[实用新型]一种加氢反应釜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种聚合反应器，具体说是一种中空搅拌的液相内循环，适合气液反应的加氢反应釜。

背景技术

氢化橡胶是对丁二烯或异戊二烯等不饱和橡胶烃链上的C=C双键进行选择性加氢而制得的性能优良的合成橡胶，具有耐油、耐腐蚀、耐臭氧、耐候、耐辐射等优点，广泛应用于汽车、石油、机械、航空等工业，常见产品有氢化丁腈橡胶（HNBR）和氢化丁苯树脂（SEBS）等。橡胶氢化反应一般需要在溶剂体系下经过高温高压使橡胶分子链在催化剂作用下与氢气进行反应。之所以选择高温高压的反应条件，主要是由于高分子溶液粘度很高，氢气的分子量又很小，为了加强反应物之间的有效接触必须提高氢气分压以实现氢气在反应体系中的溶解度，同时提高温度也是为了加强分子扩散速度和反应速率。

采用传统釜式反应器对丁腈橡胶进行氢化反应时，反应主要场所是气液两相的界面，一般采用提高搅拌转速、提高胶液浓度、提高氢气分压、提高反应温度等手段增大气液接触面积和速率，进而提高反应效率。这些苛刻的反应条件限制了橡胶氢化反应技术的进步和产品的质量。

为了解决以上问题，降低反应的限制条件，CN201220271327.9公开了一种用于气液反应的反应釜，包括釜体、电机和搅拌装置，搅拌装置包括搅拌桨和顶端与电机相连的空心搅拌轴；搅拌桨包括平行布置的两块多角形的支撑板，以及位于两块支撑板之间的螺旋卷式分布的隔板，相邻隔板之间形成进液通道；空心搅拌轴底部延伸至两块支撑板之间，且侧壁带有与进液通道连通的进液孔，空心搅拌轴的上部设有若干出液口。此反应釜在搅拌装置的高速旋转作用下，搅拌桨和空心搅拌轴将反应釜下部的料液喷入上部的气体中，使气液混合，料液的吸入和喷出是在搅拌装置高速旋转的过程中自发进行的，不需要专门的动力装置进行料液的吸入和喷出。然而此实用新型在涉及橡胶、树脂等高分子反应物的气液反应中，如丁腈橡胶加氢反应中不太适用。因为丁腈橡胶分子量一般在10~40万左右，其胶液粘度较大，且随着加氢度的增大体系黏度呈上升趋势，采用这种液相循环装置无法充分实现对高粘度胶液的内循环。

实用新型内容

本实用新型解决高分子聚合物加氢反应时气液两相难于分散，液体循环所需动力不足的问题。

本实用新型提供了一种中空搅拌、液相内循环的橡胶加氢反应釜，采取以下技术方案：一种加氢反应釜，包括釜体、动力系统、进料口、出料口、中空搅拌器，中空搅拌器上端与动力系统连接。中空搅拌器由空心搅拌轴和位于空心搅拌轴下端的桨叶组成，空心搅拌轴上设有喷嘴，与搅拌轴中空的内部联通，搅拌轴内置一根螺杆，其与空心搅拌轴内壁套接，螺杆从中空搅拌器下端的开口伸出，与釜体连接。

置于空心搅拌轴内的螺杆，其底部也可以穿过釜体与动力系统相连，实现与空心搅拌轴的反向旋转。

空心搅拌轴上的喷嘴可以是1个或多个，如果是多个，喷嘴在空心搅拌轴上可以是左右、上下对称或无规律分布。

为更好的吸入反应中的液相物料，加氢反应釜中空心搅拌轴底端，吸入液相物料的开口，可制成空心锥体等下大上窄的结构。

本实用新型中空心搅拌轴内向上提升物料的装置可以是螺杆，也可以是其他与提升螺杆类似，适于物料向上输送的结构。

反应中，反应物料经加料口进入釜体，液相物料在空心搅拌轴内经螺杆作用向上输送，由喷嘴喷出形成珠滴，喷嘴随着空心螺杆转动使喷出的珠滴旋转下落，延长珠滴在气相中的停留时间，从而改善气液反应效果。

本实用新型由于采用以上技术方案，通过在中空的搅拌轴内设置提升螺杆，实现液相物料在反应釜内循环，并在气相部分形成喷射珠滴，通过珠滴对气相的捕捉加大反应接触面积和几率，从而改善气液反应效果，解决传统工艺反应压力高、反应时间长等工艺限制的问题。同时，本实用新型的提升螺杆结构在应用于大分子反应物反应，特别是氢化丁腈橡胶生产时，对胶液进行输送的过程中还对丁腈橡胶分子链起到剪切、断链的作用，进而调整加氢后产品的门尼粘度、力学性能和加工特性。

以氢化丁腈橡胶生产为例将具有以下优点：胶液在沿着空心螺杆向上爬升，从喷嘴喷出，加大了与氢气的接触面积和停留时间，提高了橡胶加氢反应的效率；与传统氢化丁腈橡胶生产工艺条件120℃、10MPa、7小时加氢度95％的结果对比，采用本实用新型后反应压力可降低至4MPa，反应时间可缩短至2小时即可达到95％的加氢度，提高了工艺的安全性和生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

其中：1-动力系统；2-进料口；3-釜体；4-喷嘴；5-空心搅拌轴；6-螺杆；7-桨叶；8-出料口。

具体实施方式