способ сушки синтетических каучуков

Формула изобретения

1. Способ сушки синтетических каучуков в червячных сушильных агрегатах методом сброса давления, включающий концентрирование дисперсии каучука в воде, отделение каучука от воды, отжим воды из каучука в отжимной машине, сжатие и разогрев каучука в сушильной машине, шприцевание нагретого каучука в зону атмосферного давления, обработку каучука горячим воздухом на стадии окончательной сушки и охлаждения, отличающийся тем, что продолжительность шприцевания каучука в зону атмосферного давления выдерживают равной эффективному времени релаксации каучука.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение массы воздуха, подаваемого на стадию окончательной сушки, к массе водяных паров, образующихся при сбросе давления, выдерживают в пределах от 3 до 8.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при необходимости, перед подачей на отжим каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при повышении допустимой температуры каучука после сброса давления каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации, подаваемыми перед сушильной машиной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии синтетических каучуков, получаемых полимеризацией мономеров в растворе, суспензии или эмульсии и выделяемых в виде водной пульпы с последующей сушкой каучука в червячных сушильных агрегатах методом сброса давления, и может быть использовано в промышленности синтетического каучука.

Известен способ сушки синтетического каучука путем концентрирования водной пульпы, отделения каучука от воды, отжима ее из каучука в червячной отжимной машине, сжатие и разогрев каучука до температуры 150-222^oС в червячной сушильной машине, в которую подают инертный газ (азот) в количестве 2-20 кг/т каучука, дросселирования каучука в форкамеру, в которую подают инертный газ с температурой 100-135^oС в количестве 10-200 кг/т каучука и поддерживают атмосферное давление [а.с. СССР 1407930, МПК С 08 С 3/00, В 29 В 13/06, опубл. 07.07.88].

Недостатком указанного способа сушки является использование инертного газа, подаваемого в форкамеру, и в червячную сушильную машину, что вызывает технические трудности и приводит к росту экономических затрат на сушку.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ сушки синтетических каучуков, по которому концентрируют водную пульпу каучука, отделяют каучук от воды, отжимают воду из каучука в червячной отжимной машине, сжимают и разогревают каучук до температуры 160-220^oС в червячной сушильной машине, температуру разогрева (сушки) в которой регулируют путем изменения числа оборотов червячного вала, шприцуют каучук через фильеры в вибросушилку, смешивают в вибросушилке при атмосферном давлении водяные пары с воздухом, нагретым до температуры 120-160^oС, после чего каучук виброподъемником, где его обдувают нагретым воздухом, подают на брикетирование, причем длину фильеры подбирают таким образом, чтобы сжатие каучука в червячной машине достигало 3 МПа, а продолжительность прохождения каучука через калибрующую часть фильеры была бы максимальной [Рейхсфельд В.О., Шеин В.С, Ермаков В.И. Реакционная аппаратура и машины заводов основного органического синтеза и синтетического каучука: Учебное пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1985, стр. 158-160, 167-168, 193-195].

Данный способ сушки также обладает недостатком, который вызван неоптимальной продолжительностью прохождения каучука через калибрующую часть фильеры, что приводит к росту температуры сушки, снизить которую путем изменения числа оборотов червячного вала становится невозможно из-за падения заданной производительности. В свою очередь повышение температуры сушки способствует пластикации каучука, потерям легколетучих антиоксидантов, особенно фенольного типа, а также ухудшению цветности каучука при его остывании в брикете.

Задачей изобретения является снижение температуры сушки, уменьшение энергозатрат, повышение однородности каучука и снижение потерь легколетучих антиоксидантов.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе сушки синтетических каучуков в червячных сушильных агрегатах методом сброса давления, включающем концентрирование дисперсии каучука в воде, отделение каучука от воды, отжим воды из каучука в отжимной машине, сжатие и разогрев каучука в сушильной машине, шприцевание нагретого каучука в зону атмосферного давления, обработку каучука горячим воздухом на стадии окончательной сушки и охлаждения, продолжительность шприцевания каучука в зону атмосферного давления выдерживают равной эффективному времени релаксации каучука. Отношение массы воздуха, подаваемого на стадию окончательной сушки, к массе водяных паров, образующихся при сбросе давления, выдерживают в пределах от 3 до 8, причем при необходимости перед подачей на отжим каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации, а в случае превышения допустимой температуры каучука после сброса давления, каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации, подаваемыми перед сушильной машиной.

В отличие от известного способа сушки синтетических каучуков в червячных сушильных агрегатах выдерживанием продолжительности шприцевания каучука в зону атмосферного давления, равной времени релаксации каучука, достигают максимального давления на выходе из фильеры, что способствует более эффективному разбуханию каучука за счет накопленной упругой деформации и более интенсивному парообразованию воды в толще каучука при пониженных температурах сушки, выдерживанию величины отношения массового расхода воздуха к массе паров воды, образующихся при сбросе давления, в пределах от 3 до 8, благодаря чему стабилизируют конечное влагосодержание каучука при одновременном снижении расхода тепла водяного пара на сушку. Кроме того, в отличие от известного способа, обработкой каучука перед подачей на отжим и после процесса отжима частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации дополнительно снижают зольность каучука и уменьшают температуру сушки, что в конечном итоге позволяет снизить расход легколетучих антиоксидантов, улучшить однородность каучука и его цветность.

Предлагаемый способ сушки синтетических каучуков в червячных сушильных агрегатах методом сброса давления осуществляют по приведенной схеме следующим образом.

Пульпу крошки каучука в воде по линиям 1 подают в концентратор 2, где ее отделяют от воды и направляют по линии 3 в концентратор 4. Свободную от каучука воду по линии 5 направляют на технологические нужды или после очистки сливают в химически загрязненную канализацию (ХЗК). В концентраторе 4 крошку каучука обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации, подаваемыми по линиям 6, после чего отделяют от каучука и по линии 7 направляют на технологические нужды, например для отмывки полимеризата от каталитического комплекса или после очистки сбрасывают в ХЗК. Прием пульпы каучука в концентратор 2 осуществляют при необходимости с целью извлечения из каучука водорастворимых примесей, образующих концентрированные водные растворы, имеющие температуру кипения выше, чем у воды. Наличие водорастворимых примесей наиболее характерно для каучуков, синтезируемых при повышенных дозировках катализатора, эмульсионных каучуков, а также галокаучуков. Данные каучуки имеют повышенную зольность. В случае сушки низкозольных каучуков прием водной пульпы каучука осуществляют в концентраторе 4, а концентратор 2 используют как резервный. Из концентратора 4 каучук по линии 8 направляют в червячную отжимную машину 9 на отжим воды, которую по линии 10 выводят в ХЗК. Из червячной машины 9 каучук по линии 11 направляют в червячную сушильную машину 12, где его сжимают, разогревают и шприцуют в вибросушилку 13, при этом продолжительность шприцевания (продолжительность прохождения каучука через калибрующую часть фильеры) выдерживают равным эффективному времени релаксации _rel, которое характеризует пластоэластические свойства каучука согласно выражению



где _init(c) - время инициализации (время, соответствующее максимальной величине вязкости каучука по Муни при температуре сушки); k_slope - константа скорости релаксации (показатель, характеризующий релаксацию момента сопротивления на вискозиметре Муни после мгновенной остановки ротора при температуре сушки), а длину калибрующей части фильеры - L (м) находят из выражения



где _к - плотность каучука, (кг/м³); Q - производительность по сухому каучуку, (т/ч); n - число фильерных втулок; D_ф - диаметр фильерных втулок, (м).

Из вибросушилки 13 каучук по линии 14 подают на виброподьемник 15, где каучук обдувают воздухом, подаваемым вентилятором 16 и нагреваемым в калорифере 17, и по линии 18 подают на упаковку. В вибросушилку 13 вентилятором 19 через калорифер 20 подают воздух, массовый расход которого выдерживают в отношении от 3 до 8 от массы паров воды, образующихся при сбросе давления. Отработанный воздух вентилятором 21 направляют на обезвреживание от содержащихся в нем углеводородов. Кроме того, в начале вибросушилки 13 измеряют температуру каучука измерительным устройством 22 и в случае ее отклонения от заданного значения, каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации, подаваемыми по линии 6 в линию 11.

Предлагаемый способ сушки синтетических каучуков иллюстрируют следующие примеры.

Примеры 1-3

Водную пульпу бутилкаучука, заправленного агидолом из расчета 1,3 кг/т каучука, концентрируют в концентраторе и отделяют от воды, отжимают из каучука воду в червячной отжимной машине до содержания 8 мас.%, сжимают в сушильной машине, нагревают и шприцуют в вибросушилку при различной продолжительности прохождения каучука через калибрующую часть фильеры, при этом температуру разогрева выдерживают таким образом, чтобы влажность каучука на выходе из вибросушилки не превысила 0,3 мас.%. Вязкость каучука по Муни (1+8, 125^oС) в примерах 1-3 равна 52 ед., производительность по каучуку 4 т/ч, отношение массового расхода воздуха в вибросушилку к массовому расходу образующихся водяных паров равно 8, температура воздуха, подаваемого в вибросушилку равна 65^oС. Продолжительность шприцевания в примере 2 выдерживают равной эффективному времени релаксации каучука.

Процесс характеризуют следующие показатели, представленные в табл.1.

Примеры 4-8

Водную пульпу бутилкаучука, заправленного агидолом из расчета 1,3 кг/т каучука и имеющего вязкость по Муни (1+8, 125^oС) 52 ед., концентрируют в концентраторе, отделяют от воды, отжимают из каучука воду в червячной отжимной машине до содержания 8 мас.%, сжимают и разогревают до температуры 170^oС в червячной сушильной машине, шприцуют в течение 0,026 с в вибросушилку, в которую подают воздух, нагретый до температуры 65^oС, при различных отношениях массового расхода воздуха в вибросушилку к массовому расходу образующихся водяных паров.

Процесс характеризуют следующие показатели, представленные в табл.2. Примеры 4, 8 - по известному способу, примеры 5-7 - по предлагаемому способу.

Пример 9 (контрольный)

Хлорбутилкаучук, получаемый путем обработки раствора бутилкаучука в гексане хлором с последующей нейтрализацией непрореагировавшего хлора и хлороводорода щелочью, выделяют из раствора путем водной дегазации раствора каучука с последующим отделением каучука от воды в концентраторе, отжимом воды из каучука в червячной отжимной машине, сжатием и разогревом каучука в червячной сушильной машине, шприцеванием каучука в вибросушилку при выдерживании продолжительности шприцевания, равной эффективному времени релаксации каучука, с подачей воздуха, нагретого до температуры 80^oС, в количестве 5 кг/кг паров воды, образующихся при сбросе давления. Каучук заправлен агидолом из расчета 1,3 кг/т каучука и имеет вязкость по Муни (1+8, 125^oС) 45 ед.

Процесс характеризуют следующие показатели, представленные в табл.3.

Пример 10

Сушку хлорбутилкаучука осуществляют по предлагаемому способу путем концентрирования водной пульпы каучука и отделения каучука от воды в первом концентраторе, подачи каучука во второй концентратор, где каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации, после чего осуществляют отделение каучука от водной фазы и производят его сушку, аналогично примеру 9. Каучук заправляют агидолом из расчета 1,3 кг/т каучука, как и в примере 9. Вязкость по Муни каучука 45 ед.

Процесс характеризуют следующие показатели, представленные в табл.4.

Пример 11 (контрольный)

Сушку изопренового каучука СКИ-3С, заправленного ионолом, имеющего вязкость по Муни, равной 70, осуществляют по известному способу путем отделения каучука от воды в концентраторе, отжима воды из каучука в червячной отжимной машине до содержания влаги в последнем 7 мас.%, сжатия и разогрева каучука в червячной сушильной машине, шприцевания каучука в вибросушилку при выдерживании продолжительности шприцевания, равной эффективному времени релаксации каучука, при подаче в вибросушилку воздуха, нагретого до температуры 60^oС в количестве 8 кг/кг паров воды, образующихся при сбросе давления. Дозировка ионола 1,3 кг/т каучука.

Процесс характеризуют следующие показатели, представленные в табл.5.

Пример 12

Сушку осуществляют по предлагаемому способу. Изопреновый каучук СКИ-3С, заправленный ионолом, имеющий вязкость по Муни, равную 70, осуществляют аналогично примеру 11, однако в процессе подачи каучука в червячную сушильную машину каучук дополнительно обрабатывают частично умягченной водой или водным конденсатом паров дегазации.

Процесс характеризуют следующие показатели, представленные в табл.6.

Как видно из приведенных примеров использование предлагаемого способа сушки позволит снизить расход антиоксиданта на 15-25%, уменьшить разброс вязкости каучука по Муни на 2-5 ед., снизить затраты энергии на сушку на 0,032 Гкал/т каучука, увеличить производительность по каучуку на 10-15%.