способ выделения полиизопренового каучука

Формула изобретения

Способ выделения полиизопренового каучука из раствора в углеводородном растворителе водной дегазацией, проводимой в крошкообразователе и дегазаторе путем смешения полимеризата, горячей циркуляционной воды и пара, включающий вывод образующихся паров дегазации на конденсацию, выделение каучука из образовавшейся водной дисперсии и его сушку, отличающийся тем, что полимеризат и часть горячей циркуляционной воды в количестве 10-30 мас.% в расчете на полимеризат перед подачей в крошкообразователь подвергают интенсивному смешению и подают в крошкообразователь в условиях турбулентного движения, а оставшуюся часть циркуляционной воды и пар подают непосредственно в крошкообразователь.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области выделения синтетического изопренового каучука, используемого для производства шин и резинотехнических изделий, и может быть применено в нефтехимической промышленности.

Известен способ выделения синтетического полиизопрена путем подачи полимеризата из усреднителя насосом в крошкообразователь, куда для образования крошки каучука подается острый пар и умягченная вода. Крошка каучука далее поступает в верхнюю часть дегазатора. На дегазацию вместе с полимеризатом подается также суспензия антиагломератора в воде (Башкатов Т.В., Жигалин Я.Л. Технология синтетических каучуков. Л.: Химия, 1987, стр.158-160).

Недостатками указанного способа являются перерасход пара при крошкообразовании вследствие использования умягченной воды и возможное слипание крошки каучука в крошкообразователе без антиагломератора (он подается только в дегазатор).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения синтетического полиизопрена, по которому изопреновый каучук выделяют путем подачи полимеризата из усреднителя в интенсивные смесители, где происходит образование водной эмульсии полимеризата. Для этого в смеситель вводят циркуляционную воду в количестве 20% от объема полимеризата, заправленную антиагломератором и 2%-ным раствором едкого калия для поддержания pH 7-8. Оставшуюся воду вводят во второй смеситель. Образовавшаяся эмульсия полимеризата через инжектор, куда поступает пар, направляется в двухступенчатый дегазатор. Таким образом, система крошкообразования включает три аппарата – два смесителя и инжектор. Из верхней части дегазатора отводятся пары углеводородов и воды и подаются на конденсацию. Из нижней части дегазатора выводится пульпа каучука, которая подается в концентратор крошки и далее на выделение и сушку каучука (Кирпичников П.А. и др. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука. Л.: Химия, 1986, стр.132-135).

Недостатком указанного способа является применение энергоемких интенсивных смесителей. Работа их в технологической схеме производства приводит к увеличению потребления электроэнергии на тонну каучука, что повышает себестоимость готового продукта. Дополнительным недостатком этого способа является то, что из-за малого контакта раствора полимера с водным конденсатом не происходит полного теплообмена между органической и водной фазами, что увеличивает расход водяного пара на тонну каучука при дегазации.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат при выделении каучука и повышение качества получаемого полиизопрена путем максимального удаления углеводородов из полимера.

Поставленная задача решается использованием способа выделения полиизопренового каучука из раствора в углеводородном растворителе водной дегазацией, проводимой в крошкообразователе и дегазаторе путем смешения полимеризата, горячей циркуляционной воды и пара, включающего также вывод образующихся паров дегазации на конденсацию, выделение каучука из образовавшейся водной дисперсии и его сушку, при этом полимеризат и часть горячей циркуляционной воды в количестве 10-30 мас.% в расчете на полимеризат перед подачей в крошкообразователь подвергают интенсивному смешению и подают в крошкообразователь в условиях турбулентного движения, а оставшуюся часть циркуляционной воды и пар подают непосредственно в крошкообразователь.

Для снижения энергозатрат в процессе выделения каучука и повышения его качества предлагаемый способ осуществляют смешением полимеризата и части горячей циркуляционной воды, заправленной атиагломератором, в количестве 10-30 мас.% в расчете на полимеризат и интенсивно перемешивают полученную смесь перед подачей в крошкообразователь. Смешение по предлагаемому способу позволяет перегревать полимеризат в одной фазе (жидкость-жидкость) продолжительное время, чем достигается максимальный теплообмен между компонентами. Это способствует экономии пара при выделении каучука и уменьшению количества углеводородов в каучуке и выбрасываемых в окружающую среду.

Отличием предлагаемого способа также является то, что часть горячей циркуляционной воды и полимеризат подают в крошкообразователь в условиях турбулентного движения. Для перекачивания высоковязких растворов на производствах полиизопрена используются винтовые насосы, в которых не происходит интенсивного перемешивания компонентов, и перемещение их осуществляется в условиях ламинарного движения, не образуется устойчивая эмульсия полимеризата.

Смешение полимеризата с горячей водой по предлагаемому способу позволяет использовать для транспортировки высоковязкого полимеризата высокоинтенсивные центробежные насосы.

Интенсивное смешение потоков полимеризата и горячей циркуляционной воды и подача их в крошкообразователь в условиях турбулентного движения приводят к образованию устойчивой эмульсии, что облегчает ее транспортировку по трубопроводу и увеличивает производительность по транспортировке полимеризата в 2-3 раза. Полученный эффект позволяет снизить количество работающих насосов в технологической схеме, при этом уменьшается уровень шума в рабочей зоне, улучшается экологическая обстановка, уменьшается потребляемая электроэнергия.

Подача горячей циркуляционной воды на интенсивное смешение с полимеризатом в количестве меньшем чем 10 мас.% в расчете на полимеризат, не приводит к заметному увеличению производительности, а в количестве, большем чем 30 мас.%, приводит к образованию паровоздушной смеси.

Подача части горячей циркуляционной воды в полимеризат и интенсивное перемешивание в условиях турбулентного движения предлагаемым способом приводят к хорошему теплообмену между последними и исключению из технологической схемы интенсивных смесителей. Вывод смесителей также приводит к сокращению затрат электроэнергии на 1 тонну каучука.

Предлагаемый способ выделения полиизопренового каучука иллюстрируется приведенным чертежом.

Отмытый от остатков каталитического комплекса полимеризат из усреднителя 1 подается в крошкообразователь 3, куда для образования крошки каучука подается острый пар и часть горячей циркуляционной воды, заправленной антиагломератором. Предварительно часть горячей циркуляционной воды, также заправленной антиагломератором, в количестве 10-30 мас.% в расчете на полимеризат и полимеризат подвергают интенсивному смешению с помощью насоса 2. Полученную смесь направляют в двухступенчатый дегазатор 4, где происходит отпарка углеводородов из водной дисперсии крошки каучука. Из дегазатора пары углеводородов направляют на конденсацию. Дегазированную крошку каучука в виде водной дисперсии из дегазатора 4 направляют через промежуточную емкость 5 на машины выделения каучука 6 и далее на сушку. Отжимную воду из машины выделения 6 отводят в водосборник 7. Из водосборника 7 циркуляционную воду направляют в крошкообразователь и на всас насоса 2 для подогрева полимеризата. В зависимости от общей нагрузки на полимеризацию, расход горячей циркуляционной воды регулируют контуром регулирования 8.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Примеры 1-5

Отмытый от остатков каталитического комплекса, усредненный полимеризат полиизопрена насосом качают в крошкообразователь. На всас насоса подают горячую циркуляционную воду, заправленную стеаратом кальция в расчете 0,7-1,0 мас.% в расчете на сухой полимер, для интенсивного перемешивания и предварительного подогрева полимеризата. В крошкообразователь подают острый водяной пар и оставшуюся часть циркуляционной воды, также заправленной стеаратом кальция. Полученную смесь направляют в двухступенчатый дегазатор, где происходит отпарка углеводородов из водной дисперсии крошки каучука. Из дегазатора пары углеводородов направляют на конденсацию. Дегазированную крошку каучука в виде водной дисперсии направляют на машины выделения каучука и далее на сушку.

Полученные данные приведены в таблице.

Как видно из приведенных примеров, при выделении синтетического полиизопрена по предлагаемому способу уменьшается расход пара на выделение тонны каучука, в 2-3 раза увеличивается производительность по транспортировке полимеризата по трубопроводу, уменьшается количество углеводородов в каучуке и выбрасываемых в окружающую среду. Интенсивное перемешивание и передвижение по трубопроводу смеси циркуляционной воды и полимеризата в условиях турбулентного движения по предлагаемому способу способствует образованию устойчивой эмульсии каучука, позволяет исключить из технологической схемы интенсивные смесители, приводит к уменьшению количества используемых насосов, сокращению энергозатрат на выделение тонны каучука, снижению уровня шума и улучшению экологической обстановки в рабочей зоне.