Непрерывный способ получения сополимеров

 

НЕПРЕРЫВНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОПОЛИМЕРОВ по авТо ев„ №1005 29, отличающийся тем, что, с целью сохранения работоспособности процесса при выходе из строя циркуляционного устройства реактора каскада , содержащего реакционную массу с вязкостью не более 10 Пас, уиеньшают объем реакционной массы в реакторе с неисправным устройством на 30-50% уменьшением на 50-70 подачи исходного раствора в каскад с сохранением постоянной выгрузки из указанного и последующих реакторов, после чего устанавливают единый уменьшенный поток в каскаде, верут полимеризацию в указанном реакторе при кипении реакционной среды с возвратом конденсата мономеров непосредственно , в тот же реактор, а в других реакторах снижают температуру реакционной массы изменением давления в испарительных камерах и после устранения неисправности увеличивают подачу в каскад исходного раствора до номинального значения, а выгрузку из указанного и последующих реа;сторов сохраняют в размерах 30-50% от номи нальной, переводя указанный реактор С/ в режим полного заполнения, после с чего восстанавливают единый номинальный массовый поток в каскадео

ф

1 \ й;:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО ЦИАЛ И СТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 фафьЯ фйй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

f. (61) 1005429 (21) 3701888/05 (22) 15.02.84 (46) 23.01.93. Бюл. М 3 (72) Ю.М,ГорФункель, B„A.Хохлов, С.Б.Гусева, Е.А.Корытова, И.А.Рубцо-, ва, И.А.Спильчевский, А.И.Малик и В.В.Консетов (56) Авторское свидетельство СССР и 1005429, кл. С 08 F 279/02, 1981, (54)(57) HEflPEPHBHbN СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОПОЛИМЕРОВ по авт. св. 1 1005429, отличающийся тем, что, с целью сохранения работоспособности процесса при выходе из строя циркуляционного устройства реактора каскада, содержащего реакционную массус вязкостью не более 10з Пас, уменьшают обьем реакционной массы в реакторе с неисправным устройством на

30-503 уменьшением на 50-704 подачи

Изобретение относится к получению пластических масс, а именно к непрерывным процессам получения сополимеров стирола с акрилонитрилом и/или метилметакрилатом сополимеризацией мономеров в каскаде реакторов с циркуляционными устройствами, является усовершенствованием изобретения по основному авторскому свидетельству

Ю 1005429 и может быть использовано в химической промышленности.

Целью изобретения является сохра" нение работоспособности процесса при выходе из строя циркуляционного уст„„SU „„1165041 A2

<5,, с 08 F 212/08, 279/04, 2/02 исходного раствора в каскад с сохранением постоянной выгрузки из ука" занного и последующих реакторов, после чего устанавливают единый уменьшенный поток в каскаде, верут полимеризацию в указанном реакторе при кипении реакционной среды с возвратом конденаата мономеров непосредственно в тот же реактор, а в других реакторах снижают температуру.реакционной массы изменением давления в испарительных камерах и после устранения неисправности увеличивают подачу в каскад исходного раствора до номинального значения, а выгрузку из указанного и последующих реа:торов сохраняют в размерах 30-503 от номи нальной, переводя указанный реактор е в оежим полного заполнения, после чего восстанавливают единый номинальный массовый поток в каскаде.

О ройства реактора каскада, содержащего реакционную массу с вязкостью не, С более 102 Пас. ф

Способ осуществляется в трехреакторном каскаде, схематически представленном на чертеже. Питающий раствор подается в первый реактор 1 каскада, работающий в режиме полного заполнения. В реакторе 1 поддерживают давление 0,05-0,15 МПа, температуру 70-130 С и конверсию 20-404. Реакционную массу из реактора 1 подают в виде струй в вакуумную испарительную камеру 2 через статический сме1165041 ситель 3„. В испарительной камере 2

-реакционну!о массу охлаждают за счет испарения мономеров при пони>кенном давлении и циркуляционным насосом 4

%l г,оз BpBulBla1 в реактор I, Одновременно часть реакционной массы из реактора

1 Г!сдают насОсОМ 5 во второй реактОр

6 каскада

Испарившиеся в испарительной ка- 10 мере 2 мономеры конденсируются в теплообменнике 7, собираются в сборнике

8 и н2сосОм 9 Г сдаются в стeòический смеситель 3., испаритеяьная

Съем тепла в реакторе 6 осуществляетс!! .:1а тому же принципу. В ðåàêторе 6 поддер>кивают температуру 110-

160 I.,„ авaeíèe 0,1- 0,3 МПа и кон- 20 версию мсномеров 40-60. 4„ Он pBboree1 в режим = полного запОлнення<, ИсГ1с1 ритсльный контур реактора 6 вклю-ает испаГ!ительнуо камеру 10, статический с!"(еситель 11, цирк< ляциснный насос

12, теплообменник 13, сборник 14 мономеров и насос 15„ Реактор 6 снаб-!

«е!.! HBcocoM 16 pPR выгрузки реакционной массы и подачи ее в реактор 17, rB,<оторОм поддер>кивает температуру ЗО

160-190 С, давление 0,1-0,2 ИПа и конверсию 80-953, Из реактора 1/ насосом 18 реакци- онная масса I!op,B Tcrl B перегреватель

19, где она нагревается дс темпера- 85 туры 190-250 С, и затем в вакуумную камеру 20, где удаляются непрореагировавшие мономеры и растворитель, Расплав полимера выгрузным устройством 21 подается на грануляцию. gQ

Реакционная масса с вязкостью не более 1 02 Пас содержится в первом реакторе каскада. При выходе из строя циркуляционного насоса Й уменьшают

4д на 50-704 подачу питающего раствора.

Рыгрузку из реакторов (производительНОСГь насосов 5, 16 и 18 coxpBI153I07 номинальной до опорожнения на 30-503 реактора 1). Реакционную массу из испарительной камеры 2 вывружают насосом 5. После. частичного опорожнения реактора 1 свободное пространство реактора сообщается через статический смеситель 3 с вакуумным проФ 55 странством испарительнои камеры 2 и процесс кипения реакционной массы переносится в реактор 1, Пары мономеров конденсируются в теплообменнике 7, конденсат стекает в сборник

8 и подается насосом 9 в реактор .1, для чего сделан отвод коммуникации.

После частичного опорожнения реактора 1 и полного опорожнения испарительной камеры 2 согласуют все потоки на выходах из реакторов с питающим потоком, В испарительной камере 10 углубляют вакуум, чтобы снизить температуру реакционной массы для предот— вращения повышения конверсии мономеров в реакторе 6.

После устранения неисправности увеличивают поток питающего раствора, до номинального значения, а выгрузку сохраняют равной 30-503 номинального значения ро тех пор, пока не произойдет заполнения реактора 1 и его испарительной камеры, После этого устанавливают единый массовый поток через каскад.

Заявляемый способ может быть осуществлен и в каскаде, содержащем четыре и более реакторов полимеризации.

В этом случае реакционная масса с вязкостью не более 10 Пас будет находиться в первых двух или трех реакторах каскада и заявляемый способ может быть осуществлен при выходе из строя циркуляционного устройства любого из указанных реакторов, Пример 1. Акрилонитрилбутадиенстирольный (АВС) сополимер получают непрерывным способом на установке, представленной на схеме.

Исходный раствор, содержащий, мас.%: 56 стирола, 18 акрилснитрила, 6 бутадиенового каучука, 20 этилбензола, 0,1 перекиси бензоила и 0,05 трет-бутилпербензоата„ непрерывно подают в агрегат производительностью

4260 кг/ч, Реакторы 1 и 6 объемом 14,4 мз заполнены полностью, Реактор 1/ объемом 14,4 мэ заполнен на 2/3 объе((а.

Испарительные камеры 2 и 10 объемом

10 мз заполнены на 3,5 м- . Время пребывания реакционной массы в реакторах

2,87 ч, 2,87 ч и 2,0 ч соответственно. ,(!ля поддержания заданной температуры в первом реакторе 1 каскада часть реакционной массы с содержанием твердого вещества 30+2 и температурой 90 1 С циркуляционным насосом 4 непрерывно порают со скоростью

50 мэ/ч в смеситель 3, кура одновре-

5 l! .;вино -I< лд rc.я кондеucRT из сборника

"I

Ь Скорость порачи конленсата регулируется автоматически по постоянству уровня в сборнике 8 Смесь реакционной массы и конденсата подают в испарительную камеру 2, в которой поддерживают давление 0,04 МПа, При этом часть мономеров и растворителя улетучивается, конленсируется в теплообменнике 7 и собирается в сборнике

8, откуда снова подается в смеситель

3, Вследствие испарения части мономеров и растворителя в испарительной камере 2 температура массы на выходе о из него понижается и составляет 91+1 С

Охлажденную массу циркуляционным насосом 4 непрерывно подают обратно в реактор 1 со скоростью 50 мз/ч, Одновременно другую часть реакционной массы с температурой 90 С непрерывно со скоростью 4260 кг/ч подают во второй реактор 6 каскада, где поддерживают температуру реакционной массы 120-ь1 С и содержание полимера в ней 57+2 „

Для поддержания заданной температуры часть реакционной массы из реактора 6 циркуляционным насосом 12 через смеситель 11, где она смешивается с подающимся в него конденсатом, непрерывно со скоростью 35 мз/ч подают в испарительную камеру 10. В испарительной камере поддерживают давление 0,075 МПа, температура массы на выходе из нее понижается и составляет 111+1 С„ Охлажденную массу циркуляционным насосом 12 непрерывно подают обратно в реактор 6 со скоростью 35 мз/ч. Одновременно другую часть реакционной массы со скоростью

4260 кг/ч подают в реактор 17, в котором поддерживают температуру

180+1 С и содержание полимера 78+24.

Из реактора 17 со скоростью 4260 кг/ч реакционную массу непрерывно подают в перегреватель 19, где ее нагревают до 225-230 С, а затем в вакуумную камеру 20 для удаления этилбензола и остаточных мономеров. Расплав сополимера со скоростью 3100 кг/ч выгружают и гранулируют обычным способом.

Вследствие механической поломки рабочего органа вышел из строя циркуляционный насос, обеспечивающий съем реакционного тепла в первом реакторе 1 каскада, После этого подачу питающего раствора в реактор 1 уменьшают до 2130 кгlч (501 номинальной).

55 камере 2 устанавливают давление

0,04 МПа. После заполнения ре3КТора

1 включают циркуляционный насос 4, после заполнения испарителя 2 на

3,5 мз .устанавливают производительность выгрузных устройств, равную номинальной, Устанавливают в испарительной камере 10 давление

0,075 Mlle. После этого параметры про-., цесса возвращаются к номинальным„

Яа время ремонта произведено

13,8 т АБС-сополимера.

Состав готового продукта, 4: каучук 7,5+0,8, стирол 70+1, акрилонитрил 22,5+0,7. Полученный продукт обладает пониженными физико-механическими свойствами .по сравнению с продуктом, полученным при номинальном ведении процесса.но пригоден для последующей переработки, ("041 6

В испар 1тельной камере 2 устав,>f ° лают давление 0,045 МПа„ Выгруж;1ют реакционную массу из испврительнсч|

5 камеры 2 выгрузным насосом 5 в течение 2 ч„Производительность насосов, выгружающих реакционную массу из реакторов 1, 6, 17> сохраняют равной номинальной до опорожнения реактора

1 на 30, после чего производительность насосов устанавливают равной подаче питающего раствора (2130 кг/ч), В испарительной камере .10 устанавливают давление 0,05 МПа„

15 Во время ремонта циркуляционного насоса поддерживают следующие условия: о в реакторе 1 температура 84 С, давление 0,045 Mila, конверсия мономеров 354 (при этом реакционная масса кипит), вязкость реакционной массы

0,15 102 Пас; объем реакционной массы 70 „. о в реакторе 6 температура 110 С, конверсия мономеров 68 ь, вязкость реакционной массы 0,11.10З Пас, давление в испарительной камере 0,05 МПа„

Реактор 6 работает s режиме полного заполнения со съемом тепла в испарительном контуре; в реакторе 17 сохранялись номинальные условия (no температуре и давлению)„

Ремонт циркуляционного насоса продолжается в течение 6 ч„

После ввода в действие исправленного насоса устанавливают подачу и ходного раствора, равную номинальной (4260 кг/ч)„ В испарительной

l 1 6504 !

10

l р и и е р 2„Н» установке, пр<.дст»пленной на схеме, непрерывным способом получают сополимер стирол» с метилметакрилатом, Исходный раствор, содержащий, мас, ч,: 60 стирол и 40 метилметакрилат, 1 (от суммарной загрузки мономеров) медицинское вазелиновое масло; 0,01 трет-додецилмеркантан и

0,3 пентаэритритовый эфир (3,5-ди-трет-бутил)-4-гидроксифенил)-пропионовой кислоты, непрерывно подают в реактор 1 каскада производительностью 4?60 кг/ч„

В реакторе 1 поддерживают конверсию мономеров 35+21, температуру

105- 2 С,, пля поддержания заданной температуры часть реакционной массы аналогично примеру 1 циркуляциîííым насосом 4 непрерывно подают со скоростью 40 мз/ч в смеситель 3, где ее смешивают с конденсатом из сборника

8 и затем подают в испарительную камеру 2, В испарительной камере поддерживают давление О, 06 МПа, при этом масса охлаждается до 95+1 С,, Охлажденную массу со скоростью

40 мз/ч непрерывно направляют снова

B реактор 1, циркуляционным насосом

4, Испарившиеся мономеры аналогично примеру 1 конденсируют в теплообменнике 7, собирают в сборнике 8 и возвращают в смеситель 3.

Лругую часть реакционной массы из реактора 1 непрерывно со скоростью 4260 кг/ч подают в реактор 6.

В реакторе 6 поддерживают конверсию мономеров 75+23 и температуру 140+

+.". С. Для поддержания заданной температуры подачу реакционной массы в смеситель 11 и испарительную камеру !Q осуществляют со скоростью

30 мз/ч, pàâëåние в испарителbíîé камере поддерживают 0,06-0,07 МПа с тем, чтобы температура массы на выходе из камеры 10 была 120- 2 С. Одновременно из реактора 6 другую часть реакционной массы со скоростью

4260 кг/ч непрерывно подают через реактор 17 или непосредственно в вакуумную камеру ?0, .Расплав сополимера стирола с метилметакрилатом со скоростью 3500-3800 кг/ч выгружают из вакуумной камеры и гранулируют„ . Вышел из строя циркуляционный насос 4 первого циркуляционного устройства. Процесс осуществляют следующим образом, г

Подачу питающего p»c.творя уменьшают до 1280 кг/ч (30, номинальной),.

В испарительной камере 2 устанавливают давление 0,05-0,06 МПа, Выгружают реакционную массу из испарительной камеры выгрузным насосом 5 в течение 2,0 ч„ Производительность насосов, выгружающих реакционную массу из реакторов 1,6, 17, сохраняют равной номинальной до опорожнения реактора l на 501, после чего производительность насосов устанавливают равной подаче питающего раствора (1280 кг/ч) . В испарительной камере 10 устанавливают давление

0,055 МПа„ Во время ремонта циркуляционного насоса 4 поддерживают "сле-дующие условия:

2О в реакторе 1 температуру 95-100 С давление 0,05-0,06 МПа, конверсию мономеров 353, вязкость реакционной массы 2-3 Пас, объем реакционной массы 50, при этом реакционная масса кипит; .в ре»кторе 6 температуру 135 С, конверсию мономеров 75-78, вязкость реакционной массы 5-102 Пас, давление в испарительной камере 0,055 МПа, 39 реактор 6 работает в режиме полного заполнения со съемом тепла B испарительной камере; ,в реакторе !7, в вакуумной камере

20 сохраняются номинальные условия (г о давлению и температуре). Ремонт циркуляционного насоса продолжался в течение 8 ч.

После устранения неисправности устанавливают подачу исходного раствора, равную номйнальной, В испарительной камере устанавливают давление 0,06 МПа. После заполнения реактора 1 включают циркуляционный насос 4, после заполненной камеры испарителя 2 на 3,5 мз устанавливают производительность выгрузных устройств, равную номинальной. Устанавливают в испарительной камере 10 давление 0,07 МПа„ После этого параметры процесса возвращаются к номинальным. а время ремонта произведено 12,9 т сополимера стирола с метилметакрилатом, Состав готового продукта: стирол 60,5л0, метилметакрилат 39,5 „

Полученный продукт обладает пониженными физико-механическими свойствами по сравнению с продуктом, полученным при нормальном ведении про9 11650 цесса, но пригоден для последующей переработки.

Пример 3. На установке, представленной на схеме, непрерывным способом получают сополимер стирола с акрилонитрилом и метилметакрилатом (сополимер МСН). Исходный раствор, содержащий, мас.ч.: 47 стирол, 45 метилметакрилат, 8 акрилонитрил, 1О (от суммарной загрузки) дибутил.себацинат, 0,3 эФир 4-окси-3,5-ди-трет-бутилФенилпропионовой кислоты, и пентаэритрита и .0,05 н-лаурилмеркаптан, непрерывно подают со ско- 15 ростью 4260 кг/ч в реактор каскада.

В реакторе 1 поддерживают конвер сию мономеров 35+23, температуру 104+

+2 С. Для поддержания заданной температуры часть реакционной массы аналогично примеру 1 циркуляционным насосом непрерывно подают со скоростью

40 мз/ч в смеситель 3, rpe ее смешивают с конденсатом из сборника 8, и затем подают в испарительную камеру 2. В испарительной камере поддерживают давление 0,04 МПа, при этом о масса охлаждается до 100+1 С. Охлажденную массу со скоростью 50 мз/ч возвращают в реактор 1. Испа" рившиеся мономеры конденсируют в теплообменнике 7, собирают в сбор нике 8 и возвращают в смеситель 3. !

Другую часть реакционной массы из реактора 1 непрерывно со скоростью

4260 кг/ч подают в реактор 6. В реакторе 6 пордерживают конверсию мономеров 70+2io, температуру 138+2 С.

Для поддержания заданной температуры осуществляют подачу реакционной массй в смеситель ll и испарительную камеру

10 со скоростью 40 мз/ч, давление в испарительной камере поддерживают " равным 0,072-0,078 МПа„ при этом температура массы на выходе из испарителя 120+? С. Охлажденную массу с той же скоростью возвращают в реак" тор б, Испарившиеся мономеры конденсируются в теплообменнике 13 и 5п собираются в сборнике 14, откуда их подают в смеситель 11 аналогично примеру 1. Одновременно из реактора 6 другую часть реакционной массы со скоростью 4260 кг/ч непрерывно 5подают через реактор 17 или непосредственно в вакуумную камеру 2g, Вышел из строя циркуляционный насос 4„ Процесс осуществляют следую1 10 щим образом„ Подачу питающего раство-.: ра уменьшают до 1700 кг/ч (403 номинальной). В испарительной камере 2 устанавливают давление 0,06 МПа Выгружают реакционную массу из испа" рительной камеры 2 выгрузным насосом

5 в течение 2,0 ч. Производительность насосов, выгружающих реакционную массу из реакторов 1,6, 17, сохраняют равной номинальной до опорожнения реактора 1 на 404, -после чего производительность насосов устанавливают равной подаче питающего раствора (1709. кг/ч), В испарительной камере 10 устанавливают давление 0,070,08 МПа„ Во время ремонта циркуляционного насоса 4 поддерживают сле- . дующие условия: в реакторе 1 температуру 95-100 С, давление 0,05-0,06 МПа, при этих ус" ловиях реакционная масса кипит, кон" версию мономеров 30-354, вязкость реакционной массы 2-3 Пас; в реакторе 6 температ„ 135 C конверсию мономеров 75-783, давление в испзрительной камере 0,07- .

0,072 МПа, вязкость (4-5)-1Оз Пас.

Реактор б работает в режиме полного заполнения со сьемом тепла в испарительной камере; в реакторе 17, в вакуумной камере

20 сохраняются номинальные условия (по давлению и температуре).

Ремонт циркуляционного насоса продолжался в течение 6 ч, После устранения неисправности устанавливают подачу исходного раство". ра, равную номинальной. В испарительной камере 2 устанавливают дав- ление 0,064 МПа. После заполнения реактора l включают циркуляционный насос 4, после заполнения испарительной камеры на 3,5 мз устанавливают производительность выгрузных устройств равную номинальной. Устанав"

) ливают в испарительной камере 10 давление 0,072-0,078 МПа. После этого параметры процесса возвращаются к номинальным.

За время ремонта произведено

15,2 т сополимера МСН. Состав готового продукта: стирол 483, метилметакрилат 433, акрилонитрил 9ь. Полученный сополимер обладает пониженными Физико-механическими свойствами по сравнению с требующимися по ТУ,