способ выделения синтетических каучуков

Формула изобретения

Способ выделения синтетических каучуков из их растворов в углеводородном растворителе водной дегазацией в нескольких ступенях в присутствии острого водяного пара и антиагломератора крошки каучука, вводимого с циркуляционной водой, включающий вывод образующихся паров дегазации на конденсацию, концентрирование полученной дисперсии каучука в воде и подачу влажной крошки каучука из концентратора-отстойника на отжим от воды и сушку в червячно-отжимных сушильных агрегатах, и возврат воды, отделяемой при концентрировании дисперсии каучука в воде, в первую ступень процесса дегазации, отличающийся тем, что проводят предварительное концентрирование дисперсии каучука в воде в две стадии после процесса дегазации каучука, сначала непосредственно на выходе из последней ступени дегазации, затем перед входом частичносконцентрированной дисперсии каучука в концентратор-отстойник, причем отделяемую воду в процессе предварительного концентрирования направляют в первую ступень дегазации каучука, а воду из концентратора-отстойника подают на приготовление суспензии или раствора антиагломератора крошки каучука и/или на очистку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения синтетических каучуков, в частности к технологии их выделения из растворов в углеводородных растворителях, и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Известен способ выделения синтетических каучуков из углеводородных растворов методом водной дегазации в двух последовательно соединенных дегазаторах, заключающийся в смешении раствора полимера с водяным паром и циркуляционной водой и отгонке основной массы растворителя в дегазаторе первой ступени и выводом образующейся крошки каучука на завершающую стадию дегазации во второй дегазатор, отогнанные пары подают в первый дегазатор, откуда вместе с парами дегазации первой ступени выводят на конденсацию, а дисперсию каучука в воде направляют из второго дегазатора на вибросито или концентратор-отстойник, отделенную воду смешивают с суспензией антиагломератора и подают в первый дегазатор, а сконцентрированную крошку каучука направляют на отжим от воды и сушку, избыток циркуляционной воды подают на переработку (О. Б.Литвин. Основы технологии синтеза каучуков. Издательство "Химия", М, 1972, с.385-386).

Недостатком этого способа является неэффективное использование горячей воды, отделяемой от крошки каучука в вибросите (концентраторе), что приводит к увеличению энергозатрат, особенно при низкой концентрации каучука в водной дисперсии. Температура воды снижается со 100-105^oC до 85-95^oC за счет вторичного вскипания.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому способу является способ выделения синтетических каучуков из углеводородного раствора, при котором раствор полимера, горячую воду и суспензию антиагломератора подают в дегазатор первой ступени для отгонки основной части растворителя в токе острого водяного пара, дисперсию каучука подвергают предварительному концентрированию методом фильтрования, перед дегазатором второй ступени, отдельную часть циркуляционной воды возвращают на первую ступень дегазации, а полученную сконцентрированную до 10%, чаще до 6-8%, дисперсию каучука направляют на окончательную дегазацию в дегазатор второй ступени, пары дегазации со второй ступени направляют в дегазатор первой ступени, откуда выводят на конденсацию и разделение ректификацией, а дисперсию каучука выводят в концентратор-отстойник, улавливаемую крошку каучука направляют на отжим и сушку в червячно-отжимные сушильные агрегаты, а воду из отстойника с температурой 85-90^oC также возвращают в процесс дегазации на первую стадию. (П. А. Кирпичников и др. Химия и технология синтетического каучука, Л., "Химия", 1975, с.265).

Этот способ, хотя и является работоспособным, но не решает проблемы экономии теплоты, так как транспортирование крошки каучука с концентрацией более 8 мас.% при помощи насосов становится затруднительным, особенно при уменьшении производительности.

Кроме того, оставшаяся вода, вводимая с крошкой каучука в концентратор-отстойник, охлаждается за счет вторичного вскипания при атмосферном давлении до 85-95^oC, что приводит к потерям теплоты.

Задачей изобретения является повышение степени вывода циркуляционной воды из дисперсии каучука перед ее подачей в концентратор-отстойник и уменьшение выбросов углеводородов в атмосферу, то есть снижение энергозатрат и улучшение экологии производства.

Указанная задача решается тем, что в предлагаемом способе выделения синтетических каучуков из их растворов в углеводородном растворителе водной дегазацией в несколько ступеней в присутствии острого водяного пара и антиагломератора крошки каучука, включающем вывод образующихся паров дегазации на конденсацию, концентрирование полученной дисперсии каучука в воде, подачу влажной крошки каучука из концентратора-отстойника на отжим от воды и сушку в червячно-отжимных сушильных агрегатах и возврат воды, отделяемой при концентрировании дисперсии каучука в воде, в крошкообразующую ступень процесса дегазации, осуществляют предварительное концентрирование полученной при дегазации дисперсии каучука в воде в две стадии, сначала непосредственно на выходе из последней ступени дегазации, затем перед входом частично сконцентрированной дисперсии каучука в концентратор-отстойник, причем отделяемую воду в процессе предварительного концентрирования направляют в крошкообразующую ступень дегазации, а воду из концентратора-отстойника подают на приготовление суспензии или раствора антиагломератора крошки каучука и/или на очистку.

В отличие от известных способов применение предварительного концентрирования дисперсии каучука в воде в две стадии позволяет исключить забивки трубопроводов и аппаратов крошкой каучука и вывести 10-15 м³горячей воды на 1 т каучука с температурой, равной максимальной температуре в ступенях дегазации. При этом 5-7 м³/т каучука можно возвратить в процесс дегазации непосредственно из последней ступени дегазации, например, из линии нагнетания насоса, подающего дисперсию каучука в концентратор-отстойник, а оставшиеся 5-7 м³/т каучука выводят непосредственно перед подачей частично сконцентрированной дисперсии каучука в концентратор-отстойник, в котором завершают процесс концентрирования и крошку каучука направляют на предварительный отжим в экспеллер червячно-отжимного сушильного агрегата.

Способ выделения синтетических каучуков осуществляют по прилагаемой схеме (чертеж), где:

1 - линия подачи раствора полимера,

2 - крошкообразователь,

3 - линия подачи острого водяного пара,

4 - линия подачи циркуляционной воды в крошкообразователь,

5 - линия подачи смеси раствор полимера - пар - вода в дегазатор,

6 - дегазатор,

7 - линия вывода паров дегазации на конденсацию,

8 - линия подачи пульпы каучука во вторую ступень дегазатора 3,

9 - линия подачи паров дегазации из второй ступени дегазации на конденсацию либо эжектирование,

10 - конденсатор

11 - линия подачи несконденсировавшейся части паров дегазации или паров дегазации в эжектор,

12 - шунтовая линия для паров дегазации, минуя конденсатор 10,

13 - эжектор,

14 - линия подачи растворителя и воды,

15 - линия подачи рабочего водяного пара в эжектор,

16 - линия вывода пульпы каучука из дегазатора 6,

17 - насос,

18 - линия подачи пульпы каучука на первую стадию концентрирования,

19 - концентратор, для первой стадии концентрирования пульпы каучука, например, гидроциклон,

20 - линия подачи пульпы каучука на вторую ступень концентрирования, установленную непосредственно возле концентратора отстойника,

21 - концентратор для второй стадии концентрирования пульпы каучука, например гидроциклон,

22 - линия подачи пульпы каучука на стадию отстоя,

23 - концентратор-отстойник,

24 - линия подачи крошки каучука (шнековая) на отжим от воды и сушку,

25 - линия вывода воды из концентратора отстойника,

26 - сборник для воды,

27 - линия подачи избытка воды на очистку,

28 - линия вывода воды из первой стадии концентрирования пульпы каучука в процесс дегазации каучука,

29 - коллектор для сбора воды,

30 - линия подачи воды на всас насоса,

31 - насос,

32 - линия подачи раствора щелочи и суспензия антиагломератора,

33 - линия подачи воды из концентратора-отстойника пульпы каучука на стадию дегазации каучука,

34 - линия подачи воды со второй стадии концентрирования пульпы каучука на стадию дегазации каучука.

Выделение изопренового каучука проводят следующим образом.

Раствор полимера по линии 1 подают в крошкообразователь 2, где обрабатывают острым водяным паром, подаваемым по линии 3, и циркуляционной водой, подаваемой по линии 4, затем по линии 5 направляют в двухступенчатый дегазатор 6. Отгоняемые в дегазаторе 6 пары растворителя по линии 7 направляют на конденсацию, а частично дегазированную крошку каучука в виде водной пульпы из первой ступени дегазатора 6 по линии 8 подают во вторую ступень дегазатора 6.

Пары дегазации со второй ступени дегазатора 6 по линии 9 направляют на конденсацию в конденсатор 10, а затем по линии 11 либо непосредственно по линии 12 подают в эжектор 13, откуда по линии 14 выводят в нижнюю часть первой ступени дегазатора 6.

Рабочий пар в эжектор 13 направляют по линии 15. Пульпу каучука из нижней части второй ступени дегазатора 6 с концентрацией полимера 5-7% и температурой 102-110^oC по линии 16 насосом 17 направляют по линии 18, например, в гидроциклонный концентратор 19, в первую стадию предварительного концентрирования. Концентрированную пульпу каучука с концентрацией 10-15% по линии 20 подают на вторую стадию концентрирования в гидроциклонный концентратор 21, из верхней части которого по линии 22 пульпу каучука подают в концентратор-отстойник 23. Крошку каучука из верхней части отстойника 23 по линии 24 выводят на предварительный отжим и сушку в червячно-отжимные сушильные агрегаты (на схеме не показано), а циркуляционную воду из нижней части концентратора-отстойника 23 с температурой 85-95^oC по линии 25 подают в сборник 26, а избыток воды по линии 27 - на очистку и/или на приготовление суспензии или раствора антиагломератора.

Горячую циркуляционную воду после гидроциклонного концентратора первой стадии предварительного концентрирования в концентраторе 19 с температурой 102-110^oC по линии 23 направляют в коллектор 29 сбора горячей воды, откуда по линии 30 подают на всас насоса 31 и далее в дегазатор 6 по линии 4.

На всас насоса 31 подают также по линии 32 раствор щелочи и суспензии антиагломератора.

Циркуляционную воду из сборника 23 по линии 33 также подают на всас насоса 31. На всас этого же насоса направляют по линии 34 циркуляционную воду со второй стадии концентрирования пульпы каучука из концентратора 21. Температура этой воды 102-110^oC.

В отличие от прототипа предлагаемый способ предусматривает концентрирование пульпы каучука после второй ступени дегазатора до концентратора-отстойника агрегата выделения каучука. Горячая вода после двух стадий концентрирования в гидроциклонных концентраторах без контакта с атмосферой в концентраторах-отстойниках агрегатов выделения каучука снова возвращается в дегазаторы, что позволяет снизить расход пара на стадии дегазации раствора полимера, уменьшить потери теплоты за счет вывода значительного количества воды еще до стадии концентрирования пульпы каучука в отстойниках-концентраторах. Благодаря этому не только экономят теплоту, но и снижают существенно выбросы углеводородов в атмосферу на стадии концентрирования пульпы каучука отстоем, что способствует улучшению экологии производства.

Аналогичным образом осуществляют выделение каучуков СКД, ДССК, СКЭПТ из их растворов в углеводородных растворителях. По описанной выше схеме можно выделять любые каучуки растворной полимеризации, отличие может быть только в выдерживании концентрации каучука в водной дисперсии в различных пределах.

Пример 1 (контрольный).

Выделение изопренового каучука из раствора в изопентане проводят по известному способу путем водной дегазации в двухступенчатом дегазаторе с концентрированием пульпы после первой ступени дегазатора 6.

Основные показатели процесса дегазации:

Расход раствора полимера, т/ч - 75

Производительность по каучуку, т/ч - 8,3

Концентрация пульпы каучука после второй ступени дегазатора, мас.% - 6,0

Давление в первой ступени дегазатора, МПа - 0,25

Давление во второй ступени дегазатора, МПа - 0,04

Температура в первой ступени дегазатора, ^oC - 108

Температура во второй ступени дегазатора, ^oC - 106

Расход водяного пара на дегазацию 1 т каучука, т - 3,4

Содержание углеводородов после второй ступени в дегазируемом каучуке, мас.% - 0,4

Температура циркуляционной воды, подаваемой в крошкообразователь дегазатора, ^oC - 90,0

Потери углеводородов на стации выделения каучука, кг/т каучука - 3,8

Пример 2.

Выделение изопренового каучука из раствора в изопентане проводят по предлагаемому способу.

Основные показатели процесса дегазации:

Расход раствора полимера, т/ч - 75

Производительность дегазатора по каучуку, т/ч - 8,3

Концентрация пульпы каучука после второй ступени дегазатора, мас.% - 6,0

Концентрация пульпы каучука мас.%

после первой стадии концентрирования (после апп. 19) - 12,0

после второй стадии концентрирования (после апп. 21) - 18,0

Давление в первой ступени дегазации, МПа - 0,25

Давление во второй ступени дегазации, МПа - 0,04

Температура в первой ступени дегазатора, ^oC - 108

Температура во второй ступени дегазатора, ^oC - 106

Расход водяного пара на дегазацию 1 т каучука, т - 3,1

Содержание углеводородов после второй ступени в дегазируемом каучуке, мас.% - 0,4

Температура циркуляционной воды, подаваемой в крошкообразователь дегазатора, ^oC - 100

Потери углеводородов на стадии выделения каучука, кг/т каучука - 3,1

Из приведенных данных видно, что выделение изопренового каучука по предлагаемому способу позволяет более рационально использовать пар на дегазации раствора полимера за счет концентрирования пульпы после второй ступени дегазатора. Концентрирование пульпы до концентраций, превышающих 18 мас.%, приводит к увеличению смеси циркуляционной воды выше 100^oC на всас насоса 24, что вызывает кавитацию и срыв работы насоса. Поэтому увеличение концентрации пульпы свыше 18 мас.% при температуре второй ступени дегазации 106^oC нецелесообразно. Однако при более низких температурах во второй ступени дегазации возможно концентрирование пульпы до 20 мас.%. Повышение концентрации пульпы после первой стадии концентрирования более 12 мас.% приводит к сильному увеличению гидравлического сопротивления гидроциклонного концентратора, линии пульпы каучука до концентратора второй стации концентрирования и концентратора-отстойника агрегата выделения каучука, нагрузку на грабли концентратора-отстойника.

Из приведенных примеров видно, что при концентрировании пульпы до 18 мас. % повышается температура возвратной циркуляционной воды в дегазатор от 90 до 100^oC, что позволяет снизить расход пара на дегазацию раствора полимера на 0,3 т/т каучука. Увеличение концентрации пульпы после второй ступени дегазатора также приводит к повышению производительности агрегатов выделения каучука, так как повышается нагрузка по каучуку на грабли и шнек концентратора-отстойника.