得到溴化丁基橡胶胶液，胶液中溴化丁基橡胶的浓度为20wt％，温度为55℃，流量为22500kg/h，进入凝聚釜，和95℃、58000kg/h热水、以及0.8mpa水蒸汽接触，凝聚釜内的温度控制在95℃，压力为0.16mpa，聚合物以固体形式析出，与水形成胶粒水。
38.0.16mpa正己烷和水的混合蒸汽从凝聚釜顶出，混合蒸汽温度为95℃，其中含正己烷81.1wt％，水18.9wt％，去分离回收正己烷。
39.分散析出的溴化丁基橡胶粒和水混合物去进一步分离残余的正己烷，再经胶粒和水分离，分出的胶粒去进一步干燥制备4500kg/h溴化丁基橡胶成品，分出的水部分返回凝聚釜作为热水回用，部分作为污水排放。
40.凝聚釜中正己烷的回收率为99wt％，新鲜的0.8mpa水蒸汽的消耗量为7.9t/h。
41.对比例1和实施例1、2比较可见，同样4500kg/h溴化丁基橡胶生产装置，分别使用正戊烷和正己烷作溶剂，使用正戊烷作为溶剂，降低了溴化丁基橡胶溶液水析凝聚的温度，提高水析凝聚的溶剂回收率，降低了水蒸汽的消耗量。
42.以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。