Технический комплекс для получения изопренового каучука

Предложение относится к технологии получения синтетического изопренового каучука.

Технический комплекс содержит рабочие камеры 8, 9 и 10 для проведения этапов полимеризации и поликонденсации изопрена в совокупности композиционной системы, формируемой из подаваемых компонентов, заполняющих контейнеры 4, 15, 16, бункеры 3, 13 и 14; активация процессов в рабочих камерах ведется с помощью лопастей импеллера 17 и физических инициаторов 18 в виде излучателей магнитострикционного типа; рабочие камеры соединены каскадно-последовательно между собой с помощью трубопроводов 20 и насосов 21; в полости этих трубопроводов и в выпускной патрубок введены детекторы 22 состава и качества смеси, соединенные с жидкостным хроматографом 23, что позволяет вести постоянный контроль процесса получения отдельных систем и готового продукта методом экспресс-анализа.

Технический результат заключается в улучшении свойств, существенном повышении качества получаемого изопренового каучука, а также - в увеличении срока службы изделий, включающих в своем составе изопреновый каучук. Ил. - 1; форм. - 3 п.ф.п.м.

Предложение относится к технологии получения синтетического изопренового каучука, который может быть использован при изготовлении резинотехнических изделий.

В настоящее время известны процессы и технические средства для получения изопренового каучука, из которых наиболее представительными являются технические средства, содержащие агрегаты для обработки и приготовления композиционных масс (шихты), полимеризации и отделения продукта (изопренового каучука) /RU 2102804, 1995; RU 55929, 2006; RU 2091400, 1979/.

Существенными и очевидными недостатками таких технических агрегатов является ограниченная техническая схема устройств, включенных в процесс получения каучука, что отражается на незначительной производительности, органиченном перечне полезных свойств и недостаточном качестве получаемого каучука в соответствии с предъявляемыми к этому продукту (сырью) современными требованиями.

Наиболее близким техническим средством является технический комплекс для получения изопренового каучука, содержащий реактор, агрегат для приготовления каталитической системы, бункеры и контейнеры с исходными материалами (компонентами), устройство регулирования температуры, магистрали подачи компонентов и емкость приема готового продукта (изопренового каучука), /RU 2141382, 1998/.

Существенным недостатком этого технического комплекса является недостаточное техническое оснащение по требуемой современной номенклатуре устройств, агрератов и узлов для высокоэффективной работы этого комплекса, требующего наличия дополнительного хладо-агента и установки для охлаждения композиционной массы, работающей при низких температурах (-20°С÷-55°С), что приводит к получению материала с коэффициентом поликонденсации 7-8 и широкому молекулярно-массовому распределению, снижающих, в конечном

итоге, физико-механические показатели каучука по морозо-тепловыносливости, сопротивлению истиранию, раздиру и трещинообразованию.

Технической задачей и техническим результатом данного предложения является повышение технологических характеристик комплекса для получения изопренового каучука: увеличение производительности, сокращение времени на подготовительную обработку исходных компонентов и композиционной системы; снижение удельных энергетических затрат; получение каучука, обладающего повышенными характеристиками: по сопротивлению раздиру, образованию трещин, по динамическим показателям в составе изделий с данным каучуком.

Это в разработанном техническом комплексе для получения изопренового каучука достигается за счет того, что комплекс содержит реактор, агрегат для приготовления каталитической системы, бункеры и контейнеры с исходными компонентами, устройство регулирования температуры, магистрали подачи компонентов и емкость приема готового продукта (изопренового каучука), и снабженного, при этом, несколькими, не менее трех, дополнительными реакторами для проведения этапов (стадий) полимеризации, имеющих рабочие камеры, оснащенные узлами подачи смесей, рабочие камеры также оснащены механическими и физическими инициаторами процесса полимеризации и поликонденсации и пневмогидравлическими фильтрами, рабочие камеры реакторов соединены между собой посредством трубопроводов и насосов, в трубопроводы введены детекторы, соединенные с прибором обработки физико-механических данных смеси и получаемого каучука.

В комплексе в качестве физических инициаторов используют излучатели магнитострикционного типа. А в качестве прибора обработки данных используют жидкостный хроматограф с ультразвуковым и ультрафиолетовым детекторами.

На прилагаемом чертеже показана принципиальная техническая конструктивная схема данного комплекса для получения изопренового каучука. Технический комплекс содержит реактор I, агрегат 2 для приготовления каталитической системы (из компонентов), устройство 3 для регулирования температуры композиционной системы, бункеры

4 и контейнеры 5 с исходными компонентами; магистрали 6 для подачи компонентов (на чертеже все магистрали поз.6 не отмечены ввиду их очевидности и для устранения многочисленных поз.6). Комплекс имеет емкость 7 в виде контейнера для приема готового продукта (изопренового каучука). Для более тщательного процесса и гарантии высокого качества продукта комплекс снабжен несколькими реакторами: 8, 9 и 10 (не менее трех), имеющих рабочие камеры II, что дает полную гарантию высокого продукта по химическому составу и физико-механическим характеристикам. Реакторы и их рабочие камеры оснащены техническими узлами 12 подготовки смесей компонентов из дополнительных бункеров 13, 14 и контейнеров 15, 16. Рабочие камеры оснащены инициаторами процесса полимеризации: механическими шнековыми валами 17 и инициаторами магнитострикционного типа 18 для физического инициирования процесса (излучаемыми полями); полости камер сообщены с пневмогидравлическими фильтрами 19. Рабочие камеры реакторов соединены между собой трубопроводами 20 и насосами 21, врезанными в эти трубопроводы, при этом реакторы расположены и соединены между собой последовательно-каскадно (как это показано на чертеже) для учета перепада давления и возможности перетекания масс методом сифона.

Контроль состава и качества композиционных систем и готового продукта ведут с помощью детекторов 22 ультразвукового и ультрафиолетового типа, введенных в трубопроводы 20 и соединенных с прибором 23 - жидкостным хроматографом (двухдетекторным ЖХТ).

Дозировка композиций ведется дозаторами 24, а компонентов-дозаторами 25 для каждого отдельного компонента системы.

Работа технического комплекса осуществляется следующим образом. Контейнеры 13, 14, бункеры 15, 16 заполняют исходными компонентами, в том числе - 4 и 5. В качестве исходных компонентов берут: изопрен, изопентан; каталитическую систему готовят из компонентов: толуол, сольват хлорида неодима, изопропиловый спирт, алюминийорганическое соединение (ТИБА) и алкилалюминийгалогенид. Смесь подают в реактор I, воздействуя инициаторами 17 и 18, обрабатывают при

температуре 15-20°С до достижения конверсии изопрена около 7%.

Далее, из реактора I композиционную систему (массу) подают в реактор 8, контролируя при этом характеристики массы с помощью детекторов 22 и прибора 23; обработку смеси ведут при добавлении компонентов из узла 12, температуру смеси выдерживают около 50°С, смесь далее подают в реактор 9, избыточные парогазовые фазы отводят на фильтр 19; контролируют параметры композиционной системы и подают ее в реактор 9, где процесс ведут при добавлении компонентов из узла подготовки 12. Температуру выдерживают около 60°С и подают смесь на окончательную обработку в реактор 10, где в его рабочей камере II получают готовый продукт; состав и характеристики продукта исследуют, как указано выше, и при его соответствии заданным параметрам, отводят в бункер-накопитель 7 или направляют для непосредственного использовании в линию.

Полученный в данном техническом комплексе изопреновый каучук имеет высокие физико-механические характеристики: имеет вязкость по Муни 85 ед., растядение 500÷700%%, сопротивление раздиру при +20°С-13,2 МПа; сопротивление многократному растяжению находится в пределах 20×10³-21×10³ циклов при 20-30°С.

Таким образом, технический комплекс обладает не только оригинальной конструктивно-технологической схемой, но и позволяет получить, как изложено испытанием опытно-лабораторной установки, продукт с высокими характеристиками, свойством и качеством.

1. Технический комплекс для получения изопренового каучука, содержащий реактор, агрегат для приготовления каталитической системы, бункеры и контейнеры с исходными компонентами, устройство регулирования температуры, магистрали подачи компонентов и емкость приема готового продукта, отличающийся тем, что он снабжен несколькими, не менее трех, дополнительными реакторами для проведения этапов полимеризации, имеющими рабочие камеры, оснащенные узлами подготовки смесей, рабочие камеры также оснащены механическими и физическими инициаторами процесса полимеризации и поликонденсации и пневмогидравлическими фильтрами, при этом рабочие камеры реакторов соединены между собой каскадно-последовательно посредством трубопроводов и насосов, в трубопроводы введены детекторы, соединенные с прибором обработки физико-механических данных смеси и получаемого каучука.

2. Технический комплекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве физических инициаторов используют излучатели магнитострикционного типа.

3. Технический комплекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве прибора обработки данных используют жидкостной хроматограф с ультразвуковыми и ультрафиолетовыми детекторами.