[发明专利]一种聚合物溶液的提浓方法及其应用

说明书

本发明公开一种聚合物溶液的提浓方法及其应用。所述方法包括如下步骤：对含聚合物的有机溶液进行提浓，得到有机溶剂气体和提浓后含聚合物的有机溶液；所述有机溶剂气体经增压后用作提浓工序的热源。本发明提供的聚合物溶液的提浓方法，将提浓设备塔顶得到的有机溶剂气体增压后作为提浓设备塔釜的热源，可有效降低提浓过程中的能耗，节约了能源，进而降低聚合物的生产成本。

技术领域

本发明属于聚合物制备领域，具体涉及一种聚合物溶液的提浓方法及其应用。

背景技术

工业上多采用溶液法生产卤化丁基橡胶、乙丙橡胶、苯乙烯类嵌段共聚物及其加氢衍生物、溶聚丁苯等聚合物，由于这些聚合物的分子量大，随着浓度的增加，聚合物溶液的粘度增加，过高的粘度会大大增加了传质的能耗，影响反应、洗涤等操作效果。因而，上述聚合物在反应溶液的制备、反应溶液的洗涤处理等工序，需要将反应溶液控制在较低浓度。出于去除杂质或操作经济性的考虑，反应前和反应结束后，都存在聚合物溶液的提浓问题。

例如卤化丁基橡胶，是通过丁基橡胶在溶剂中和卤素反应制备得到。丁基橡胶因具有优良的气密性、耐候性等性能而成为重要的合成橡胶产品，但是丁基橡胶还具有和其他橡胶共混性差、硫化速度慢的缺点，卤化丁基橡胶克服了丁基橡胶的缺点，使得卤化丁基橡胶较丁基橡胶的工业应用得到了扩展。

丁基橡胶产品的生产采用淤浆法低温阳离子聚合工艺：以异丁烯和少量异戊二烯为反应单体，三氯化铝为催化剂，氯甲烷为稀释剂，反应单体的浓度为10-20wt％，在零下100℃左右的低温下进行阳离子聚合反应，聚合产物悬浮在氯甲烷中形成淤浆，形成的淤浆从聚合釜顶部的溢流管进入脱气釜，气相分离出氯甲烷和未反应的单体，析出的丁基橡胶胶粒和水混合物再经过分离水、干燥脱水后得到成品丁基橡胶。

将成品丁基橡胶溶于C5-C6烷烃得到丁基橡胶溶液，再和卤素接触反应，得到卤化丁基橡胶溶液，同时副产卤化氢，含卤化丁基橡胶溶液再经过碱中和、水析凝聚分离溶剂，得到卤化丁基橡胶胶粒和水的混合物，再经过脱水、干燥得到成品卤化丁基橡胶。

可见，丁基橡胶和卤化丁基橡胶的反应体系不同，使用不同溶剂，在以异丁烯和异戊二烯为原料合成丁基橡胶后再连续化生产卤化丁基橡胶的生产过程中，不可避免地存在溶剂置换问题。工业上常用的方法是将己烷和丁基橡胶淤浆直接接触，丁基橡胶颗粒溶解于己烷中形成胶液混合物，再经过分离出氯甲烷及未反应的单体-异丁烯和异戊二烯，得到的丁基橡胶己烷溶液去和卤素反应制备卤化丁基橡胶。由于低温下丁基橡胶溶解慢，且溶解后形成溶液粘度大，溶剂转换后胶液浓度不得不维持在5-8wt％，为了去除溶液中的残存未反应单体，以及出于反应经济性考虑，胶液提浓成为不可或缺的工序。

溶液法制备的聚合物多通过水析凝聚法分离溶剂及未反应单体，聚合物溶液和热水和/或蒸汽接触，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，溶剂随水蒸汽作为气相和聚合物分离。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。

水析凝聚过程中水蒸汽的作用主要包括：(1)提供将胶液、凝聚热水升温到凝聚温度所需的显热；(2)提供胶液中烃类溶剂汽化潜热；(3)携带出凝聚釜内气相烃类。基于此，提高的聚合物浓度，减少进入水析凝聚工序的溶剂量，可有效降低能耗。

同时，如何降低胶液提浓过程中的能耗，也成为降低聚合物的生产成本的重要手段。

发明内容

本发明提供一种聚合物溶液的提浓方法，包括如下步骤：对含聚合物的有机溶液进行提浓，得到有机溶剂气体和提浓后含聚合物的有机溶液；所述有机溶剂气体经增压后用作提浓工序的热源。

根据本发明的实施方案，所述有机溶液中的有机溶剂为C5烷烃和/或C6烷烃，例如为正己烷。