способ получения синтетического каучука

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА непрерывной водно-эмульсионной, низкотемпературной сополимеризацией 1,3-бутадиена с -метилстиролом в присутствии инициирующей системы, а также известных эмульгаторов, активаторов и регуляторов в цепочке полимеризаторов, отличающийся тем, что полимеризационную смесь предварительно подают в многозонный трубчатый предреактор, снабженный диффузорами и конфузорами, при скорости турбулентного потока 0,5 10,0 м/с с последующей подачей смеси в полимеризаторы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения синтетических каучуков, в частности бутадиен(-метил)-стирольных, непрерывной эмульсионной низкотемпературной сополимеризацией и может быть использовано в нефтехимической промышленности (промышленности синтетического каучука).

Известен способ получения синтетического каучука непрерывной водноэмульсионной свободнорадикальной сополимеризацией сопряженных диенов, например 1,3-бутадиена с -метилстиролом в присутствии различных эмульгаторов, инициаторов, активаторов и регуляторов, заключающийся в том, что растворы эмульгаторов и/или активаторов перед подачей на полимеризацию подвергают воздействию магнитного или электромагнитного поля. Недостатком данного способа является невозможность получения каучука с высокими технологическими свойствами при проведении процесса сополимеризации в непрерывном режиме в блоке батарей полимеризаторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения синтетического каучука непрерывной водноэмульсионной сополимеризацией 1,3-бутадиена с -метилстиролом при температуре 4-8^оС по железо-трилон-ронгалитовому рецепту в присутствии целевых добавок в блоке батарей полимеризаторов. Блок батарей полимеризаторов представляет собой ряд параллельных самостоятельных технологических цепочек полимеризаторов, имеющих общий коллектор. При получении каучука по этому способу в качестве инициатора полимеризации используют гидропероксид изопропилбензола (гипериз); активатором процесса является двухвалентное железо, связанное в комплекс с трилоном Б; эмульгатор готовится смешением калиевого мыла диспропорционированной канифоли и мыла синтетических жирных кислот (СЖК) в присутствии небольших количеств лейканола. Регулирование молекулярной массы полимера осуществляется с помощью трет-додецилмеркаптана. Прерывателем полимеризации служит диметилдитиокарбамат натрия.

Технологический процесс получения латекса для этого каучука состоит из следующих основных операций.

1. Периодическое приготовление водных растворов калиевых мыл диспропорционированной канифоли и СЖК, тринатрийфосфата, ронгалита, железа трилонового комплекса, диметилдитиокарбамата натрия, раствора трет-додецилмеркаптана в -метилстироле;

2. Непрерывное приготовление углеводородной шихты путем смешения 1,3-бутадиена с -метилстиролом в соотношении 68:32 мас.ч. в диафрагменном смесителе;

3. Периодическое приготовление концентрированной водной фазы путем смешения расчетных количеств калиевых мыл диспропорционированной канифоли и СЖК, лейканола, водных растворов ронгалита, тринатрийфосфата, железо-трилонового комплекса;

4. Непрерывное приготовление водной фазы в потоке путем разбавления концентрированной водной фазы умягченной водой.

5. Непрерывное приготовление углеводородной эмульсии путем смешения углеводородной шихты с водной фазой в аппарате с мешалкой;

6. Непрерывный ввод в углеводородную эмульсию раствора регулятора и подача ее на смешение с инициатором;

7. Непрерывный ввод в поток углеводородной эмульсии, содержащей регулятор, расчетного количества (4,5-4,7% ) раствора инициатора. Ввод раствора инициатора осуществляется через боковой отвод трубопровода, представляющего собой тройниковый штуцер;

8. Распределение полимеризационной смеси по шести батареям и проведение сополимеризации;

9. Непрерывный ввод раствора прерывателя в латексную среду с целью обрыва реакции сополимеризации на заданной глубине;

10. Дегазация полученного латекса.

Недостатком известного способа является то, что полученный конечный продукт сополимеризации имеет широкий разброс значений пласто-эластических и физико-механических характеристик, т. е. характеризуется высокой степенью неоднородности. Это, в свою очередь, является причиной невысокого качества синтетического каучука.

Осуществление изобретения позволит улучшить качество получаемого бутадиена (-метил)-стирольного каучука путем повышения однородности конечного сополимера. Для этого используют технический прием введение в технологическую цепочку дополнительного оборудования трубчатого предреактора.

Технический результат достигается тем, что в известном способе получения синтетического каучука непрерывной водноэмульсионной, низкотемпературной сополимеризацией 1,3-бутадиена с -метилстиролом в присутствии инициирующей системы, а также известных эмульгаторов, активаторов и регуляторов в полимеризаторе, эмульсию и раствор инициатора подают в многозонный трубчатый предреактор (число зон больше одной), снабженный диффузорами и конфузорами, при скорости турбулентного потока 0,5-10,0 м/с. Затем эту смесь подают в полимеризаторы.

Возможность достижения технического результата обусловлена тем, что при смешении эмульсии с инициатором в трубчатом турбулентном реакторе поток реакционной смеси, проходя через последовательно расположенные диффузоры, разъединенные цилиндрическим участком и конфузором, резко расширяется, что приводит к автогенерации турбулентного вихря. Геометрические параметры реактора, в частности отношения диаметра основания наименьшего сечения диффузорного участка к диаметру и длине цилиндрического участка, а также угол раскрытия диффузорного участка, подобраны экспериментально таким образом, что образующийся турбулентный вихрь является недеформированным, т.е. имеет оптимальные размеры, интенсивность и напряженность в данных условиях, что приводит к резкому возрастанию как турбулентной энергии потока, как и коэффициента турбулентной диффузии. Следствием этого является существенная интенсификация процесса переноса вещества от оси потока к его периферии и тем самых, более однородное распределение инициатора в потоке эмульсии, что значительно повышает качество конечного продукта.

П р и м е р 1(контрольный). Каучук СКМС-30 АРКМ-15. Сополимеризацию 1,3-бутадиена с -метилстиролом проводят по следующей рецептуре, мас.ч. на 100 мас.ч. мономеров: бутадиен 691; -метилстирол 311; калиевое мыло диспропорционированной канифоли 4,1; калиевое мыло СЖК 1,1; лейканол 0,3; ронгалит 0,115; тринатрийфосфат 0,1; сернокислое железо закисное 0,03; трилон 0,06; третичный додецилмеркаптан 0,12; гипериз 0,25; воды 1801. Температура процесса 4-8^оС.

При достижении заданной конверсии мономеров реакцию сополимеризации обрывают добавлением раствора диметилдитиокарбамата натрия. Латекс дегазируют, добавляют масло (или без него), коагулируют и выделяют каучук по обычным схемам.

Результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р 2. Сополимеризацию проводят по рецептуре примера 1, однако полимеризационную смесь предварительно пропускают через многозонный трубчатый реактор в режиме автогенерации недеформированного туpбулентного вихря при скорости потока 0,5-10 м/с. Соотношение диаметра основания наименьшего сечения диффузорного участка трубчатого реактора и диаметра цилиндрического участка составляет 1: 2, а длиной цилиндрического участка 1:2,5. Число зон реактора равно 6.

Полученный бутадиен(-метил)-стирольный каучук имеет показатели, представленные в табл. 1.

О качестве каучука судили по величинам условной однородности () на основании изучении пласто-эластических и физико-механических свойств целевого продукта. Эффективность предлагаемого способа по отношению к известному вычислялась как отношение соответствующих величин условной однородности каучука.

Из данных, приведенных в табл. 2, видно, что однородность полимера, полученного при проведении сополимеризации с использованием трубчатого турбулентного реактора значительно выше, чем однородность каучука, полученного известным способом. При снижении скорости потока однородность продукта понижается. В табл. 3 приводятся результаты сравнения относительной эффективности способов.

Использование заявляемого технического решения в сравнении с известным позволит:

повысить однородность свойств внутри каждого брикета каучука, получаемого на выходе;

повысить однородность партий конечного продукта в целом за счет увеличения однородности распределения инициатора в потоке эмульсии;

значительно понизить трудоемкость регулирования процесса водноэмульсионной низкотемпературной сополимеризации 1,3-бутадиена с -метилстиролом.