11 3 Новшества, защищенные патентами рф

Таблица 3.1 - Новшества, защищённые патентами РФ

Номер патента	Название	Авторы
RU 2 614 457 C1	Способ получения бутилкаучука	Хабибуллин Р.Х.
RU 2 603 192 C1	Способ получения бромбутилкаучука	Хабибуллин Р.Х.
RU 2 439 084 C1	Способ получения галобутилкаучука	Хабибуллин Р.Х.
RU 2 394 844 C1	Способ получения бутилкаучука	Гильманов Х.Х.
RU 2 295 542 C1	Способ получения бутилкаучука	Гильманов Х.Х.
RU 2 624 646 C1	Способ экструзионной сушки галобутилкаучуков	Шарифуллин И.Г.

12 4 Описание технологического процесса производства

Бутилкаучук получается путем совместной полимеризации изобутилена и небольшого количества (1  5%) изопрена в среде хлористого метила под воздействием хлористого алюминия в качестве катализатора при температуре от минус 80 до 100^оС.

Захолаживание шихты (Приложение А).

Приготовленная шихта поступает в емкость поз.Е-1, откуда насосом поз.Н-1 подается на охлаждение. Уровень в емкости поз.Е-1 регулируется расходом при помощи клапана поз.1-8, который установлен на линии подачи шихты в эту емкость.

На общей линии подачи шихты в полимеризаторы установлены две нитки холодильников (1 рабочая и 1 резервная), включающие в себя пропановые холодильники поз.Т-1_1,2 и Т-2_1,2 с температурой испарения пропана 0⁰С и минус 41⁰С и этиленовые холодильники поз.Т-3_1,2 и Т-5_1,2 (температура испарения этилена минус 110С) с соответствующими отделителями жидкости поз.О-1, О-2, О-3, О-5. Предусмотрена последовательная работа холодильников поз.Т-1, Т-2, Т-3, Т-5.

Охлажденная шихта с температурой от минус 85 до минус 105⁰С поступает в полимеризаторы поз.Р-1. Подача осуществляется при помощи регулирующего клапана поз.28-6.

Питание холодильника жидким хладоагентом и сепарация паров производится через отделители жидкости поз.О-1, О-2. Уровень в этих отделителях регулируется подачей жидкого пропана из вспомогательного цеха, при помощи регулирующих клапанов поз.6-5, 9-5.

Приготовление и захолаживание катализаторного раствора

В качестве катализатора в процессе сополимеризации изобутилена с изопреном используется раствор хлористого алюминия в хлористом метиле.

Хлорметил поступает в емкость поз. Е-2. Уровень в ней регулируется при помощи клапана поз.12-5. Для поддержания давления в емкости поз. Е-2 предусмотрена подача пара в кипятильник поз.Т-7. Давление хлорметила в Е-2 регулируется при помощи клапана поз.10-5, который установлен на линии циркуляции хлорметила в эту емкость. Хлорметил из емкости поз.Е-2 насосом поз.Н-2 подается в холодильник поз.Т-4, где охлаждается пропаном с температурой испарения минус 41⁰С, поступающим через отделитель поз.О-4. Уровень в отделителе поз.О-4 регулируется клапаном поз.14-5.

13

Выходящий из холодильника поз.Т-4 хлорметил, захоложенный до температуры от минус 20 до минус 40⁰С разделяется на следующие два потока:

- в реактор поз.Р-2 для приготовления концентрированного катализаторного раствора;

- на разбавление концентрированного катализаторного раствора.

Расход каждого из двух потоков регулируется соответствующими клапанами поз.18-6 и поз.20-6.

Приготовление катализаторного раствора осуществляется путем непрерывного насыщения хлорметила, поступающего под слой хлористого алюминия в реакторе поз.Р-2.

Реактор поз.Р-2 – вертикальный цилиндрический аппарат, снабженный рубашкой.

Безводный хлористый алюминий загружается в реактор поз.Р-2 из бочек через герметичный бункер поз.Б-1, имеющий устройство для переворачивания бочек.

Для поддержания постоянной температуры приготовления катализаторного раствора в рубашку реактора поз.Р-2 подается пропан с температурой испарения минус 41⁰С из отделителя поз.О-6. Уровень в отделителе поз.О-6 регулируется клапаном поз.19-5.

Концентрированный катализаторный раствор на выходе из реактора поз.Р-2 разбавляется в трубопроводе хлорметилом до концентрации не более 0,4% масс и поступает в емкость поз.Е-3.

С целью предотвращения попадания влаги в катализатор во время загрузки в бункер поз.Б-1 постоянно подается горячий воздух от печного отделения.

Из емкости поз.Е-3 катализаторный раствор насосом поз.Н-3 подается в холодильники поз.Т-6₁и Т-6₂ ,где охлаждается до температуры от минус 85 до минус 93⁰С за счет испарения в межтрубном пространстве жидкого этилена. Уровень в холодильниках поз.Т-6 регулируется клапанами поз.27-5 и поз.31-5. Давление паров этилена регулируется клапаном поз.30-5.

Охлажденный катализаторный раствор из холодильников поз.Т-6 поступает в полимеризатор поз.Р-1. При повышении температуры в полимеризаторе поз.Р-1 происходит регулирование расхода катализаторного раствора при помощи клапана поз.42-5. Клапаном поз.43-6 происходит регулирование расхода катализаторного раствора в полимеризатор поз.Р-1.

Системой блокировок предусмотрена защита насоса поз.Н-3 от поломок путем автоматического его отключения при падении давления на нагнетании ниже 0,4 МПа (4 кгс/см²) или снижении уровня в емкости поз.Е-3 ниже 10%.

14

В трубопроводах, транспортирующих катализаторный раствор с течением времени происходит отложение осадка солей алюминия. Поэтому необходима промывка узла приготовления катализаторного раствора чистым хлористым метилом при температуре окружающей среды не реже одного раза в год.

Сополимеризация

Реакция сополимеризации изобутилена с изопреном проводится при низких температурах (от минус 90 до минус 100⁰С) в полимеризаторе поз.Р-1 в среде хлористого метила в присутствии хлористого алюминия катализатора процесса. Полимеризатор – вертикальный цилиндрический аппарат с мешалкой и шестью пучками труб, в которых происходит испарение жидкого этилена. Реакция сопровождается выделением значительного количества тепла. Тепловой эффект полимеризации порядка 240 ккал/кг. Полимеризатор охлаждается жидким этиленом, испарящимся при температуре минус 110⁰С.

Уравнение реакции полимеризации:

Скорость полимеризации изобутилена в этих условиях велика (составляет доли секунды), что позволяет проводить непрерывный процесс полимеризации в одном реакторе.

Время пребывания реакционной массы в полимеризаторе составляет не более 90 минут.

Регулирование молекулярной массы.

Молекулярная масса полимера, получаемого в процессе непрерывной сополимеризации изобутилена с изопреном зависит от ряда факторов. Большое значение имеет чистота и стабильность качества исходных мономеров и возвратных продуктов, идущих как на приготовление шихты, так и для катализаторного раствора. Сравнительно небольшое содержание примесей в мономерах и растворителе снижает молекулярную массу бутилкаучука. Влияние на молекулярную массу бутилкаучука оказывает:

15

• концентрация изобутилена;

• температура полимеризации ;

• конверсия мономеров;

• содержание в шихте н-бутиленов или диизобутилена;

• концентрация изопрена в шихте.

В качестве регуляторов молекулярной массы бутилкаучука могут быть применены различные добавки.

Наиболее приемлемым способом регулирования молекулярной массы является применение увлажненного хлористого метила.

Количество вводимого в систему увлажненного хлористого метила определяется необходимой степенью снижения молекулярной массы и устанавливается опытным путем в процессе эксплуатации производства.

Регулирование непредельности.

Непредельность бутилкаучука определяется количеством звеньев изопрена в полимере и обуславливается составом шихты, т.е. количеством изопрена по отношению к изобутилену в шихте.

В условиях синтеза бутилкаучука изопрен является менее активным мономером, чем изобутилен и количество звеньев изопрена в сополимере всегда меньше, чем содержание изопрена в полимеризуемой смеси и меняется в пределах 0,8%÷2,0% в зависимости от марки бутилкаучука.

В процессе сополимеризации с возрастанием глубины конверсии количество незаполимеризовавшегося изопрена по отношению к изобутилену увеличивается. Это в свою очередь приводит к образованию сополимера с большим содержанием звеньев изопрена. Так как непредельность бутилкаучука зависит от конверсии, то для получения одной и той же непредельности бутилкаучука при разных конверсиях дозировка изопрена на изобутилен в исходной шихте должна изменяться.

Схема полимеризации.

В отделении полимеризации установлено 6 агрегатов типа "полимеризатор". Каждый агрегат состоит из полимеризатора поз.Р-1, снабженного мешалкой, отделителя этилена поз.О-7.

Реакция сополимеризации проводится, как правило в 4-х параллельно работающих полимеризаторах, в других осуществляются вспомогательные операции или они находятся в резерве.

В полимеризаторе поз.Р-1 поддерживается избыточное давление протоком горячих паров хлорметила через верх полимеризатора при помощи регулирующего клапана поз.41-5.

Захолаживание полимеризаторов поз.Р-1 происходит за счет испарения жидкого этилена, поступающего самотеком из отделителей поз.О-7.

Подача рабочей шихты и катализаторного раствора в полимеризатор осуществляется одновременно.

16

Подача рабочей шихты, охлажденной до режимной температуры, производится при помощи клапана поз.28-6. в нижнюю часть полимеризатора в зону интенсивного смешения.

Подача катализаторного раствора производится при помощи клапана поз.43-6 в нижнюю часть полимеризатора в зону интенсивного смешения.

В целях повышения безопасности предусмотрена сигнализация завышения давления в полимеризаторе по продукту и по хладоагенту и сигнализация разрыва мембраны перед предохранительными клапанами полимеризатора по продукту, сигнализация завышения уровня этилена в отделителях поз.О-7.

Предусмотрено автоматическое отключение мешалки полимеризатора при снижении расхода шихты на подпятники вала мешалки и при прекращении подачи масла в торцевое уплотнение вала мешалки.[9]