Получение бутилкаучука в метилхлориде

Приготовление катализаторного раствора:

Катализаторный раствор готовят из безводного хлорида алюми­ния и очищенного метилхлорида в аппарате с рубашкой (рис.) при температуре -20 ~ -30°С. Аппарат перед загрузкой проду­вается азотом. Хлорид алюминия в виде гранул или порошка за­гружается из бункера 1, после чего аппарат 2 заполняется очищен­ным метилхлоридом. Первая порция катализаторного раствора сливается в емкость 9, откуда некондиционный катализаторный раствор выводится из системы. После этого аппарат 2 вновь заполняется метилхлоридом и включается в нормальную работу.

Рис. Схема приготовления катализаторного раствора производства бутилкаучука.

1 – бункер; 2 – аппарат для приготовления концентрированного катализаторного раствора; 3,7– сепараторы; 4 – емкость; 5 – насос; 6 – холодильник; 8 – фильтр; 9 – сборник некондиционного катализаторного раствора.

/ – хлорид алюминия; // – азот; /// – метилхлорид; /V – жидкий пропан; V – некондиционный раствор катализатора; V/ – жидкий этилен; V// - раствор катализатора нa полимеризацию.

Для поддержания постоянной температуры раствора хлорида алюминия в рубашку аппарата 2 из сепаратора 3 подается при тем­пературе кипения жидкий пропан. Насыщенный катализаторный раствор, содержащий 1,0% (масс.) хлорида алюминия, после разбав­ления в трубопроводе метилхлоридом до концентрации около 0,1% (масс.) поступает в емкость 4, откуда насосом 5 рабочий катализаторный раствор подается в холодильник 6, охлаждаемый жидким этиленом из сепаратора 7. Катализаторный раствор с тем­пературой ниже -90 °С через фильтр 8 подается на полимериза­цию.

Приготовление шихты, сополимеризация и выделение каучука.

Шихта готовится смешением подаваемых насосами со склада изобутилена, очищенного от примесей ректификацией, изопрена, осу­шенного азеотропной осушкой, и возвратного метилхлорида в емко­сти 1 циркуляционным насосом 2 (рис.). На линии готового про­дукта установлены хроматографы, по данным хроматографического анализа в зависимости от марки получаемого каучука корректи­руется состав шихты. Примерный состав шихты при получении наи­более распространенных марок бутилкаучука, % (масс):

	БК-2045	БК-1675
Изобутилен	17,6	17,4
Метилхлорид	81,8	82,1
Изопрен	0,6	0,5

Готовая шихта насосом 3 подается в пропановый 4 и этиленовый 5 холодильники, где при испарении пропана (при -41 °С) и этилена (при -110 °С) охлаждается до рабочей температуры (около -95 °С). Сополимеризация изобутилена с изопреном проводится в реак­торе 6 трубчатого типа, в котором с помощью жидкого этилена поддерживается температура около

-100 °С. Шихта и катализатор­ный раствор подаются в нижнюю часть реактора, смешиваются осе­вым циркуляционным насосом и по центральной переточной трубе реакционная масса подается в верхнюю часть полимеризатора, откуда по периферическим циркуляционным трубкам, омываемым жидким этиленом, возвращается в нижнюю часть аппарата.

I – изобутилен; // – изопрен; /// – возвратный метилхлорид; /V – жидкий пропан; V – жидкий этилен; VI – стоппер; VII – антиагломератор; VIII – углеводороды на компримирование; IX – охлажденный катализаторный раствор; X – пар; XI — воздух в атмосферу; XII – к вакуум-насосу; XIII – каучук па упаковку.

Образующийся сополимер нерастворим в метилхлориде. Дисперсия бутил­каучука, содержащая 8—12% полимера, 6—10% мономеров и метилхлорид, вытесняется подаваемой шихтой и выводится из полимеризатора по выводной трубе в водный дегазатор 7. Для дезактивации катализатора в выводную трубу подают изопропиловый спирт.

Полимеризатор работает в циклическом режиме: около 24 ч система находится в рабочем цикле и 16 ч опоражнивается, про­мывается гексановой фракцией и готовится к работе. Необходимость промывки полимеризатора углеводородами, растворяющими бутил-каучук, вызвана ухудшением условий теплосъема из-за отложения полимера на поверхностях теплообмена.

В дегазаторе 7 поддерживается постоянный уровень воды с тем­пературой 70°С, при этом испаряется основная часть мономеров и метилхлорида, которые после конденсаторов 20 и 21 направляются на компримирование и переработку. Для предотвращения слипаний крошки каучука в дегазатор подают антиагломератор — стеарат кальция (до 1,5% от массы каучука). Из дегазатора 7 суспензия кау­чука в воде насосом 8 подается в вакуумный дегазатор 9, где уда­ляются остатки мономеров и метилхлорида. Из вакуумного дегаза­тора 9 каучук с водой направляется на выделение, сушку и упа­ковку, которые оформляются в двух вариантах.

По первому варианту сушку каучука проводят в воздушной су­шилке 14 горячим воздухом при 110—120 °С. Перед сушкой бутил-каучук отделяют от воды на барабанном вакуум-фильтре 10. Отделя­емая вода из вакуум-ресивера 11 насосом 12 возвращается через подогреватель 23 в дегазатор 7. Вакуум в системе создается вакуум-насосом 13. Влажность бутилкаучука, поступающего в сушилку 14, 40—50%, после сушилки—0,5%. Каучук гомогенизируется в шприц-машине 15, из которой выходит в виде ленты шириной 180 и толщиной 9 мм. Конвейером 16 каучук подается на вальцы 17, где при 11О—120 °С удаляются остатки воды и других летучих продуктов. Затем каучук охлаждается воздухом на конвейере 18, брикетируется на машине 19, упаковывается в полиэтиленовую пленку и укладывается в контейнеры. Масса брикета 30 кг.

По второму варианту бутилкаучук сушат в червячно-отжимных прессах по схемам, принятым в производстве растворных каучуков (агрегаты ЛК-4; фирмы «Андерсен», США и др.), при 210—230 °С в экспандере.

Для стабилизации бутилкаучука применяют окрашивающие (нафтам-2 и др.) или неокрашивающие [2,5-ди-трет-бутилгидрохинон, 2,2-метиленбис (4-метил-6-трет-бутилфенол), три(n-нонилфенил)фосфит] антиоксиданты (до 0,3% от массы каучука), вводимые в полимеризат вместе с антиагломератором. Приготовление раствора стоппера, суспензии стабилизатора и суспензии антиагломератора осу­ществляется по обычным схемам.

Каучук, выводимый из полимеризатора при промывке гексановой фракцией, выделяется из раствора на специальной установке, оформ­ленной по обычным схемам выделения растворных каучуков, сушится на червячно-отжимном прессе ЧОП-85 и выпускается вторым сортом.