[发明专利]选择性制备反应性聚丁烯和非反应性聚丁烯的装置和方法

说明书

本发明公开了一种在单种设备中选择性制备高反应性聚丁烯、中反应性聚丁烯和非反应性聚丁烯的装置和方法。用于选择性制备反应性聚丁烯和非反应性聚丁烯的装置包括：用于产生聚合反应性聚丁烯的反应性聚丁烯聚合催化剂的反应性聚丁烯聚合催化剂加料器；用于产生聚合非反应性聚丁烯的非反应性聚丁烯聚合催化剂的非反应性聚丁烯聚合催化剂加料器；以及其中提供有来自反应性聚丁烯聚合催化剂加料器或非反应性聚丁烯聚合催化剂加料器的催化剂和含有异丁烯以被聚合成聚丁烯的反应原料的反应器。

技术领域

本发明涉及一种选择性制备反应性聚丁烯和非反应性聚丁烯的装置和方法，尤其涉及一种在单种设备中选择性制备高反应性聚丁烯、中反应性聚丁烯和非反应性聚丁烯的装置和方法。

背景技术

聚丁烯是由具有四个碳原子的烯烃组分(C4)混合物采用傅克反应(Friedel-Craft)型催化剂通过石脑油裂解工艺聚合而形成的聚合物。其数均分子量(Mn)为约300～5000。从原始C4提取1，3-丁二烯后得到的C4残余物称为“C4残余物-1”，其包括石蜡(例如，异丁烯，正丁烷等)和烯烃(例如，1-丁烯，2-丁烯，异丁烯等)。异丁烯含量大约为30～50wt.％。C4残余物-1主要用于甲基叔丁基醚(MTBE)或聚丁烯的制备，甲基叔丁基醚是一种汽油添加剂，用于提高汽油的辛烷值。在C4残余物-1中，异丁烯是最具反应性的烯烃组分之一，所以由异丁烯制备的聚丁烯主要由异丁烯单元构成。聚丁烯也可以由高纯度的异丁烯或丁烷丁烯残余物(B-B残余物)制备，丁烷丁烯残余物是由原油精制工艺而得到的C4混合物。

聚丁烯的粘度随着分子量的增加而增加，粘度范围为约4～40000cSt(厘斯，centi-stocks)。而且，聚丁烯在温度为300℃或以上时非常容易热解，没有残留物，且由于其支链具有烷基结构其非常易溶于润滑油或燃料。因此，聚丁烯可以被添加到发动机油中作为抗磨损剂或粘度指数改善剂，或在汽车之类的内燃机中与燃料混合用作净化剂。

由于聚丁烯主要用于粘着剂、粘合剂或绝缘油，高反应性聚丁烯是不被青睐的。然而，近年来，随着具有极性基团(极性基团被引入以提高聚丁烯作为燃料净化剂或润滑剂添加剂的反应性)的聚丁烯越来越多地被使用，对于高反应性聚丁烯的需求稳步上升。因此，非反应性聚丁烯(如有需要，在本说明书中通常被称为“常规聚丁烯”)用于粘着剂、粘合剂或绝缘油等等，而能够具有极性基团(利用反应活性引入)的高反应性聚丁烯和中反应性聚丁烯主要用于燃料净化剂或润滑剂添加剂。最广泛使用的通过引入极性基团到聚丁烯上制备的聚丁烯产品是，例如，由高反应性聚丁烯的末端双键与马来酸酐在热过程反应中制备的聚异丁烯基丁二酸酐(PIBSA)，以及由苯酚类和中反应性聚丁烯的曼尼希(Manich)反应而制备的烷基苯酚(例如，聚丁烯基苯酚等)。这些聚丁烯产品被有利地认为是功能性聚合物。大部分的润滑剂添加剂或燃料净化剂是采用PIBSA作为中间物制备的。因为PIBSA制备过程中所用的聚丁烯的双键位置位于聚丁烯的末端，PIBSA制备具有较高的产率。但是，在双键位于聚丁烯的内部以及多个烷基作为取代基附着于双键的情况下，由于空间位阻和导致的低反应性，PIBSA的产率可能会下降。

形成分子末端双键，然后终止聚合反应，意味着化合物的产生，该化合物违反了化学反应的一般理论。在制备难以制备的高反应性聚丁烯和中反应性聚丁烯(也称为“中间亚乙烯基聚丁烯”)中，最重要的因素是制备过程中选择的催化剂类型以及共催化系统组合物。在制备过程中，其他的变量，例如，反应温度、催化剂强度等也会被考虑进去。