控制丁基橡膠反應(yīng)器溫度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于橡膠生產(chǎn)領(lǐng)域，更具體地，涉及控制丁基橡膠反應(yīng)器溫度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 丁基橡膠（IIR)，為世界上第四大合成橡膠，具有優(yōu)良?xì)饷苄?、耐老化性和阻尼?能，是汽車工業(yè)和輪胎制造業(yè)重要的原材料，主要用于制造輪胎內(nèi)襯及內(nèi)胎、優(yōu)質(zhì)子午線輪 胎，也用于生產(chǎn)電絕緣材料、密封材料、防毒用具和醫(yī)用瓶塞。
[0003] 丁基橡膠的生產(chǎn)方法主要有淤漿法和溶液法兩種。淤漿法是以氯甲烷為溶劑，以 H20_A1C13為引發(fā)體系，在低溫下(_100°C左右)將異丁烯與少量異戊二烯通過陽離子共聚合 制得的。淤漿法丁基橡膠的生產(chǎn)主要包括聚合反應(yīng)、產(chǎn)品精制、回收循環(huán)以及清釜、干燥劑 再生、制冷系統(tǒng)組成。
[0004] 首先，干燥脫重后的原料異戊二烯與異丁烯按一定比例混合，以氯甲烷為溶劑配 制催化劑溶液。之后，用丙烯和乙烯將催化劑溶液和反應(yīng)物料冷卻到_94°C，引入聚合釜進(jìn) 行聚合反應(yīng)。該聚合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱由液態(tài)乙烯汽化產(chǎn)生的低溫乙烯蒸氣移出，聚 合反應(yīng)在 _l〇〇°C左右進(jìn)行。
[0005] 液態(tài)乙烯氣化移除反應(yīng)熱的過程可由下述公式表達(dá)：
[0006]
[0007] (式1)。
[0008] 聚合反應(yīng)在-100°c時進(jìn)行，因此應(yīng)使液態(tài)乙烯在-100°c時于反應(yīng)器換熱管束內(nèi)均 勻氣化。而在實際情況中，由于相對位置及管線走向的不同，進(jìn)入反應(yīng)器換熱管束時過冷液 態(tài)乙烯的壓力往往偏離-100°c時的飽和蒸氣壓。
[0009] 根據(jù)克勞修斯-克拉柏龍方程
式2)，當(dāng)進(jìn)入反應(yīng)器的液 態(tài)乙烯壓力偏高時，乙烯氣化壓力增大，乙烯氣化溫度也隨之增大，因此導(dǎo)致反應(yīng)溫度升 高。同時，由式1可知，反應(yīng)溫度升高使得乙烯氣化量η減小，回流到乙烯罐的液態(tài)乙烯量增 加，引起乙稀罐內(nèi)液位升高。在乙稀罐液位調(diào)節(jié)作用下，補(bǔ)充進(jìn)乙稀罐的過冷液態(tài)乙稀量減 小。這種作用的積累將使反應(yīng)熱不能很好的移出，導(dǎo)致反應(yīng)溫度逐步升高的速度加快，加快 了反應(yīng)的中止，引起產(chǎn)能下降。相反，當(dāng)乙烯壓力偏低時，氣化溫度降低，氣化量增大，導(dǎo)致 乙烯壓縮機(jī)處理量增大，增加了建設(shè)和生產(chǎn)成本。
[0010] 因此，恰當(dāng)?shù)乜刂坪靡簯B(tài)乙烯進(jìn)入反應(yīng)器換熱管束時的壓力，使其在反應(yīng)器內(nèi)于-100°C的反應(yīng)溫度下均勻氣化對提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本都有著重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是提供一種控制丁基橡膠反應(yīng)器溫度的方法。該方法采用乙烯罐壓 力聯(lián)鎖與反應(yīng)器換熱管束入口設(shè)置可調(diào)減壓元件相結(jié)合的方式，工藝流程簡單，安裝方便， 易于操控;控制精度高，過程不需耗費(fèi)能量，運(yùn)行成本低，生產(chǎn)安全可靠。
[0012] 本發(fā)明提供了一種控制丁基橡膠反應(yīng)器溫度的方法，包括:通過乙烯罐的壓力變 送器的信號反饋來調(diào)節(jié)乙烯罐壓力調(diào)節(jié)閥，將乙烯罐的壓力控制在第一壓力下，所述第一 壓力等于-100°C下的乙烯氣化壓力減去乙烯正常液位標(biāo)高與反應(yīng)器換熱管束頂部標(biāo)高液 柱壓力差值再加上乙烯罐出口至反應(yīng)器換熱管束入口的管路阻力降與lOKPa可調(diào)減壓元件 的調(diào)節(jié)裕度值;調(diào)整所述可調(diào)減壓元件的壓力降，使進(jìn)入反應(yīng)器換熱管束的乙烯壓力等于-100°C下的乙烯氣化壓力。
[0013] 在上述方法中，其中，所述可調(diào)減壓元件包括固定條孔板和轉(zhuǎn)動條孔板。
[0014] 在上述方法中，其中，所述可調(diào)減壓元件設(shè)置在所述反應(yīng)器換熱管束下方的液態(tài) 乙烯入口處。
[0015] 在上述方法中，其中，所述可調(diào)減壓元件的壓力降通過所述固定條孔板和所述轉(zhuǎn) 動條孔板的相對角度進(jìn)行細(xì)微調(diào)節(jié)。
[0016] 在上述方法中，其中，所述第一壓力為0.04MPaG。
[0017] 在上述方法中，其中，所述-l〇〇°C下的乙烯氣化壓力為0.026MPaG。
[0018] 可調(diào)減壓元件由兩片條形孔板及固定殼體組成，兩片孔板之間有一小段固定的間 距，第一片孔板方位固定，第二片孔板方位可以轉(zhuǎn)動，即通過兩片孔板之間的相對角度使壓 力降發(fā)生細(xì)微改變，孔板及殼體均由低溫不銹鋼材質(zhì)制成。
[0019] 通過調(diào)節(jié)氣相乙烯流量調(diào)節(jié)乙烯罐壓力，初步控制液態(tài)乙烯進(jìn)反應(yīng)器換熱管束前 的壓力，再通過換熱管束前壓力計進(jìn)行判斷，改變條形孔板相對角度，達(dá)到微調(diào)乙烯壓力的 作用，保證液態(tài)乙烯于-100°c在反應(yīng)器內(nèi)氣化。由于條形孔板不易對流體流動狀態(tài)造成局 部影響，這樣可以在減壓的同時保證液態(tài)乙烯在反應(yīng)器換熱管束內(nèi)均勻氣化，使反應(yīng)器縱 向溫度保持均勻，有利于反應(yīng)過程的進(jìn)行。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是:這種控制丁基橡膠反應(yīng)器溫度的方法，將保證過冷液態(tài)乙 烯在進(jìn)入丁基橡膠反應(yīng)器換熱管束后于-100°c下均勻氣化，確保反應(yīng)在-100°c下穩(wěn)定進(jìn) 行，延長聚合時間，降低反應(yīng)意外中止概率，提高產(chǎn)能及生產(chǎn)效率，降低聚合過程的不穩(wěn)定 性。該方法工藝流程簡單、安裝方便，易于操控;控制精度高，過程不需耗費(fèi)能量，運(yùn)行成本 低，生產(chǎn)安全可靠。
【附圖說明】
[0021] 圖1是淤漿法生產(chǎn)丁基橡膠的反應(yīng)器溫度的控制的一個實施例的流程圖。
[0022] 圖2是可調(diào)減壓元件的示意圖。
[0023] 在圖1中：1、液態(tài)乙烯進(jìn)乙烯罐管道，2、乙烯罐，3、氣態(tài)乙烯去乙烯壓縮機(jī)管道，4、 乙烯罐壓力變送器，5、乙烯罐壓力調(diào)節(jié)閥，6、乙烯罐液位計，7、乙烯罐液位調(diào)節(jié)閥，8、液態(tài) 乙烯進(jìn)反應(yīng)器管道，9、反應(yīng)器換熱管束入口壓力表，10、可調(diào)減壓元件，11、丁基橡膠反應(yīng)器 換熱管束，12、丁基橡膠反應(yīng)器，13、乙烯部分氣化后返回乙烯罐管道，14、熱乙烯蒸氣-3-吹 掃壓料管道，15、殘留液態(tài)乙烯去乙烯廢液罐管道。
[0024] 在圖2中：1、固定條孔板，2、轉(zhuǎn)動條孔板，3、條形篩孔。
【具體實施方式】
[0025]下面的實施例可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制 本發(fā)明。
[0026] 如圖1所示，工業(yè)生產(chǎn)丁基橡膠時聚合反應(yīng)在丁基橡膠反應(yīng)器12內(nèi)進(jìn)行。聚合過程 產(chǎn)生的反應(yīng)熱由丁基橡膠反應(yīng)器換熱管束11內(nèi)的乙烯氣化過程吸收并返回乙烯罐2,氣化 后的乙烯通過管道3被送入乙烯壓縮機(jī)。乙烯罐2內(nèi)的液位由乙烯罐液位計6及乙烯罐液位 調(diào)節(jié)閥7聯(lián)鎖控制，新鮮液態(tài)乙烯由管道1補(bǔ)充進(jìn)入乙烯罐2。當(dāng)反應(yīng)周期結(jié)束時，將熱乙烯 蒸氣通入管道14使大部分液態(tài)乙烯氣化，并將系統(tǒng)內(nèi)殘余液態(tài)乙烯由管道15壓至乙烯廢液 罐。為了保證液態(tài)乙烯于-l〇〇°C下在反應(yīng)器換熱管束內(nèi)氣化，首先為乙烯罐2設(shè)置壓力聯(lián) 鎖，通過壓力變送器4測定的乙烯罐2上部氣相空間壓力值調(diào)節(jié)乙烯罐壓力調(diào)節(jié)閥5,使乙烯 罐內(nèi)壓力維持在一定壓力下，這個壓力值等于-l〇〇°C時乙烯氣化壓力（0.026MPaG)減去乙 烯正常液位標(biāo)高與反應(yīng)器換熱管束頂部標(biāo)高液柱壓力差值再加上乙烯罐出口至反應(yīng)器換 熱管束入口管路阻力降及l(fā)OKPa可微調(diào)減壓元件調(diào)節(jié)裕度值。如本領(lǐng)域已知的，乙烯罐出口 至反應(yīng)器換熱管束入口管路阻力降依據(jù)管道內(nèi)乙烯流速、粘度等工藝參數(shù)計算得出，也可 以使用本領(lǐng)域常用的計算阻力降的其他方法。在該實施例中，這個壓力值為〇.〇4MPaG。液態(tài) 乙烯通過乙烯罐初步壓力控制后經(jīng)管道8及其分支到達(dá)反應(yīng)器換熱管束入口，根據(jù)反應(yīng)器 換熱管束入口管道上壓力表9的讀數(shù)，調(diào)整可調(diào)減壓元件10的壓力降，使進(jìn)入換熱管束11的 液態(tài)乙烯壓力等于〇.〇26MPaG，液態(tài)乙烯在-100°C時氣化，使聚合反應(yīng)維持在_100°C下進(jìn) 行。
[0027]圖2示出了可調(diào)壓力元件的基本原理。可調(diào)壓力元件由固定條孔板、轉(zhuǎn)動條孔板、 殼體及轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)組成。液態(tài)乙烯通過固定條孔板時會產(chǎn)生一定壓力降，流形發(fā)生一些細(xì)微 的變化，乙烯在通過固定條孔板之后不遠(yuǎn)處(該實施例中為25mm)，在流形尚未恢復(fù)前又通 過第二片可轉(zhuǎn)動的條孔板，進(jìn)一步產(chǎn)生壓力降，這部分壓力降可以通過條孔板的相對角度 調(diào)節(jié)，條孔相對角度的改變，在一定程度上可視為孔板流通面積的改變。轉(zhuǎn)動條孔板角度的 改變通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)完成，每個角度對應(yīng)的壓力降值通過實驗確定，并在對應(yīng)角度上直 接標(biāo)識出所對應(yīng)的換熱管束入口可調(diào)減壓元件前液態(tài)乙烯的壓力值。這種方法既可以調(diào)節(jié) 壓力降又保證了流形，使液態(tài)乙烯可以在_l〇〇°C下在換熱管束內(nèi)均勻氣化。
[0028]實施例利用這種控制丁基橡膠反應(yīng)器溫度的方法，使聚合過程更加穩(wěn)定，溫度上 升變緩，聚合反應(yīng)時間可由30小時延長至50小時。
[0029]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，以上實施例僅是示例性實施例，在不背離本發(fā)明的精神 和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。
【主權(quán)項】
1. 一種控制丁基橡膠反應(yīng)器溫度的方法，包括： 通過乙烯罐的壓力變送器的信號反饋來調(diào)節(jié)乙烯罐壓力調(diào)節(jié)閥，將乙烯罐的壓力控制 在第一壓力下，所述第一壓力等于-100°c下的乙烯氣化壓力減去乙烯正常液位標(biāo)高與反應(yīng) 器換熱管束頂部標(biāo)高液柱壓力差值再加上乙烯罐出口至反應(yīng)器換熱管束入口的管路阻力 降與lOKPa可調(diào)減壓元件的調(diào)節(jié)裕度值； 調(diào)整所述可調(diào)減壓元件的壓力降，使進(jìn)入反應(yīng)器換熱管束的乙烯壓力等于-100°c下的 乙烯氣化壓力。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述可調(diào)減壓元件包括固定條孔板和轉(zhuǎn)動 條孔板。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述可調(diào)減壓元件設(shè)置在所述反應(yīng)器換熱 管束下方的液態(tài)乙烯入口處。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述可調(diào)減壓元件的壓力降通過所述固定 條孔板和所述轉(zhuǎn)動條孔板的相對角度進(jìn)行細(xì)微調(diào)節(jié)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一壓力為0.04MPaG。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述_100°C下的乙烯氣化壓力為 0.026MPaG。
【專利摘要】本發(fā)明提供了控制丁基橡膠反應(yīng)器溫度的方法，包括：通過乙烯罐的壓力變送器的信號反饋來調(diào)節(jié)乙烯罐壓力調(diào)節(jié)閥，將乙烯罐的壓力控制在第一壓力下，第一壓力等于-100℃下的乙烯氣化壓力減去乙烯正常液位標(biāo)高與反應(yīng)器換熱管束頂部標(biāo)高液柱壓力差值再加上乙烯罐出口至反應(yīng)器換熱管束入口的管路阻力降與10KPa可調(diào)減壓元件的調(diào)節(jié)裕度值；調(diào)整可調(diào)減壓元件的壓力降，使進(jìn)入反應(yīng)器換熱管束的乙烯壓力等于-100℃下的乙烯氣化壓力。該方法確保反應(yīng)在-100℃下穩(wěn)定進(jìn)行，延長聚合時間，降低反應(yīng)意外中止概率，提高產(chǎn)能及生產(chǎn)效率，降低聚合過程的不穩(wěn)定性。該方法工藝流程簡單、安裝方便，易于操控；控制精度高，過程不需耗費(fèi)能量，運(yùn)行成本低，生產(chǎn)安全可靠。
【IPC分類】C08F210/12, C08F2/00
【公開號】CN105566544
【申請?zhí)枴緾N201610044888
【發(fā)明人】王躍, 李迎輝, 鞏傳志, 朱曉晶, 金萍, 李亞楠, 宋順利, 劉利, 蔣凱, 呂亮
【申請人】中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年1月22日