[发明专利]乙烯-乙酸乙烯酯溶液共聚反应方法及反应装置

说明书

本发明涉及一种乙烯‑乙酸乙烯酯溶液共聚反应方法，包括使乙烯进入共聚反应釜后经过气体分布器形成气泡，然后与乙酸乙烯酯发生溶液共聚反应。以及相应的带有气体分布器的反应装置。本发明通过在乙烯气相料进口处加设气体分布器，增加气液接触面积和气泡在液相中的停留时间，从而改善传统工艺中气液接触面积较小导致反应不充分的问题，实现反应效率的提高，具备工业价值。

技术领域

本发明涉及一种乙烯-乙酸乙烯酯溶液共聚反应方法，以及相应的带有气体分布器的反应装置，属于聚合反应领域。

背景技术

乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)是一种支化度很高的无规共聚物，由无极性的乙烯单体(E)与强极性的乙酸乙烯酯单体(VAc)共聚而成，是最主要的乙烯衍生共聚物之一。EVA具有优良的耐低温和耐环境应力开裂性能，同时具有良好的光学性能、无毒无害，广泛用于包装膜、农膜、电线电缆、制鞋、注射挤制制品、太阳能等领域。

美国专利US4485225和欧洲专利EP136559描述了用于乙烯和乙酸乙烯酯的，在自由基引发剂和在溶剂的存在下进行共聚合过程。此反应为气液两相共聚反应，乙烯单体存在于气相，乙酸乙烯酯、引发剂及溶液存在于气相。增大气液接触面积，有利于强化传质和提高反应效率。美国专利US6777505B2中，乙烯从反应釜顶部进料，气液接触面积小，乙烯进入液相仅依靠扩散作用。主要的聚合反应集中在釜内的相界面附近，不仅反应速率缓慢，并且产品不均匀。随着反应的进行，溶液粘度不断增大，乙烯向溶液中扩散变得更加困难。若扩散进入液相的乙烯量小于聚合反应需要的乙烯量，聚合过程会无法稳定的进行。

为避免此种情况出现，美国专利US4649186A在反应器前加装预混合塔，使乙烯和乙酸乙烯酯混合后进料。这样既保证了二者的进料比，又增加了液相中乙烯的含量。同时，该专利中还采用了顶部喷雾进料的方法，进一步扩大了气液接触面积。

中国专利CN1285631C采用了从反应器底部气相进料的方式。此种方法同样可以强化气液传质，促进反应的顺利进行。该结构方式存在的问题是气体入口管道的直径远远小于反应器的直径，如果乙烯直接由小直径的气体鼓泡进入大直径的合成反应器内，往往导致气相物料在反应器内分散不均匀，使得反应器各处反应速率和产物的差别，从而影响产品质量。同时，乙烯很容易从液体中溢出，对液相中气含率的提高没有显著帮助。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乙烯-乙酸乙烯酯溶液共聚反应方法，从而提高中压液相法共聚生产乙烯-乙酸乙烯酯的反应效率。

本发明的又一目的在于提供一种乙烯-乙酸乙烯酯溶液共聚反应装置，所述装置带有气体分布器。

为实现上述目的，本发明的乙烯-乙酸乙烯酯溶液共聚反应方法，包括使乙烯与乙酸乙烯酯在共聚反应釜中进行溶液共聚反应。与现有技术不同的是，本发明中所述乙烯进入共聚反应釜后经过气体分布器形成气泡，然后与乙酸乙烯酯发生溶液共聚反应。

根据本发明，乙烯与乙酸乙烯酯的共聚合可以采用溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合中的任何一种方法，但溶液聚合方法更合适。另外也可以采用连续式或间歇式中的任何一种，优选为连续式。

根据本发明，共聚物中乙酸乙烯酯的含量为30～80质量％，优选40～70质量％。乙酸乙烯酯含量过低，产品呈树脂态，不具有充分的弹性；相反乙酸乙烯酯含量过高时，产品为乳液，不方便运输和使用。

根据本发明，共聚反应时可加入溶剂，优选所述溶剂为碳原子数≤4的脂肪醇，例如甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的至少一种，优选的溶剂是甲醇，也可以将两种以上的醇混合使用。

根据本发明，共聚反应前需要加入引发剂，常用的引发剂包括偶氮类和/或过氧化类化合物，例如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化氢异丙苯、过氧化二苯甲酰等。引发剂用量为乙酸乙烯酯单体用量的0.1～1质量％。引发剂用量增加会提高聚合反应速率，但同时体系黏度增加，不利于生产的连续进行。