[发明专利]一种三氯化铝催化剂体系及其用于生产低分子量聚异丁烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂体系及其用于生产聚异丁烯的方法，具体涉及一种三氯化铝催化剂体系及其用于生产低分子量聚异丁烯的方法。

背景技术

聚异丁烯是一种用途广泛的聚合物，按分子量高低不同，分为低分子量聚异丁烯、中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯，其中低分子量聚异丁烯通常指数均分子量为500～5000的聚异丁烯，广泛应用于润滑油添加剂、粘虫剂、电器电缆绝缘油、密封腻子、粘接剂、增塑剂等。目前生产聚异丁烯的工艺技术大都基于路易斯酸催化剂体系，质子给予体为助催化剂，二者生成络合物而释放出H⁺或碳正离子引发异丁烯的聚合。其中路易斯酸通常采用三氯化铝、三氟化硼，质子给予体通常为微量水、醇、卤代烷等。三氟化硼对设备腐蚀性强、毒性大，且价格昂贵，而三氯化铝便宜、易得、配制简单，适应性好，毒性小，工业上利用三氯化铝催化剂体系生产的聚异丁烯产量最大。

CN101033275A采用AlCl₃与含氮、磷或含氧的有机化合物配合剂组成催化剂，CN101293935A催化剂采用AlCl₃或TiCl₄为主催化剂，与卤代烷烃和有机溶剂形成络合离子对，有机溶剂为芳烃或丙酮，CN87103538采用的是三氯化铝与第二组分芳烃、第三组分卤代烷或卤素或水制备的催化剂溶液，CN1353123A采用的是三氯化铝与第二组分芳烃、第三组分酸或酸酐制备的络合催化剂体系，上述技术中的催化剂体系中均加入了其它的有机化合物，制备工艺复杂，对环境有一定的污染，不利于环境保护，用于聚异丁烯生产中，对产品聚异丁烯及其副产物异丁烯低聚物的质量指标、使用性能等均带来一定的影响。如在催化剂体系添加有其它有机物的工艺所生产的聚异丁烯，将该聚异丁烯产品溶于邻二氯苯，采用顶空-气相色谱法检测，测得的有机物总含量通常在100ppm(质量含量)以上。

发明内容

本发明的目的是提供一种三氯化铝催化剂体系，本发明的另一个目的是提供该三氯化铝催化剂体系用于生产低分子量聚异丁烯的方法。本发明制备的三氯化铝催化剂体系不但制备工艺简单，加入量可精确控制；而且催化剂体系不加入芳烃、卤代烃等有机物，无外来污染物；使用本发明方法生产低分子量聚异丁烯，可有效利用生产过程中的副产物，所采用的三氯化铝催化剂体系成本低廉，配制工艺简单，所生产的产品中无外来有机物残留，品质好，减少了对环境的污染，易于实现工业化生产。

本发明的技术方案为，一种三氯化铝催化剂体系，其特征是：由下述重量份数配比的原料制备而成：无水三氯化铝粉末5～50、异丁烯低聚物95～50；

该三氯化铝催化剂体系制备过程包括以下步骤：

A、在催化剂配制罐中加入异丁烯低聚物，启动搅拌；

B、再加入无水三氯化铝粉末，继续搅拌30～60分钟，即得到均匀稳定的三氯化铝催化剂悬浮液；所述无水三氯化铝粉末平均粒径为50～200μm，所述异丁烯低聚物为生产低分子量聚异丁烯过程中的副产物。

进一步优选的各原料的重量份数配比是：无水三氯化铝25～35、异丁烯低聚物75～65，所述无水三氯化铝粉末平均粒径为100～150μm。

一种三氯化铝催化剂体系用于生产低分子量聚异丁烯的方法，其特征在于，包括下述步骤：

A、将异丁烯含量为20～80％﹙重量百分比﹚的混合碳四原料连续加入到反应器中，同时将所述三氯化铝催化剂悬浮液连续加入到反应器中，然后在温度-20～10℃、压力0.2～0.6MPa条件下进行聚合反应20～50分钟，聚合反应完成后异丁烯的转化率为90-97％；并由反应器产品出料口连续出混合物料；所述三氯化铝催化剂悬浮液加入量按无水三氯化铝计为原料中异丁烯的0.1～0.5％﹙重量百分比﹚；

所述混合碳四原料为含异丁烯的混合碳四馏分，混合碳四馏分为炼油厂催化裂化或来自丁二烯抽提后的混合碳四馏分；使用前将所述混合碳四原料先进行水洗以除去原料中的水溶性组分，再进入干燥系统，将混合碳四原料中的水分含量控制在30～100ppm(质量含量)，更优选为50～80ppm(质量含量)；

混合碳四原料、催化剂悬浮液加入量通过管道中安装的质量流量计精确控制；

B、由反应器产品出料口连续产出的混合物料进行如下处理得到低分子量聚异丁烯：

(1)混合物料由反应器产品出料口出料后连续加入终止剂，使聚合反应完全终止，所述终止剂至少是水、氨或氢氧化钠水溶液的一种；