способ приготовления раствора базового полимера для производства галобутилкаучуков

Классы МПК:C08J3/11 из твердых полимеров
C08F210/12 с диолефинами, содержащими сопряженные двойные связи, например бутилкаучук
C08F6/24 обработка суспензий полимеров
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Нижнекамскнефтехим" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-06-19
публикация патента:

Изобретение имеет отношение к способу приготовления раствора базового полимера для производства галобутилкаучуков. Способ заключается в растворении влажной крошки бутилового каучука в углеводородном растворителе путем подачи влажной крошки каучука, растворителя, подачи и вывода раствора базового полимера и вывода воды в полом аппарате, имеющем зоны смешения, растворения и отстоя. Растворение крошки каучука проводят циркуляцией раствора базового полимера, забираемого в верхней части аппарата в нижние части зоны растворения и зоны смешения. Соотношение объемов зоны растворения и зоны смешения равно 7÷8:1, а отношение высоты к диаметру аппарата в зоне растворения составляет 6÷7 и в зоне отстоя - 1÷2. Технический результат - снижение энергозатрат на растворение и повышение качества полученного раствора, а именно: снижение величины падения вязкости по Муни растворенного каучука, снижение количества воды, уносимой раствором, снижение количества набухшего каучука в растворе. 1 табл., 1 ил., 16 пр.

способ приготовления раствора базового полимера для производства   галобутилкаучуков, патент № 2484106

Формула изобретения

Способ приготовления раствора базового полимера для производства галобутилкаучуков путем растворения влажной крошки бутилового каучука в углеводородном растворителе путем подачи влажной крошки каучука, растворителя, подачи и вывода раствора базового полимера и вывода воды в полом аппарате, имеющем зоны смешения, растворения и отстоя, отличающийся тем, что растворение крошки каучука проводят циркуляцией раствора базового полимера, забираемого в верхней части аппарата в нижние части зоны растворения и зоны смешения, при этом соотношение объемов зоны растворения и зоны смешения равно 7÷8:1, а отношение высоты к диаметру аппарата в зоне растворения составляет 6÷7 и в зоне отстоя - 1÷2.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтехимической промышленности и может быть использовано в производстве галобутилкаучуков.

Одной из самых длительных стадий получения гало(хлор-, бром)-бутилкаучуков методом обработки раствора бутилкаучука свободным галогеном или галогенсодержащим соединением является стадия приготовления раствора базового полимера (бутилкаучука) в углеводородном растворителе (в частности, в гексане или нефрасе), в котором идет галогенирование. Процесс растворения полимера можно условно разделить на несколько этапов. Если растворитель способен к смешению с полимером в любых пропорциях, то вслед за первой стадией набухания начинается постепенный переход молекул полимера в раствор и диффузия их в растворителе с образованием истинных растворов. Продолжительность растворения полимера, сохранение его свойств и однородность раствора в значительной степени зависят от типа аппарата, в котором ведут растворение, от режима перемешивания, порядка загрузки компонентов и некоторых других факторов, таких, например, как влажность крошки полимера.

Известен способ непрерывного приготовления раствора каучука для дальнейшего использования для модификации полимера (например, для получения ударопрочного полистирола) [Патент США 5929205, C08J 3/11, опубл. 27.07.1999]. Растворение проводят в аппарате с мешалкой, куда дозируют каким - либо способом измельченный сухой каучук, соответствующий мономер и растворитель. Дозировка проводится таким образом, чтобы в аппарате присутствовал одновременно растворенный и нерастворенный каучук, причем концентрация растворенного каучука должна соответствовать концентрации, необходимой для дальнейшего использования в реакторе. Нерастворенный каучук при перекачке в реактор остается на фильтре. Данный способ позволяет уменьшить объем аппарата растворения и сократить время растворения. Недостатком данного способа является постоянное присутствие в растворе нерастворенного полимера, необходимость использования фильтра и соответственно постоянная необходимость его очистки, что значительно усложняет технологическую схему процесса.

Известен способ приготовления растворов на основе натурального или синтетического каучука, включающий смешение твердого полимера и, в случае необходимости, вспомогательных веществ и различных добавок с органическим растворителем или смесью растворителей и интенсивное перемешивание в турбулентном режиме при значениях центробежного критерия Рейнольдса (10 3-106), обеспечивающего быстрое растворение полимера, но одновременно приводящего к его деструкции [Патент РФ 2209216, C08J 3/02, C08J 3/205, C08L 7/00, C08L 21:00, опубл. 27.07.2003]. Основным недостатком данного способа является то, что при значениях центробежного критерия Рейнольдса, обеспечивающих быстрое растворение, происходит деструкция полимера, значительное снижение молекулярной массы и вязкости по Муни.

Наиболее близким к заявляемому является способ приготовления раствора каучука с малой степенью непредельности путем растворения влажной крошки каучука в углеводородном растворителе с удельным весом, меньшим удельного веса каучука, в аппарате с мешалкой, в котором на растворение подают водную суспензию крошки бутилкаучука или этиленпропиленового каучука, сформированную на стадии водной дегазации, при массовом соотношении водной суспензии и углеводородного растворителя 3÷15:1, и растворение ведут в аппарате, имеющем зону смешения, зону растворения, расположенную выше зоны смешения, и зону отстоя, расположенную ниже зоны смешения, с соотношением объемов зоны растворения и зоны отстоя 1,5÷4:1, с помощью мешалки, выполненной в форме статора и ротора с вертикальными стержнями. Аппарат имеет линию циркуляции раствора каучука из зоны растворения в зону смешения [А.с. СССР 1649799, C08J 3/11, C08F 6/24, опубл. 27.05.2000].

Недостатком данного способа являются повышенные энергозатраты на работу мешалки и изменение качества полимера при растворении, а именно - падение вязкости по Муни, значительный унос воды с раствором каучука и наличие набухшего полимера в растворе.

Задачей заявляемого способа является снижение энергозатрат на растворение и повышение качества полученного раствора, а именно: снижение величины падения вязкости по Муни растворенного каучука, снижение количества воды, уносимой раствором, снижение количества набухшего каучука в растворе.

Поставленная задача решается осуществлением способа приготовления раствора базового полимера для производства галобутилкаучуков путем растворения влажной крошки бутилового каучука в углеводородном растворителе подачей влажной крошки каучука, растворителя, подачей и выводом раствора базового полимера и выводом воды в полом аппарате, имеющем зоны смешения, растворения и отстоя, при этом растворение крошки каучука проводят циркуляцией раствора базового полимера, забираемого в верхней части аппарата в нижние части зоны растворения и зоны смешения, где соотношение объемов зоны растворения и зоны смешения равно 7÷8:1, а отношение высоты к диаметру аппарата в зоне растворения составляет 6÷7 и в зоне отстоя - 1÷2.

В отличие от известных способов в предлагаемом способе растворение ведется в аппарате без мешалки, а качество и скорость растворения достигаются за счет подбора соответствующих соотношений между зонами растворения и смешения, отношения высоты к диаметру в зонах растворения и отстоя.

Предлагаемый способ приготовления раствора базового полимера для производства галобутилкаучуков осуществляют следующим образом: в полый аппарат (фиг.), имеющий штуцера для ввода углеводородного растворителя, пульпы полимера, циркулирующего раствора базового полимера, вывода воды, циркулирующего раствора базового полимера, готового раствора базового полимера, по линии 1 подают углеводородный растворитель. По линии 2 подают водную суспензию (пульпу) крошки базового полимера. Зона между точками ввода растворителя и пульпы - это зона смешения (б). При контакте с углеводородным растворителем крошка полимера переходит в углеводородную среду и начинается процесс набухания и растворения в пространстве выше точки ввода растворителя, т.е. в зоне растворения (а). Вода, имея удельную плотность выше удельной плотности раствора полимера в углеводородном растворителе, отстаивается в нижней части аппарата - в зоне отстоя (в), и выводится из аппарата по линии 3. Раствор базового полимера из верхней части аппарата по линии 4 циркулируют насосом 5 по линиям 6 и 7 обратно в аппарат растворения. Готовый раствор базового полимера по линии 8 выходит на узел галоидирования.

Для лучшего понимания настоящего изобретения приводятся конкретные примеры.

Пример 1 (по прототипу).

Растворение ведут в аппарате с мешалкой, выполненной в форме статора и ротора с вертикальными стержнями, при скорости вращения ротора 1,5 с-1. На растворение подают водную суспензию крошки бутилкаучука (пульпу), сформированную на стадии дегазации, с концентрацией крошки 5% мас., из расчета 3 тонны каучука в час, и углеводородный растворитель - нефрас. Крошка каучука содержит антиагломератор - стеарат кальция, который дозируется на стадии дегазации. Соотношение пульпы и нефраса 5:1. Соотношение зон растворения и отстоя в аппарате с мешалкой 3:1, раствор полимера циркулируют в аппарате со скоростью 5·10-2 м/с, а скорость движения воды в зоне отстоя составляет 5·10-3 м/с. Готовый раствор базового полимера выводят из верхней части аппарата. Определяют энергетические затраты на растворение, качество готового раствора и качество полимера в растворе. В растворе определяют количество нерастворенного полимера и воды. В полимере из раствора после его высаживания определяют вязкость по Муни и содержание стеарата кальция.

Пример 2.

Растворение ведут в аппарате, изображенном на фиг., в котором соотношение зон растворения и смешения составляет 7,5:1. На растворение подают водную суспензию крошки бутилкаучука (пульпу), сформированную на стадии дегазации, с концентрацией крошки 5 мас.%, из расчета 3 т каучука в час, и углеводородный растворитель - нефрас. Крошка каучука содержит антиагломератор - стеарат кальция, который дозируется на стадии дегазации. Соотношение пульпы и нефраса 5:1. Циркулирующий раствор полимера забирают сверху аппарата и подают обратно в аппарат в две точки, одна из которых находится в нижней части зоны растворения (линия 7), а другая в нижней части зоны смешения (линия 6). Отношение высоты к диаметру в зоне растворения равно 6,5, а в зоне отстоя 1,5. Готовый раствор базового полимера выводят из верхней части аппарата. Определяют энергетические затраты на растворение, качество готового раствора и качество полимера в растворе. В растворе определяют количество нерастворенного полимера и воды. В полимере из раствора после его высаживания определяют вязкость по Муни и содержание стеарата кальция.

Примеры 3-6.

Опыт проводят как в примере 2, за исключением того, что соотношение объемов зоны растворения и зоны смешения в аппарате растворения составляет 6,5:1 (пример 3), 7:1 (пример 4), 8:1(пример 5), 8,5:1 (пример 6).

Примеры 7-10.

Опыт проводят как в примере 2, за исключением того, что отношение высоты к диаметру в зоне растворения равно 5,5 (пример 7), 6 (пример 8), 7 (пример 9), 7,5 (пример 10).

Примеры 11-14.

Опыт проводят как в примере 2, за исключением того, что отношение высоты к диаметру в зоне отстоя равно 0,5 (пример 11), 1 (пример 12), 2 (пример 13), 2,5 (пример 14).

Пример 15.

Опыт проводят как в примере 2, за исключением того, что забираемый сверху аппарата циркулирующий раствор бутилового каучука подается в одну точку в нижней части зоны растворения.

Пример 16.

Опыт проводят как в примере 2, за исключением того, что забираемый сверху аппарата циркулирующий раствор бутилового каучука подается в одну точку в нижней части зоны смешения.

Данные по примерам 1-16 приведены в таблице.

Из данных таблицы можно сделать вывод, что оптимальное соотношение между зоной растворения и смешения находится в пределах 7÷8:1, при снижении этого соотношения ниже 7:1 резко увеличивается количество нерастворенного полимера в готовом растворе, что в дальнейшем препятствует его точной дозировке на узле галоидирования и приводит к нестабильности качества полученного на таком растворе галобутилкаучука. Увеличение этого соотношения выше 8:1 приводит к уносу крошки каучука с отводимой из аппарата водой и приводит к падению вязкости по Муни за счет более долгого пребывания в зоне смешения. Отношение высоты к диаметру в зоне растворения аппарата должно находиться в пределах 6÷7, снижение этого соотношения приводит к увеличению количества нерастворенного полимера, а увеличение - к снижению вязкости по Муни и небольшому повышению энергозатрат, количество нерастворенного полимера при этом больше не снижается. Оптимальное отношение высоты к диаметру в зоне отстоя аппарата растворения находится в пределах 1÷2. Снижение этого соотношения приводит к увеличению количества воды и стеарата кальция в растворе полимера. Стеарат кальция на узле галогенирования превращается в стеариновую кислоту за счет взаимодействия с HCl, а стеариновая кислота, образуя натриевое мыло при нейтрализации приводит к трудностям при выделении и сушке каучука - увеличивается показатель содержания влаги в готовом каучуке, что значительно снижает его качество. Увеличение отношения высоты к диаметру в зоне отстоя выше 2 не приводит к дальнейшему снижению количества воды и стеарата кальция в растворе полимера.

При подаче забираемого сверху аппарата циркулирующего раствора бутилового каучука в одну точку в нижней части зоны растворения увеличивается количество нерастворенного полимера и стеарата кальция в готовом растворе. При подаче забираемого сверху аппарата циркулирующего раствора бутилового каучука в одну точку в нижней части зоны смешения увеличивается количество воды в растворе и появляется падение вязкости по Муни полимера. Оптимальным является подача циркулирующего раствора в две точки, одна из которых находится в нижней части зоны растворения, а другая в нижней части зоны смешения.

ТАБЛИЦА
№ примераЭнергозатраты на растворение, кВт· ч/т Количество нерастворенного полимера в готовом растворе, мас.% Количество воды в готовом растворе бутилового каучука, мас.% Падение вязкости по Муни бутилового каучука после растворения, ед. МуниСодержание стеарата кальция в готовом растворе бутилового каучука, мас.% на полимер
1.3,6 4,43,5 3,00,8
2. 2,1отс. 1,10 0,3
3. 2,1 1,41,2 00,3
4. 2,10,7 1,10 0,3
5. 2,1 0,51,0 0,20,2
6. 2,10,4 0,80,7 0,1
7. 2,1 0,90,9 00,2
8. 2,10,4 1,10 0,2
9. 2,1 0,21,1 0,30,3
10. 2,30,2 1,20,6 0,3
11. 2,1 0,62,5 00,6
12. 2,10,6 1,00 0,2
13. 2,1 0,50,8 00,1
14. 2,10,5 0,80 0,1
15. 2,6 0,91,2 00,5
16. 2,60,5 2,50,7 0,2

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2484106

patent-2484106.pdf

Класс C08J3/11 из твердых полимеров

способ приготовления раствора бутилкаучука и аппарат для растворения -  патент 2528558 (20.09.2014)
способ получения искусственного латекса -  патент 2448129 (20.04.2012)
способ получения хлорсульфированного полиэтилена -  патент 2254345 (20.06.2005)
дисперсия политетрафторэтилена в органическом растворителе и диспергаторы, используемые при этом -  патент 2164925 (10.04.2001)

Класс C08F210/12 с диолефинами, содержащими сопряженные двойные связи, например бутилкаучук

способ приготовления раствора бутилкаучука и аппарат для растворения -  патент 2528558 (20.09.2014)
способ управления процессом сушки бутилкаучука -  патент 2527964 (10.09.2014)
способ управления процессом полимеризации при производстве бутилкаучука -  патент 2509089 (10.03.2014)
регулируемая в отношении полидисперсности полимеризация изоолефина с полиморфогенатами -  патент 2491299 (27.08.2013)
смесь меркаптанов -  патент 2491275 (27.08.2013)
способ галогенирования бутилкаучука -  патент 2468038 (27.11.2012)
вулканизированный полимерный нанокомпозит и способы получения полимерного нанокомпозита (варианты) -  патент 2461590 (20.09.2012)
иономерный бутильный каучук, вулканизированное пероксидом изделие из него и изделие, включающее субстрат, связанный с названным каучуком -  патент 2459837 (27.08.2012)
способ комплексного использования изобутана в производстве изопрена и бутилкаучука -  патент 2448938 (27.04.2012)
боргидридный металлоценовый комплекс лантаноида, включающая его каталитическая система, способ полимеризации, в которой она применяется, и сополимер этилена с бутадиеном, полученный этим способом -  патент 2441015 (27.01.2012)

Класс C08F6/24 обработка суспензий полимеров

способ приготовления раствора бутилкаучука и аппарат для растворения -  патент 2528558 (20.09.2014)
способ получения фторполимерных порошковых материалов -  патент 2478665 (10.04.2013)
способ и система закаливания реакции полимеризации -  патент 2455315 (10.07.2012)
способ приготовления углеводородного резинового клея с использованием фторуглеводородного разбавителя -  патент 2445322 (20.03.2012)
способ получения антитурбулентной присадки суспензионного типа -  патент 2443720 (27.02.2012)
способ разделения фаз с использованием фторуглеводорода -  патент 2435791 (10.12.2011)
способы разделения компонентов суспензии -  патент 2371449 (27.10.2009)
дисперсия фторполимера, не содержащая либо содержащая малое количество низкомолекулярного фторированного поверхностно-активного вещества -  патент 2294940 (10.03.2007)
способ модификации синтетического латекса -  патент 2175336 (27.10.2001)
способ получения полимеров и сополимеров винилиденхлорида или винилхлорида -  патент 2144043 (10.01.2000)
Наверх