способ получения антиагломератора

Формула изобретения

Способ получения антиагломератора синтетических каучуков путем последовательного взаимодействия стеариновой кислоты с растворами щелочи и хлористого кальция и выделением суспензии стеарата кальция, отличающийся тем, что стеариновую кислоту предварительно подают в водную среду с температурой 55-65^oС, а продукт взаимодействия стеариновой кислоты со щелочью нагревают до 75-85^oС и разбавляют в 1,5-2,5 раза, при этом диаметр частиц суспензии стеарата кальция выдерживают в пределах 100-500 мк.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения антиагломератора, а конкретно к способу получения антиагломератора на основе стеарата кальция, который находит применение в нефтехимической промышленности при получении синтетических каучуков.

Антиагломератор на основе стеарата кальция используется для выделения бутилкаучука, полученного путем сополимеризации изобутилена с изопреном. Изобутилен с небольшим количеством изопрена (1-5 маc.% на изобутилен) подвергают сополимеризации в среде разбавителя - хлорметила, который растворяет мономеры, но не растворяет каучук, в присутствии 0,05-0,08 маc.% на изобутилен катализатора - хлористого алюминия при температуре минус 90 - минус 100^oС. Полимеризат, представляющий собой 15-20% суспензию бутилкаучука в хлорметиле, подвергают дегазации (обработка острым водяным паром при температуре) для отгонки хлорметила и непрореагировавших изобутилена и изопрена в присутствии антиагломератора. Полученную пульпу, содержащую 3-5% крошки и 0,5-1,2% на полимер антиагломератора, подвергают концентрированию, усреднению и сушке на червячных агрегатах.

В промышленном производстве синтетических каучуков в качестве антиагломераторов применяют не растворимые в воде соли стеариновой кислоты [Отчет ВНИИСК 3015 / Применение солей стеариновой кислоты, синтетических жирных кислот, тамоля, стиромаля в качестве антиагломераторов в производстве синтетического изопренового каучука (СКИ-3)], которые используют в виде 1-5%-ной свежеосажденной мелкодисперсной суспензии. Мелкодисперсность суспензии обеспечивают получением нерастворимых солей стеариновой кислоты в ходе химической реакции из разбавленных растворов. При распределении заранее полученного стеарата в воде мелкодисперсная суспензия не образуется, что особенно важно при получении бутилкаучука, переходящего при дегазации в водную пульпу не из раствора, а из суспензии в хлорметиле. Для образования устойчивой пульпы в этом случае, как показали опыты, нужна более мелкая дисперсия стеарата, чем в случае выделения каучука, полученного методом растворной полимеризации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения антиагломератора на основе стеарата кальция [Кирпичников П.А., Бреснев В. В., Попова Л.М. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука Л.: Химия, 1986, с. 136], который состоит в том, что к разбавленному раствору КОН добавляют стехиометрическое для реакции омыления количество стеариновой кислоты при предварительном нагревании раствора КОН до 70-100^oС с последующей циркуляцией полученного раствора стеарата калия со стехиометрическим количеством хлористого кальция и избытком щелочи.

Недостатком этого способа является то, что суспензия получается недостаточно мелкая и устойчивая. Это приводит к неравномерности ее распределения по крошке каучука, что в свою очередь приводит к общему завышению расхода стеарата кальция и частому падению вязкости по Муни готового каучука на сушильных машинах.

Задачей изобретения является получение антиагломератора для процесса выделения синтетических каучуков, равномерно распределенного по крошке каучука, позволяющее снизить общую дозировку антиагломератора и избежать падения вязкости по Муни каучука на сушильных машинах.

Поставленная задача решается способом получения антиагломератора синтетических каучуков путем последовательного взаимодействия стеариновой кислоты с растворами щелочи и хлористого кальция и выделением суспензии стеарата кальция, причем стеариновую кислоту предварительно подают в водную среду с температурой 55-65^oС, а продукт взаимодействия стеариновой кислоты со щелочью нагревают до 75-85^oС и разбавляют в 1,5-2,5 раза, при этом диаметр частиц суспензии стеарата кальция выдерживают в пределах 100-500 мк.

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом. В емкость с водой, нагретой до 55-65^oС, засыпают стеариновую кислоту, перемешивают при этих условиях, затем в ту же емкость добавляют раствор щелочи в стехиометрическом количестве по отношению к стеариновой кислоте. После добавления щелочи раствор нагревают до 75-85^oС. Загрузка стеариновой кислоты и щелочи производится из расчета, чтобы концентрация образовавшегося стеарата щелочного металла в воде составила 3-5 мас.%. Через 2 часа после добавления щелочи и перемешивания при температуре 75-85^oС смесь разбавляют водой в 1,5-2,5 раза, а затем в нее добавляют раствор хлористого кальция и перемешивают еще 0,5 часа. Полученная суспензия имеет размер частиц 100-500 мк и может использоваться для стабилизации крошки бутилкаучука. При этом снижается расход стеарата кальция в пересчете на сухой бутилкаучук и в связи с равномерным распределением его по крошке улучшается работа сушильных машин, т.е. снижается показатель падения вязкости по Муни каучука при прохождении через сушильную машину, что позволяет снизить дозировку антиоксиданта.

При сравнении с известным заявляемый способ получения антиагломератора отличается порядком загрузки компонентов на стадию омыления, двухступенчатым поднятием температуры на этой стадии, разбавлением реакционной массы перед стадией обменной реакции и размером частиц образовавшейся суспензии. Именно этот размер частиц позволяет получить стабильную пульпу бутилкаучука с равномерно распределенным антиагломератором, что приводит к снижению общего расхода антиагломератора и снижению показателя падения вязкости по Муни бутилкаучука на сушильных машинах. Наличие новых существенных признаков говорит о соответствии заявляемого способа признаку патентоспособности "новизна", а приобретение новых свойств бутилкаучуком свидетельствует об "изобретательском уровне" разработки.

"Промышленная применимость" подтверждается приводимыми ниже примерами.

Примеры 1-2 (по прототипу). Раствор гидроокиси калия с концентрацией 40% разбавляют частично умягченной водой до концентрации 2% и подают в реактор на омыление. В тот же реактор подают стехиометрическое количество стеариновой кислоты. Смесь нагревают до 70^oС и перемешивают в течение 2-х часов. Образовавшийся стеарат калия подают в линию циркуляции, куда также подают раствор хлористого кальция и в стехиометрическом количестве на стеарат калия и ранее полученный 2%-ный раствор КОН. В линии циркуляции образуется свежеосажденный стеарат кальция, который смешивается в дегазаторе с крошкой бутилкаучука в соотношении 0,5% (пример 1) и 1,2% (пример 2) стеарата кальция на сухой полимер. До подачи суспензии в дегазатор отбирают ее пробу и на электронном микроскопе определяют средний размер частиц. Полученную крошку бутилкаучука подвергают концентрированию, усреднению и сушке на червячных агрегатах. Определяют вязкость по Муни до и после сушки. Данные приведены в таблице.

Пример 3. В емкость с мешалкой подают конденсат или частично умягченную воду в количестве 13 м³ и нагревают до 60^oС. Затем туда же засыпают 500 кг стеариновой кислоты, а после ее равномерного распределения в емкость загружают 250 литров 40%-ного раствора гидроокиси калия. После загрузки щелочи температуру поднимают до 80^oС и смесь перемешивают в течение 2-х часов. Затем в реактор добавляют еще 13 м³ воды и дозируют 350 литров 35%-ного раствора хлористого кальция. Перемешивают еще 0,5 часа. У полученной свежеосажденной суспензии определяют размер частиц и дозируют ее в дегазатор в крошку бутилкаучука в количестве 0,5% стеарата на полимер. Далее, как в примерах 1 и 2.

Примеры 4-7. Опыты проводят, как в примере 3, за исключением того, что стеариновую кислоту подают в воду при температуре 40, 55, 65 и 70^oС.

Примеры 8-11. Опыты проводят, как в примере 3 за исключением того, что после подачи щелочи полученный раствор нагревают до 75, 85, 70 и 90^oС.

Примеры 12-15. Опыты проводят, как в примере 3 за исключением того, что образовавшийся стеарат щелочного металла разбавляют в 1,5, 2,5, 1,3, 3 раза.

Пример 16. Опыт проводят, как в примере 3 за исключением того, что в качестве щелочи используют гидроокись натрия в количестве 176 литров 40%-ного раствора.

Пример 17. Опыт проводят, как в примере 3 за исключением того, что свежеосажденную суспензию стеарата кальция дозируют в дегазаторе в 10%-ный раствор полиизопренового каучука СКИ-3 в изопентане, полученного методом полимеризации изопрена на катализаторе Циглера-Натта (четыреххлористый титан + триизобутилалюминий).

Пример 18. Опыт проводят, как в примере 3 за исключением того, что свежеосажденную суспензию стеарата кальция дозируют в дегазаторе в 10%-ный раствор каучука СКЭПТ-60, полученного растворной сополимеризацией этилена, пропилена и этилиденнорборнена в присутствии катализатора Циглера-Натта (хлористый ванадий + этилалюминий-сесквихлорид).

Результаты опытов приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что именно размер частиц суспензии в пределах 100-500 мк позволяет снизить расход антиагломератора и привести к его равномерному распределению по крошке каучука, что проявляется в снижении падения вязкости по Муни каучука при прохождении через сушильную машину. Такой размер частиц можно получить лишь при заявляемом порядке загрузки компонентов, при ступенчатом поднятии температуры: сначала, перед загрузкой стеариновой кислоты, до 55-65^oС, а затем, после загрузки щелочи, до 75-85^oС и разбавлении реакционной массы в 1,5-2,5 раза перед реакцией обмена.

При снижении первоначальной температуры ниже 55^oС снижается концентрация стеарата кальция в готовой суспензии и при расчетной дозировке снижается его содержание в каучуке, что приводит к ухудшению качества каучука при прохождении через сушильную машину. При увеличении этой температуры выше 65^oС не достигается нужный размер частиц суспензии. При снижении температуры смеси после загрузки щелочи ниже 75^oС снижается концентрация стеарата кальция в готовой суспензии. При увеличении этой температуры выше 85^oС не происходит дальнейшего улучшения качества суспензии, и поэтому дальнейшее увеличение экономически нецелесообразно.

Разбавление реакционной массы перед реакцией обмена менее чем в 1,5 раза не позволяет достигнуть размера частиц суспензии в пределах 100-500 мк, а это приводит к ухудшению показателя падения вязкости по Муни каучука на сушильных машинах. Разбавление более чем в 2,5 раза не приводит к дальнейшему уменьшению размера частиц суспензии и ее стабильности, и поэтому увеличение количества воды в системе и связанное с этим увеличение объемов аппаратов нецелесообразно.