使用管式反应器的烷氧基化方法技术

在管式反应器中聚合环氧烷烃。通过沿所述管式反应器长度定位的多个引入点将所述环氧烷烃连续引入所述管式反应器中。单体流速沿所述反应器的长度增加，以保持几乎恒定的未反应的环氧烷烃的浓度。

Alkoxylation using tubular reactor

Polymerization of epoxy alkanes in a tubular reactor. The epoxy alkanes are continuously introduced into the tubular reactor through a plurality of inlet points positioned along the length of the tubular reactor. The monomer flow rate increases along the length of the reactor to maintain an almost constant concentration of unreacted epoxy alkanes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用管式反应器的烷氧基化方法本专利技术涉及一种连续烷氧基化引发剂化合物以形成聚醚的方法，以及实施所述方法的装置。聚(环氧烷烃)通过在引发剂化合物的存在下聚合一种或多种环醚(如环氧乙烷、1,2-环氧丙烷、1,2-环氧丁烷和四氢呋喃)而在全世界大量工业生产。聚(环氧烷烃)用作制备聚氨酯和其它反应聚合物的原料，作为表面活性剂、作为液压流体、作为冷却流体、作为流变改性剂、以及用于其它目的。通过特定选择环氧烷烃、分子量和引发剂，聚(环氧烷烃)被定制用于特定的最终用途应用。聚(环氧烷烃)制造商必须能够生产出一系列产品，以满足这些材料的多种市场需求。用于制造聚(环氧烷烃)的制造设备应能够生产多种产品等级。理想情况下，设备应允许制造商从生产一种产品等级迅速改变到另一种产品等级，同时使不合格材料产品最小化。在需要时，所述设备还应允许制造较小以及较大数量的那些产品等级。工业上，当在碱金属氢氧化物聚合催化剂(如氢氧化钾)存在下进行聚合时，几乎总是使用分批或半分批方法制备聚(环氧烷烃)，因为这些方法形成窄分子量范围的产物。在如那些在连续搅拌釜反应器(CSTR)中进行的连续方法中，碱金属氢氧化物催化的聚合产生具有宽分子量分布的产物。在工业规模上，分批或半分批方法不允许从一种产品等级快速改变到另一种产品等级。工业规模所需的大规模分批设备通常不能用于制造少量材料，因为如果仅部分填充，设备可能无法正常运行。碱金属氢氧化物聚合催化剂的主要替代物是所谓的双金属氰化物(DMC)催化剂络合物。与碱金属氢氧化物相比，DMC催化剂倾向于产生更窄的分子量分布。因此，已在连续搅拌釜反应器(CSTR)中以工业规模成功地进行了DMC催化的聚合。这允许连续生产，但CSTR不允许在产品之间快速变化，并且不适合制造少量材料。此外，分子量分布不像用分批或半分批方法能够获得的那样窄。在管式反应器中进行的连续方法提供了在产品等级之间快速切换并且以大量和少量生产产品的前景，在每种情况下，通过改变操作条件，如环氧烷烃进料的组成、引发剂和原料比率。关于聚合已经描述了在管式反应器中制备聚(环氧烷烃)的方法，其使用两类主要的环氧烷烃聚合催化剂中的每一种(即碱金属氢氧化物(如氢氧化钾)和DMC催化剂)。例如，参见美国专利号5,689,012和6,410,801。在这些管式反应器中，通过沿反应器长度间隔开的少量注入点引入环氧烷烃。非常重要的实际问题已阻碍了管式反应器中烷氧基化的工业实施。需要长的反应器长度和/或低线性流速，特别是在制备较高分子量的产物时。这导致非常高的资金和经营成本。当使用双金属氰化物催化剂时，反应器的开始段(即靠近管式反应器入口端)中的反应速率倾向于非常缓慢，因为通常在那里看到的高浓度羟基会抑制催化剂。这可以通过用例如聚合的再循环产物稀释引发剂来克服，但这样做会增加所需的反应器体积，这又增加了资金和经营成本。降低连续管式反应器的资金成本的一种方法是将其设计为环管反应器。然而，这种环管反应器在许多方面类似于CSTR，因为产物和部分聚合的材料不断地循环到环管反应器的开始并与新鲜材料混合。这相当于在CSTR反应器中看到的回混，并导致分子量分布的扩大。所需的是制备聚(环氧烷烃)的经济且有效的连续方法。如此制备的聚(环氧烷烃)优选具有窄的分子量分布。这种方法优选能够产生宽范围的聚(环氧烷烃)产物，其量从小到大，使不合格材料的产生最小化。所述方法优选甚至可以与DMC催化剂络合物一起使用。优选地，所述方法允许通过顺序聚合1,2-环氧丙烷(PO)和环氧乙烷以形成环氧乙烷封端的聚醚来制备嵌段共聚物。本专利技术是一种通过在管式反应器中聚合至少一种环氧烷烃来制备聚醚的方法，其中管式反应器包括单体进料段，所述单体进料段具有由入口端和出口端限定的长度，其中含有至少一种引发剂化合物和环氧烷烃聚合催化剂的引发剂组合物被连续引入所述入口端，在聚合条件下，通过沿所述单体进料段的长度排列的多个环氧烷烃端口，将至少一种环氧烷烃连续引入所述单体进料段，以在管式反应器的单体进料段中形成反应混合物，环氧烷烃聚合到管式反应器的单体进料段中的引发剂化合物上以形成聚醚，并且将聚醚从管式反应器的单体进料段的出口端连续抽出，所述方法的特征还在于在沿着管式反应器的单体进料段的长度的每个点处，从第一个环氧烷烃端口直至最后一个环氧烷烃端口的较前点或单体进料段内催化剂失活的点，未反应的环氧烷烃的浓度保持在0.25至12重量％的范围内。图1是用于本专利技术中的管式反应器的示意图，以及沿管式反应器长度的环氧烷烃加入速率和流速的图示。图2是在本专利技术的代表性方法中管式反应器的单体进料段部分中的未反应的环氧烷烃(URO)含量的变化的图示。图3是用于本专利技术中的管式反应器的一个实施例的局部剖视正视图。图4是用于本专利技术中的管式反应器的第二实施例的局部剖视正视图。图5是用于本专利技术中的管式反应器的第三实施例的侧视图。图6是用于本专利技术中的管式反应器的第四实施例的局部剖视正视图。图7是用于本专利技术的管式反应器的第五实施例的横截面图。图8是用于本专利技术中的聚合装置的示意图。图9是显示本专利技术的代表性方法中的单体引入速率和反应混合物流速的图示。图10是显示分子量和未反应的氧化物浓度与根据本专利技术操作的管式反应器中反应混合物位置的函数关系的图示。转到图1，管式反应器1包括入口端2和出口端3。沿着管式反应器1的长度从入口端2到出口端3布置多个环氧烷烃端口4。在所示的实施例中，管式反应器1的整个长度由单一的单体进料段5组成。出于本专利技术的目的，单体进料段是管式反应器的连续部分，其中通过多个环氧烷烃端口引入相同的环氧烷烃组合物。任何单体进料段的长度是在此连续段中从第一个到最后一个环氧烷烃端口的距离。在图1中，单体进料段5被任意地分成16个等长部分，按顺序标识为A至P，每个部分含有至少一个环氧烷烃端口4。这些部分在图1中仅出于说明的目的而标识，并且不一定对应任何物理结构。如图所示，部分AP中的每一个任意地显示为包括单个环氧烷烃端口4，并且环氧烷烃端口4任意地显示为沿着单体进料段5的长度等间隔。如下面更全面地讨论，环氧烷烃端口4的数量和它们的间隔通常沿着单体进料段5的长度从入口端2到出口端3变化。在操作期间，引发剂组合物连续地引入管式反应器1的入口端2，并通过单体进料段5朝向出口端3。引发剂组合物含有至少一种引发剂化合物和至少一种环氧烷烃聚合催化剂。引发剂组合物还可含有如下进一步描述的其它成分。引发剂组合物的组分可以作为混合物一起加入，或者可以在第一个环氧烷烃端口4的上游单独引入管式反应器1中。出于本专利技术的目的，管式反应器1的“入口端”包括管式反应器1在第一个单体进料段5中第一个环氧烷烃端口4上游的整个长度。“上游”是指与材料主要流动通过管式反应器1的方向相反的方向，即朝向管式反应器的入口(如在单体进料段5是管式反应器1的第一段的情况下的入口2)，而相反“下游”是指材料的主要流动方向，即朝向管式反应器的出口(如在单体进料段5是管式反应器1的唯一或最后段的情况下的出口端3)。环氧烷烃通过环氧烷烃端口4引入单体进料段5。在聚合条件下引入环氧烷烃，这意味着管式反应器1的单体进料段5内的条件使得环氧烷烃聚合到引发剂上。那些条件包括例如存在催化有效量的环氧烷烃聚合催化剂、升高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过在具有入口端和出口端的管式反应器中聚合至少一种环氧烷烃来制备聚醚的方法，其中将含有至少一种引发剂化合物和环氧烷烃聚合催化剂的引发剂组合物连续引入所述入口端并从所述出口端连续移除所述聚醚，其中所述管式反应器包括至少一个单体进料段，其中至少一种环氧烷烃在聚合条件下通过沿着所述单体进料段的长度排列的多个环氧烷烃端口连续引入以形成反应混合物，所述方法进一步特征在于，未反应的环氧烷烃的浓度在沿着所述单体进料段长度的每个点处保持在0.1‑12重量％的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.20 IT 1020160000943931.一种通过在具有入口端和出口端的管式反应器中聚合至少一种环氧烷烃来制备聚醚的方法，其中将含有至少一种引发剂化合物和环氧烷烃聚合催化剂的引发剂组合物连续引入所述入口端并从所述出口端连续移除所述聚醚，其中所述管式反应器包括至少一个单体进料段，其中至少一种环氧烷烃在聚合条件下通过沿着所述单体进料段的长度排列的多个环氧烷烃端口连续引入以形成反应混合物，所述方法进一步特征在于，未反应的环氧烷烃的浓度在沿着所述单体进料段长度的每个点处保持在0.1-12重量％的范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其中每单位长度的所述单体进料段的所述环氧烷烃的加入速率沿下游方向沿着所述单体进料段的长度增加。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述单体进料段中的环氧烷烃注入口的数量为至少50个。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中通过半透膜将所述管式反应器与所述环氧烷烃的储库分离，并且所述环氧烷烃通过穿过所述半透膜来引入所述管式反应器中。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述管式反应器设置在壳体中，并且通过使热流体通过所述壳体并与所述管式反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·N·尼克宾，C·M·维拉，M·J·N·瑞玛查，I·卡恩，W·H·希思，J·G·小彭德格斯特，A·福尔林，M·沙佛，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US