[发明专利]用于再循环制备聚丁烯时所用的原料的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在聚丁烯制备过程中通过再循环原料而制备聚丁烯的装置，以及一种再循环所述原料的方法。本发明尤其涉及一种通过使用吸附剂吸收和除去包含在原料中的卤化氢，然后将所述原料再次注入反应器而连续制备聚丁烯的装置，以及一种再循环所述原料的方法。

背景技术

通常情况下，聚丁烯是通过采用傅克反应催化剂(Friedel-Crafts catalyst)聚合在石脑油的裂解过程中产生的C4烯烃组分而制备的，其数均分子量(Mn)约为300～5000。作为使用原料，C4残余物-1(C4raffinate-1)是从C4原料提取1，3-丁二烯后的残余物。该C4残余物-1包括链烷烃(例如，异丁烯和正丁烷)和烯烃(例如，1-丁烯，2-丁烯和异丁烯)。异丁烯是C4残余物-1中的烯烃组分，其含量约为30％～50％(重量比)，且具有最高的反应性。因此，合成的聚丁烯主要由异丁烯单元构成。另外，聚丁烯可以用丁烷-丁烯馏分(B-B-馏分)聚合而成，所述丁烷-丁烯馏分是在原油精制过程中产生的C4混合物。进一步，聚丁烯可以通过使用纯的异丁烯聚合而成，所述纯的异丁烯可以用丁烷系(butane-based)溶剂稀释。

聚丁烯的粘度随着分子量的增加而增加。例如，聚丁烯的粘度在100℃下大约为4～40000厘沲(cSt)。另外，聚丁烯在300℃或更高温度下会热裂解，而不会留下残余物，并且由于聚丁烯具有支链烷基结构，因此其在润滑剂或者燃料中高度溶解。因此，当聚丁烯被加入到汽车发动机油中时，聚丁烯通常作为抗磨剂或者粘度指数改善剂，当聚丁烯与汽车内燃机中的燃料混合时，聚丁烯也可以作为清洁剂。

由于聚丁烯主要用于胶合剂、粘合剂或绝缘油，因此高反应性的聚丁烯是不被青睐的。然而近几年来，随着具有极性基团的聚丁烯使用的增加(极性基团被引入以增加其作为燃料清洁剂或者润滑油添加剂的反应性)，对于高反应性聚丁烯的需求已经稳步上升。因此，非反应性的聚丁烯(根据需要在本申请中一般称之为“常规聚丁烯”)可以用于胶合剂、粘合剂和绝缘油等，而高反应性聚丁烯以及中反应性聚丁烯(能够具有通过反应而引入的极性基团)主要用于燃料清洁剂或者润滑油添加剂。通过将极性基团引入聚丁烯而制备的最为广泛使用的聚丁烯产品是，例如，聚异丁烯基丁二酸酐(PIBSA)(PIBSA是通过高反应性聚丁烯的末端双键与顺丁烯二酸酐在加热条件下反应而制备的)和烷基酚类(例如，聚丁烯基酚等)(烷基酚类是通过酚类和中反应性聚丁烯发生曼尼希反应(Manich reaction)而制备的)。这些聚丁烯产品优先视为功能性聚合物。大多数的润滑油添加剂或者燃料清洁剂是用PIBSA作为中间体制备的。由于在制备PIBSA的过程中使用的聚丁烯的双键位于聚丁烯的末端，因此可以以更高的产率制备PIBSA。但是，在双键位于聚丁烯的内部以及较多的烷基作为取代基连接在双键上的情况下，PIBSA的产率可能由于位阻以及由此导致的较低的反应性而下降。

在分子的末端生成双键以及聚合反应终止的现象违反了一般的化学反应理论。因此，为了制备难以生成的高反应性聚丁烯和中反应性聚丁烯，催化剂的选择和助催化剂体系的组成是最为重要的，并且应当控制诸如反应温度或者催化剂强度等多个变量。

在出现高反应性聚丁烯前，在制备PIBSA的过程中使用常规聚丁烯。(即非反应性聚丁烯)。为了增强非反应性聚丁烯的反应性，通过氯化反应将聚丁烯用氯气氯化，并使氯化的聚丁烯和顺丁烯二酸酐反应以制备PIBSA。随后，在PIBSA中加入胺类以生成最终产物。然而，该方法在经济上和环境方面是不如意的，因为该方法用于防止反应器腐蚀的昂贵设备花费太多，并且该方法使用了大量的碱性溶液以中和未反应的氯气。此外，当将胺类加入到PIBSA(通过氯化反应增加了氯含量)制备的最终产物用作燃油添加剂等时，可能产生一些问题，这些问题包括内燃机(例如，汽车发动机引擎等)的腐蚀以及作为废气的氯气的排放。因此，人们针对使用高反应性聚丁烯制备润滑油添加剂或者燃料清洁剂的方法已经做出了改进。在润滑剂添加剂或者燃料清洁剂中使用高反应性聚丁烯代替非反应性聚丁烯这样的进步可以视为一种工艺改进，这种工艺改进可以减少一个反应步骤，并且可以视为一种生态友好的方法，该方法消除了有毒氯气(Cl₂)的排放。

非反应性聚丁烯广泛应用于粘合剂、密封剂、润滑油添加剂、绝缘油等，这需要化学稳定性(非反应性)、热稳定性、水分阻隔性、粘稠性、粘性等。这些高反应性聚丁烯、中反应性聚丁烯以及非反应性聚丁烯可根据其各自的应用而使用。