Установка для получения бутадиенового каучука
Предложение относится к процессам получения синтетического бктадиенового каучука. Установка содержит реакторы 1, 2 и 3 для приготовления композиционных систем и получения готового продукта; реакторы с помощью дозаторов 4 соединены со смесителями 5, 13 и 18 для предварительного приготовления отдельных композиций по стадиям процесса полимеризации; каждый смеситель соединен с контейнерами 8-11, 14, 15 и 19, наполненными исходными компонентами. Камеры оснащены агрегатами 23 для механического перемешивания и инициаторами 25 для физической активации процесса полимеризации композиционной системы; камеры также имеют сообщающие их магистрали 16, 20, насосы 17, 21 для дозированной подачи смеси последовательно из одной рабочей камеры в другие. Это позволяет интенсифицировать весь процесс прогрессивного получения бутадиенового каучука, имеющего более высокие физико-механические показатели по морозоустойчивости, тепловыносливости, трещиноватости и удлинению-сжатию. Ил. - 1. Форм. - 3 п.
Предложение относится к технологии получения бутадиенового каучука и касается установок для осуществления этого процесса.
В настоящее время известны конструкции установок для получения бутадиеновых каучуков, наиболее представительными из которых являются установки, содержащие реактор для полимеризации композиционной бутадиен содержащей системы, устройство для диспергирования массы, контейнеры с исходными компонентами, дозаторы, терморегулирующее устройство, бункер-накопитель готового продукта /GВ 1442370, С07F 7/18, 14.07.1976.; BR 2830080, С08F 236/06, 08.07.1978., RU 2081128, С08G 77/385, 1997; RU 2087488, С08F 136/06, 1995./.
Существенными и типичными недостатками отдельно взятой известной установки является ее принципиальная конструктивная схема, в которой отсутствуют агрегаты и узлы для более полного процесса полидисперсии, полимеризации и поликонденсации бутадиен содержащей композиционной системы, что приводит к недостаткам в показателях прочности, сопротивлению трещинообразования и низкой усталостной выносливости бутадиеного каучука и изделий на его основе, в то время, как современные требования предъявляют более высокие тактико-технические характеристики к данному процессу и к установкам.
Технической задачей и технологическим результатом разработанной установки для получения бутадиенового каучука является принципиальное совершенствование конструкции установки для возможности более производительного и менее затратного получения бутадиенового каучука, обладающего повышенными характеристиками физико-механических показателей: усталостной выносливости, сопротивлению трещино-образований, морозо- и теплоустойчивости на удлинение-сжатие.
Это в предложении заявителя достигается конструкцией установки для получения бутадиенового каучука, содержащей реактор для полимеризации, устройство для диспергирования массы, контейнеры с исходными
реагентами (компонентами), дозаторы, терморегулирующее устройство, бункер-накопитель готового продукта, при этом установка снабжена дополнительными реакторами, оснащенными смесителями для предварительной подготовки реакционных систем, смесители соединены с дополнительными контейнерами и бункерами, заполненными дополнительными исходными компонентами, реакторы соединены между собой магистралями в виде трубопроводов и насосами, врезанными в линии магистралей, в полости магистралей и в выходной патрубок последнего реактора введены детекторы, сообщенные с прибором анализа (экспресс-анализа) каждой композиционной системы и готового продукта, причем реакторы оснащены инициаторами механической и физической активации каждой композиционной системы в каждом реакторе.
В установке в качестве инициаторов используют излучатели акустических волн в ультразвуковом диапазоне и излучатели волн СВЧ-диапазона. В качестве приборов анализа систем и готового продукта используют двухдетекторный хроматограф с электрохимическими и ультрафиолетовыми детекторами.
На прилагаемом чертеже раскрыта принципиальная конструктивная схема установки для получения бутадиенового каучука. Установка содержит реакторы, для осуществления процесса, - 1, 2 и 3; реакторы со своим техническим оснащением соединены дозаторами 4; при этом реактор 1 соединен со смесителем 5, предназначенными для предварительной подготовки композиционной системы (массы) из компонентов в бункере 6 и контейнере 7; смеситель также соединен с дополнительными контейнерами: 8, 9, 10 и 11 посредством дозаторов 12.
Реактор 2 снабжен смесителем 13 и контейнерами 14, 15 с дополнительными компонентами, при этом реактор 1 соединен посредством магистрали 16 (массопровода-трубы) и насоса 17, врезанного в эту магистраль, со смесителем 13 реактора 2. Реактор 3 снабжен своим смесителем 18 и дополнительными бункерами 19 с реагентами, при этом реактор 2 соединен аналогично магистралью 20 и насосом 21 с реактором 3 через его смеситель 18 и дозатор 4. Каждый реактор оснащен
инициатором физической активации - 22, в качестве которого используют излучатели, например, - магнитострикционного типа, акустических волн в ультразвуковом диапазоне и в СВЧ-диапазоне частот; а также используют механические активаторы 23 в виде шнека, или в виде импеллера (вал с несколькими лопастями), имеющими привод вращения 24.
Каждый реактор (1, 2 и 3) имеет терморегулирующее устройство в виде охватывающего кожуха, имеющего полость 25 между своей стенкой и стенкой реактора; в эту полость подают теплоноситель (нагретую жидкость, или - хладагент) в зависимости от стадии процесса.
Контроль состава композиционной системы и готового продукта ведут прибором 26, в качестве которого используют двухдетекторный хроматограф с электрохимическими и ультрафиолетовыми детекторами 27, введенными в магистрали 16, 20 и в выходной патрубок реактора 3 - выдачи готового продукта (бутадиенового каучука) в контейнер-накопитель 28 или для подачи продукта на технологическую линию.
Образующие парогазовые фазы направляют на обработку в фильтры 29, которыми оснащены все реакторы и их рабочие камеры.
Работа установки для получения бутадиенового каучука осуществляется следующим образом. Техническое оснащение реакторов: бункеры, контейнеры и смесители заполняют исходными компонентами, при этом используют традиционные компоненты, но композиционные системы готовят оригинально благодаря изложенной конструкции установки, имеющей дополнительные контейнеры, смесители и специальное оснащение камер реакторов (инициаторы физической активации смеси): бункер 6 заполняют бутадиеном, контейнер 7 - растворителем (гексаном), раствор подают в смеситель 5 дозатором 12, нагревают, выдерживают около 25 минут; из контейнеров 8, 9, 10 и 11 в смеситель подают дополнительные компоненты, образующие каталитическую систему: этилгексаноат+диизобутилалюминийгидрид+пиперилен и гексан - в качестве растворителя. Композиционную смесь подают в реактор 1, где проводят первичный процесс полимеризации бутадиена, выдерживая температуру (устройством 25) в диапазоне 50-60°С; избыточные парогазовые фазы отводят
в фильтр 29. Композиционную массу из реактора подают насосом 17 по магистрали 16 в смеситель 13, куда также вводят дополнительные компоненты из контейнеров 14, 15 (растворитель и каталитическую систему), смесь подают в реактор 2, где продолжают процесс полимеризации при более высокой температуре (70-80°С), активируя композиционную систему, как и в реакторе 1, инициаторами 22 и 23 для получения равномерной макрокластерной композиции (смеси); избыточные парогазовые фазы отводят в фильтр 29; смесь подают насосом 21 по магистрали 20 в смеситель 18, вводят дополнительное количество растворителя и каталитической системы из контейнеров 19, смесь подают в реактор 3 где заканчивают стадию формирования полибутадиеновой композиции и получения бутадиенового каучука, который через выходной патрубок 20 отводят в бункер-накопитель 28 или - на технологический процесс изготовления изделий с использованием этого продукта.
На каждой стадии процесса ведут контроль состава и соответствия композиционных смесей с помощью детекторов 27 и двухдетекторного хроматографа 26, также - готового продукта - бутадиенового каучука. При этом исходные компоненты берут соответствующими действующим нормам и требованиям (ТУ 48-4-186-72; ТУ АД 11.46-89; ТУ 38. 103658-88, для растворителей, каталитической системы и бутадиена).
Таким образом, в установке возможно получение бутадиенового каучука, обладающего более высокими показателями (по сравнению с показателями известных установок): вязкость по Муни - 43-45 ед., узкое молекулярно-массовое распределение (К=2,8), высокий показатель прочности - 20 МПа, высокую усталостную выносливость деформации - более 500000 циклов, высокое сопротивление трещинообразованию при изгибах - более 400000 циклов. Эти высокие физико-механические показатели свидетельствуют об оригинальности и высокой технологической эффективности установки для получения бутадиенового каучука, - это позволяет заявителю взять патент на ПМ на эту установку.
1. Установка для получения бутадиенового каучука, содержащая реактор для полимеризации, устройство для диспергирования массы, контейнеры с исходными реагентами, дозаторы, терморегулирующее устройство, бункер-накопитель, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными реакторами, оснащенными смесителями для предварительной подготовки реакционных систем, смесители соединены с дополнительными контейнерами и бункерами, заполненными исходными компонентами, реакторы соединены между собой магистралями с насосами, в полости магистралей и в выходной патрубок последнего реактора введены детекторы, сообщенные с прибором анализа каждой композиционной системы, при этом реакторы оснащены инициаторами механической и физической активации системы.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве инициаторов используют излучатели акустических волн в ультразвуковом диапазоне и излучатели волн СВЧ-диапазона.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве приборов анализа системы используют двухдетекторный хроматограф с электрохимическим и ультрафиолетовым детекторами.
