Способ регулирования процесса полимеризации в производстве полиизопрена

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Щ фу

Н АSTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3838280/23-05 (22) 16. 11. 84 (46) 30.04.86. Бюл. М 16 (72) А.В.Зак, Б.А.Перлин, В.В.Солодкий, И.M.Àáðàìçîí, В.А.Лавров, Т.М.Михеенкова, П.П.1Ппаков, А.К.Лилеева, M.Ñ.Ïåðôèëüåâà, П.И.Отченашев, И.Н.Райзберг, В.П.Сесов и А.И.Классен (53) 66 ° 012-52 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 283575, кл. С 08 F 136/04 1968.

Авторское свидетельство СССР

0 530034, кл. С 08 F 136/04, 1974. (54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ

ПОЛИИЗОПРЕНА путем стабилизации концентрации полимера изменением расхода катализатора и стабилиэа„„SU„„3227638 А1 ции вязкости по Муни полимера из,менением расхода водорода в реакционную смесь или температуры ис- ходной реакционной смеси, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью стабилизации пластичности полимера, измеряют в готовом полиизопрене содержание гель-фракции, содержание летучих продуктов, пластичность и при превьппении содержанием гельфракции заданного значения и уменьшении пластичности ниже заданного значения и уменьшении пластичности ниже заданного увеличивают температуру исходной реакционной смеси, а при увеличении пластичности полимера или увеличении содержания летучих продуктов больше допустимого значения уменьшают температуру исходной реакционной смеси.

1227638

S0

Изобретение относится к автоматизации процессов полимериэации и может быть использовано в производстве синтетического полиизопрена в химической и нефтехимической промышленности, Целью изобретения является стабилизация пластичности полимера.

Известно что для полиизопрена, не содержащего гель-фракцию, существует тесная корреляция между вязкостью по Куни и пластичностью (коэффициент корреляции свыше 0,8 при пятидесяти параллельных анализах). Из этого следует, что изменение входных параметров, а именно температуры шихты, концентрации водорода, оказывает адекват: ное воздействие на показатели качества полиизопрена. С увеличением содержания гель-фракции корреляционная связь между вязкостью по Муни и пластичностью уменьшается, а при содержании гель-фракции свьппе 10Х исчезает.

Для полиизопрена с высоким содержанием гель-фракции пластичность зависит от доли. высокомолекулярной фракции, на которую воздействует изменение температуры полимеризации, в то время как вязкость по Муни зависит от доли низкомолекулярной фракции, на которую действует дозировка водорода агента переноса цепи.

Поэтому согласно изобретению изме ряют содержание гель-фракции и при превьппении гель-фракцией заданного значения, а также при уменьшении пластичности ниже заданного значения увеличивают температуру исходной реакционной смеси, а при увеличении пластичности каучука или при увеличении содержания летучих продуктов больше допустимого значения уменьшают температуру исходной реакционной смеси.

На чертеже приведена скема реализации данного способа регулирования процесса полимеризации в производстве изопренового каучука.

Схема включает реактор 1 с мешалкой, трубопровод 2 подачи исходной реакционной смеси (шихты), холодильник 3, трубопроводы 4-6 для подачи хладагента (жидкого пропана), комплексного катализатора типа ЦиглераНатта и водорода соответственно, трубопровод 9 выхода раствора полимера иэ реактора 1, управляющую вычисли5

Зо

40 тельную машину (УВМ) 8, датчики 9-13 концентрации полимера, вязкости по

Муни, полимера, содержания гельфракции в полимере, пластичности полимера и содержания летучих продуктов в полимере соответственно, регулирующие клапаны,14, 15 и 16 на трубопроводе 5 подачи катализатора, на трубопроводе 6 подачи водорода, на трубопроводе 4 подачи хладагента соответственно.

Схема работает следующим образом.

В реактор 1 с мешалкой по трубопроводу 2 подается шихта — раствор иэопрена в изопентане, которая предварительно охлаждается в холодильнике 3 жидким пропаном, подаваемым по трудопроводу 4. По трубопроводу 5 в шихту подается комплексный катализатор Циглера-Натта, по трубопроводу б - водород. Полимер выходит из реактора 1 по трубопроводу 7, Регулирование процесса полимериэации осуществляется при помощи УВМ

8, в которую вводится через датчики

9-13 информация о концентрации полимера, вязкости по Муни, содержании гель-фракций в полимере, пластичности полимера и содержания летучих продуктов в полимере соответственно.

В УВМ 8 рассчитывается требуемое количество катализатора водорода и хладагента на процесс. Стабилизация концентрации полимера осуществляется

УВМ 8 изменением расхода катализатора с помощью регулирующего клапана

14. Стабилизация вязкости по Муни полимера осуществляется УВМ 8 изменением расхода водорода с помощью регулирующего клапана 15 или изменением расхода хладагента с помощью регулирующего клапана 16.

При превышении содержания гельфракции в полимере заданного значения при значении пластичности ниже заданного уровня УВМ 8 увеличивает температуру исходной реакционной смеси путем уменьшения расхода хладагента с помощью регулирующего клапана

16. Если же пластичность каучука или содержание летучих продуктов становится больше допустимого значения, УВМ 8 уменьшает температуру исходной реакционной смеси путем увеличения расхода хладагента с помощью регулирующего клапана 16.

Пример 1. Регулирование процесса полимеризации в производстве

1227638 полииэопрена по предлагаемому способу.

Процесс полимеризации осуществляют в реакторе 1 при 44 С, расход шихты (137-ный раствор изопрена в изопентане), поступающей по трубопроводу 2, составляет 30 т/ч при -2 С, расход катализатора, подаваемого по трубопроводу 5, составляет 16 м /ч °

На УВМ 8 поступают данные о концентрации полимера, вязкости по Муни, содержание гель-фракции в полимере, пластичности полимера и содержании летучих продуктов в полимере от датчиков 9-13 соответственно. УВМ 8 рас- 15 считывает требуемое количество катализатора, водорода и хладагента на процесс. Концентрацию полимера УВМ 8 стабилизируют на значении 11 мас,7 изменением расхода катализатора с помощью регулирующего клапана 14.

Вязкость по Муни УВМ 8 стабилизирует на значении 73 ед. изменением расхода водорода, при увеличении вязкости по Муни увеличивают подачу 25 водорода с помощью регулирующего клапана 15, а при уменьшении вязкости по Муки уменьшают подачу водорода.

Измеренное значение гель-фракции

10 мас.7., что выше заданного (8 мас.7;30

Содержание летучих продуктов в го, товом каучуке 0,4 мас.7. (допустимое значение не более 0,6 мас.7), Измеряют пластичность полимера (допустимые значения 0,32 — 0,41, заданное значение 0,35). При изменении пластичности в сторону уменьшения

УВМ 8 увеличивает температуру исходной реакционной смеси уменьшением расхода хладагента с помощью pery- 4б лирующего клапана 16. При увеличении пластичности свыше 0,41 или содержания летучих продуктов до

0,7 мас.7, т.е ° больше допустимого значения, УВМ 8 уменьшает температуру шихты увеличением расхода хладагента с помощью регулирующего клапана 16.

При регулировании процесса полимеризации по предлагаемому способу в течение 8 ч на действующей промышленной установке получения полиизопрена было сделано 16 анализов

° готового полимера на пластичность, при этом общий диапазон изменения этого показателя качества составил

0,36 i 0,03 при среднеквадратическом отклонении 0,02.

Данные процесса полимеризации при регулировании согласно предлагаемому способу представлены в табл.1.

Пример 2. (контрольный) .

Регулирование процесса полимеризации в производстве полииэопрена осуществляют при аналогичных технологическом оформлении и рабочем режиме, концентрацию полимера УВМ 8 стабилизирует также на значении 11 мас.7 изменением расхода каталИзатора с помощью регулирующего клапана 14.

Вязкость по Муни УВМ 8 стабилизирует на значении 73 ед. При изменении вязкости по Муни в сторону уменьшения УВМ 8 уменьшает расход водорода с помощью регулирующего клапана 15, а при увеличении вязкости по Муки „ увеличивает температуру шихты уменьшением расхода хладагента с помощью регулирующего клапана 16. Расход катализатора при этом поддерживают на достигнутом уровне.

Пластичность каучука в данном примере не регулируют. Результаты анализа готового каучука на пластичность (в течение 8 ч 16 анализов) показали, что общий диапазон этого показателя качества составил 0,32+ 0,04 при среднеквадратическом отклонении 0,03. Содержание летучих. продуктов в среднем 0,5 мас,7., содержание гель-фракции 14 мас.7.

Данные процесса полимеризации при регулировании по известному способу представлены в табл.2.

Из табл.1 видна, что значение пластичности полиизопрена лежит в допустимых пределах (0,32-0,41), тогда как в контрольном примере (табл.2) в некоторых случаях значение пластичности ниже допустимого (0,28-0,31), что приводит к снижению качества полиизопрена и увеличению доли некондиционного продукта. По ГОСТУ пластичность (показатель качества) не должна быть меньше 0,3 ° Низкая пластичность полиизопрена ухудшает условия переработки резиновой смеси на основе полиизопрена.

Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает стабилизацию пластичности полимера.

1227638

Содер- жанне

Пластичность

Вязкость по Муни, ед.

Гельфракция, мас.%

Концентрация полимеТемпеРасход

Анализ, ратура шихты, С летукатали- водорозатора, да> кг/ч м /ч чих, мас.X ра, мас.%

1 23

2 20

3 18

4 20

12,3

11,1

72

10,2

11,4

72

12,5

16

11,0

0,3

0 36

11,2

15

0,3

0,34

11,1

0,3

0,34

12,1

0,7

0 35

11,5

72

0,6

0,35

0,4

10,3

0,33

10,6

0,4

0,37

11,0

18

0,6

0,40

0,6

10,5

0,39

11,0

0 5

0,36

11,0

0 5

73

0,35

Расход

Пластичность

Концентрация полимеВязкость

Темперагура оС по

Муни, ед. ра ф мас. X

1 20

2 23

Э 20

4 17

0,30

0,32 l 1 5

0 35

10,0

0,30

6 23

7 20

8 20

9 23

10 20

11 17

12 18

13 20

14 17

15 24

16 23 катали- водорозатора да, кг/ч м /ч

-3,0 14

-4,5 10

-6,5 10

-6,5 10

-1,5 16

-2,0 15 0, 5 16

-0,5 16

-2,0 14

-4,0 12

-1,5 14

0 18

-7,0 9

-6,5 10

-6,5 15

-6,5 10

Т а блица 1

0,4 0 35

0,7 0,38

0,6 0,40

0 5 0,38

0,35 0,35

Т а блица 7

1227638

Продолжение табл. 2

Ана- Расход лиз, В . катали- дорозатора а, кг/ч /ч ем ат

Конц трац поли тич" ь ра, мас.

0,37

-2,5 72

-2 74

-2 73

-1 5 78

12,5

5 23

6 23

7 20

О,ЗФ

11,7

0,33

11,3

0,29

10,4

0,28

-0,5

11,8

0,32

10,2

0,28

11,0

0 35

11,2

0,30

11,4

0,36

10,0

18

0,31

11,2

0,29

Составитель В.Шувалов

Редактор Л.Веселовская Техред Н.Бонкало Корректор Е.Сирохман

Заказ 2261/26 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 22

10 17

11 20

12 20

13 20

14 17

15 20

16 20

0 73

-3 77

-1,5 72

-1,5 74

-1,5, 71

-1,2 73

-1,0 75