RU171499U1 - DEVICE FOR POLYMERIZATION OF ISOPRENE IN MASS - Google Patents

DEVICE FOR POLYMERIZATION OF ISOPRENE IN MASS Download PDF

Info

Publication number
RU171499U1
RU171499U1 RU2016139180U RU2016139180U RU171499U1 RU 171499 U1 RU171499 U1 RU 171499U1 RU 2016139180 U RU2016139180 U RU 2016139180U RU 2016139180 U RU2016139180 U RU 2016139180U RU 171499 U1 RU171499 U1 RU 171499U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
circuit
nozzle
monomer
components
polymerization
Prior art date
Application number
RU2016139180U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Елфимов
Павел Владимирович Елфимов
Армен Рудикович Аветисян
Артём Павлович Дидиченко
Сергей Владимирович Попов
Юрий Павлович Юленец
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева"
Priority to RU2016139180U priority Critical patent/RU171499U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU171499U1 publication Critical patent/RU171499U1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F136/00Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F136/02Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F136/04Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C08F136/08Isoprene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/01Processes of polymerisation characterised by special features of the polymerisation apparatus used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/02Polymerisation in bulk

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Заявляемое техническое решение относится к химической промышленности, а именно к производству полиизопрена.Техническим результатом заявляемого решения является разработка конструкции устройства и технологии проведения процесса синтеза диеновых каучуков в массе мономеров (в отсутствие растворителя), обеспечивающих упрощение технологического процесса (т.к. из процесса исключаются стадии отмывки, выделения и сушки каучука), снижение его энергоемкости, снижение себестоимости каучука, повышение экологической чистоты производства.Устройство для полимеризации изопрена в массе содержит герметичный контейнер, внутри которого помещены исходные компоненты, нагреватель для создания температурного поля, термопару и терморегулятор, причем в контейнере в инертной среде размещены замкнутые циркуляционные контуры, состоящие из емкостей с мономером и каталитическим комплексом, трубопроводы, регуляторы давления, насосы,в каждом отдельном контуре установлен шестеренчатый насос для циркуляции мономера и каталитического комплекса по своей цепи до достижения необходимой расчетной величины температуры, фиксируемой датчиками, размещенными перед дозатором-форсункой,каждый контур снабжен трехходовым краном для заправки и слива компонентов в емкость для хранения,каждый контур снабжен дозатором-форсункой, размещенным на трубопроводе между насосом и регулятором давления,дозаторы-форсунки выполнены со щелевидным соплом, которое формирует факел в виде плоскости для впрыска компонентов в полимеризационную ячейку,оси дозаторов-форсунок размещены под углом, обеспечивающим пересечение плоскостей впрыска по прямой линии,каждый контур снабжен контроллером с реле, обеспечивающим цикличность впрыска в соответствии с программой.Заявляемое решение позволяет значительно снизить капитальные затраты на оборудование и производственные площади, а также снизить текущие затраты на производство продукции и уменьшить вредное воздействие на экологию региона, где размещается производство.The claimed technical solution relates to the chemical industry, namely the production of polyisoprene. The technical result of the proposed solution is to develop a device design and technology for the synthesis of diene rubbers in the mass of monomers (in the absence of solvent), which simplify the process (as excluded from the process washing, isolating and drying the rubber), reducing its energy intensity, reducing the cost of rubber, increasing the environmental cleanliness of production. The mass for polymerization of isoprene contains an airtight container, inside which the initial components are placed, a heater for creating a temperature field, a thermocouple and a temperature regulator, and closed circuits consisting of containers with a monomer and catalytic complex, pipelines, pressure regulators are placed in the container in an inert medium , pumps, a gear pump is installed in each individual circuit to circulate the monomer and the catalytic complex in its circuit until the necessary calculation is achieved temperature fixed by sensors placed in front of the nozzle-injector, each circuit is equipped with a three-way valve for filling and draining components into a storage tank, each circuit is equipped with a nozzle-nozzle located on the pipeline between the pump and the pressure regulator, metering nozzles are made with a slit-like the nozzle, which forms a torch in the form of a plane for the injection of components into the polymerization cell, the axis of the dispenser nozzles are placed at an angle that ensures the intersection of the injection planes in a straight line inii, each circuit is equipped with a controller with relays, providing cyclical injection in accordance with programmoy.Zayavlyaemoe solution can significantly reduce the capital cost of the equipment and production facilities, as well as to reduce the current costs of production and to reduce harmful effects on the ecology of the region, where production is located.

Description

Заявляемое техническое решение относится к химической промышленности, а именно к производству полиизопрена.The claimed technical solution relates to the chemical industry, namely the production of polyisoprene.

В процессах полимеризации изопрена самые энергоемкие и аппаратоемкие стадии - это установки по ректификации растворителей - изопентана и толуола (ректификационные колонны), дегазаторы (аппараты объемом 100 м, заполненные водой с температурой 100°С, конденсаторы, градирни, электродвигатели, контрольно-измерительное оборудование (КИП), трубопроводы, насосы. При осуществлении процесса полимеризации изопрена в массе, т.е. в отсутствие растворителя, из технологической схемы исключаются все последующие стадии: отмывка полимера, выделение полимера, сушка полимера, что значительно снижает металлоемкость и энергоемкость процесса.In the isoprene polymerization processes, the most energy-intensive and apparatus-intensive stages are solvent distillation plants - isopentane and toluene (distillation columns), degassers (apparatus 100 m in volume, filled with water at a temperature of 100 ° C, condensers, cooling towers, electric motors, measuring and measuring equipment ( Instrumentation), pipelines, pumps.When carrying out the process of polymerization of isoprene in bulk, i.e. in the absence of solvent, all the following stages are excluded from the technological scheme: washing the polymer, isolating the polymer and, drying the polymer, which significantly reduces the metal content and energy process.

Известно техническое решение по патенту RU №2563844 от 27.06.2014, МКИ C08F 136/08 Способ полимеризация изопрена в массе в малообъемных ячейках, включающий введение каталитической системы, действующей в присутствии изопрена, где в качестве каталитической системы используют систему на основе по меньшей мере одного мономера, являющегося сопряженным диеном, одной соли одного или нескольких редкоземельных металлов органической фосфорной кислоты, одного алкилирующего агента формулы AlR3 или AlR2 Hal и одного донора галогена, представляющего собой галогенид алкилалюминия. проведение полимеризации изопрена,A technical solution is known according to patent RU No. 2563844 dated 06.27.2014, MKI C08F 136/08 Method for the polymerization of isoprene in bulk in low-volume cells, comprising introducing a catalyst system operating in the presence of isoprene, where a system based on at least one is used as a catalyst system a conjugated diene monomer, one salt of one or more rare earth metals of organic phosphoric acid, one alkylating agent of the formula AlR 3 or AlR 2 Hal and one halogen donor, which is a halide alkyl aluminum. polymerization of isoprene,

на конвейерную ленту, в которой выполнены ячейки, имеющие форму полусферы, накладывают полиэтиленовую пленку толщиной 1-10 мкм,on a conveyor belt in which cells having the shape of a hemisphere are made, a polyethylene film 1-10 μm thick is applied,

конвейерную ленту вместе с пленкой подвергают нагреву до температуры 80-120°С, в результате чего полиэтиленовая пленка приобретает свойство текучести и в точности повторяет форму ячейки конвейерной ленты,the conveyor belt together with the film is heated to a temperature of 80-120 ° C, as a result of which the polyethylene film acquires a flow property and exactly repeats the shape of the cell of the conveyor belt,

производят охлаждение конвейерной ленты вместе с прилегающей полиэтиленовой пленкой при помощи обдува холодным инертным газом: аргон, азот, для наилучшего распределения вещества каталитической системы в массе мономера и для исключения преждевременного начала реакции полимеризации ведут смешение каталитической системы и мономера в смесителе, в интервале температур от - 80 до -50°С в соотношении от 1/40000 до 1/200000 моль/моль с точным выдерживанием соотношения компонентов;the conveyor belt is cooled together with the adjacent polyethylene film by blowing with cold inert gas: argon, nitrogen, to better distribute the substance of the catalytic system in the monomer mass and to prevent the polymerisation reaction from starting prematurely, they mix the catalytic system and monomer in the mixer, in the temperature range from - 80 to -50 ° C in a ratio of 1/40000 to 1/200000 mol / mol with accurate keeping the ratio of components;

производят расфасовку готовой смеси мономера и каталитической системы при помощи дозатора в полимеризационные ячейки объемом от 0,01 до 1 дм3, без последующего перемешивания смеси, при избыточном давлении для подавления кипения (пенообразования) мономера, в среде инертных газов, выбранных из группы: гелий, аргон, азот при температуре -80 - -50°С,the finished mixture of the monomer and the catalytic system is packaged with a dispenser into polymerization cells with a volume of from 0.01 to 1 dm 3 , without subsequent mixing of the mixture, at overpressure to suppress boiling (foaming) of the monomer, in an inert gas environment selected from the group: helium , argon, nitrogen at a temperature of -80 - -50 ° С,

производят процесс полимеризации в массе мономера в каждой отдельной ячейке при повышенном давлении 1-10 атм и температуре от -50 до +100°С в течение 90-5 минут, производят запечатывание ячеек полиэтиленовой пленкой с микроперфорацией, осуществляют процесс вакуумирования ячеек для отгонки оставшегося незаполимеризовавшегося мономера в течение 10-600 сек,the polymerization process is carried out in the mass of monomer in each individual cell at an elevated pressure of 1-10 atm and a temperature from -50 to + 100 ° C for 90-5 minutes, the cells are sealed with a microperforated plastic film, the cells are evacuated to distill out the remaining non-polymerized monomer for 10-600 sec,

производят подачу модифицирующего агента, выбранного из группы: хлор, бром, производят подачу антиоксиданта в каждую ячейку,supplying a modifying agent selected from the group: chlorine, bromine, supplying an antioxidant to each cell,

производят снятие готовых ячеек с полимером с конвейера и разделение ячеек с полимером на барабане с рифленой поверхностью для образования отдельных гранул.remove the finished cells with the polymer from the conveyor and separate the cells with the polymer on a drum with a corrugated surface to form individual granules.

Недостатком технического решения является неоднородность распределения каталитического комплекса в массе мономера, в результате которого на выходе увеличивается объем незаполимеризованного продукта.The disadvantage of the technical solution is the heterogeneity of the distribution of the catalytic complex in the mass of monomer, as a result of which the volume of unpolymerized product increases at the output.

Известно техническое решение по патенту №200610043556.4., RU 2395528 от 11.04.2006, CN, относящееся к способу синтеза полиизопрена, характеризующегося высоким уровнем содержания транс-1,4-звеньев, где используется блочная осадительная полимеризация изопрена, катализируемая нанесенным на носитель титановым катализатором TiCl4/MgCl2, которая включает стадии форполимеризации, полимеризации, обезгаживания и высушивания, осуществляемые в форполимеризационном реакторе, снабженном якорной мешалкой, полимеризационном реакторе, снабженном мешалкой с ленточной винтовой лопастью, и вакуумной скребковой сушилке.Known technical solution according to patent No. 20060043556.4., RU 2395528 dated 04/11/2006, CN, relating to a method for the synthesis of polyisoprene characterized by a high content of trans-1,4 units, where block precipitation polymerization of isoprene is used, catalyzed by a supported titanium catalyst TiCl 4 / MgCl 2 which comprises the steps of prepolymerization, polymerization, drying and degassing, carried out in the prepolymerization reactor equipped with an anchor agitator, a polymerization reactor equipped with a stirrer ribbon intovoy blade, scraper and vacuum dryer.

Недостатком устройств, используемых в процессе синтеза транс-1,4 полиизопрена, является снижение работоспособности оборудования из-за налипания каучука в форполимеризаторе.The disadvantage of the devices used in the synthesis of trans-1,4 polyisoprene is a decrease in the equipment's operability due to the sticking of rubber in the prepolymer.

В качестве близкого аналога выбрано техническое решение по патенту RU №2444529 от 2010-07-13, МПК C08F 2/01, C08F 2/02. C08G 59/00. Устройство для направленной полимеризации содержит герметичный контейнер, внутри которого помещена смесь исходных компонентов, многосекционный нагреватель для создания градиентного температурного поля, устройство для передвижения контейнера параллельно оси многосекционного нагревателя, термопару и терморегулятор.As a close analogue, the technical solution according to patent RU No. 2444529 from 2010-07-13, IPC C08F 2/01, C08F 2/02 was selected. C08G 59/00. The device for directed polymerization contains a sealed container, inside which a mixture of the starting components is placed, a multi-section heater for creating a gradient temperature field, a device for moving the container parallel to the axis of the multi-section heater, a thermocouple and a temperature regulator.

Достоинством устройства является возможность получать полимеры, имеющие мономолекулярную структуру, обусловливающую повышенную механическую прочность и термическую стойкость полимеров.The advantage of the device is the ability to obtain polymers having a monomolecular structure, which determines the increased mechanical strength and thermal stability of the polymers.

Недостатком устройства является нерегулируемое соотношение компонентов, приводящее к неоднородности распределения катализатора в мономере и пониженную конверсию.The disadvantage of this device is an unregulated ratio of components, leading to heterogeneity of the distribution of the catalyst in the monomer and reduced conversion.

Техническим результатом заявляемого решения является разработка конструкции устройства и технологии проведения процесса синтеза диеновых каучуков в массе мономеров (в отсутствие растворителя), обеспечивающих упрощение технологического процесса (т.к. из процесса исключаются стадии отмывки, выделения и сушки каучука), снижение его энергоемкости, снижение себестоимости каучука, повышение экологической чистоты производства.The technical result of the proposed solution is to develop a device design and technology for the synthesis of diene rubbers in the mass of monomers (in the absence of solvent), which simplify the process (since the stages of washing, isolating and drying rubber are excluded from the process), reducing its energy consumption, reducing the cost of rubber, improving the environmental cleanliness of production.

Поставленная цель достигается следующим образом.The goal is achieved as follows.

Устройство для полимеризации изопрена в массе содержит герметичный контейнер, внутри которого помещены исходные компоненты, нагреватель для создания температурного поля, термопару и терморегулятор, причемThe device for the polymerization of isoprene in bulk contains an airtight container, inside which the initial components are placed, a heater to create a temperature field, a thermocouple and a temperature controller,

в контейнере в инертной среде размещены замкнутые циркуляционные контуры, состоящие из емкостей с мономером и каталитическим комплексом, трубопроводы, регуляторы давления, насосы,in a container in an inert environment placed closed circulation circuits consisting of tanks with a monomer and a catalytic complex, pipelines, pressure regulators, pumps,

в каждом отдельном контуре установлен шестеренчатый насос для циркуляции мономера и каталитического комплекса по своей цепи до достижения необходимой расчетной величины температуры, фиксируемой датчиками, размещенными перед дозатором-форсункой, каждый контур снабжен трехходовым краном для заправки и слива компонентов в емкость для хранения,in each separate circuit there is a gear pump for circulating the monomer and the catalytic complex in its circuit until the required calculated temperature is recorded by sensors placed in front of the nozzle-nozzle, each circuit is equipped with a three-way valve for refueling and draining the components into a storage tank,

каждый контур снабжен дозатором-форсункой, размещенным на трубопроводе между насосом и регулятором давления,each circuit is equipped with a metering nozzle located on the pipeline between the pump and the pressure regulator,

дозаторы-форсунки выполнены со щелевидным соплом, которое формирует факел в виде плоскости для впрыска компонентов в полимеризационную ячейку,dispenser nozzles are made with a slit-like nozzle, which forms a torch in the form of a plane for the injection of components into the polymerization cell,

оси дозаторов-форсунок размещены под углом, обеспечивающим пересечение плоскостей впрыска по прямой линии,the axis of the dispenser nozzles are placed at an angle that ensures the intersection of the injection planes in a straight line,

каждый контур снабжен контроллером с реле, обеспечивающим цикличность впрыска в соответствии с программой.each circuit is equipped with a controller with a relay, which ensures the injection cycle in accordance with the program.

На представленном чертеже Фиг. 1 - общая схема устройства,In the drawing of FIG. 1 is a general diagram of a device,

uде 1 - емкость для хранения мономера с устройством подачи и циркуляции инертного газа; ude 1 - a container for storing monomer with an inert gas supply and circulation device;

2 - емкость для хранения каталитического комплекса;2 - capacity for storage of the catalytic complex;

3 - регуляторы давления перед дозатором-форсункой;3 - pressure regulators in front of the dispenser nozzle;

4 - термопары определения текущего значения температуры мономера и каталитического комплекса в контуре;4 - thermocouples determine the current temperature of the monomer and the catalytic complex in the circuit;

5 - дозаторы-форсунки с электронным управлением для точной дозировки количества мономера и каталитического комплекса;5 - electronically controlled metering nozzles for precise dosage of the amount of monomer and catalyst complex;

6 - теплообменники для регулирования температуры мономера и каталитического комплекса;6 - heat exchangers for controlling the temperature of the monomer and the catalytic complex;

7 - ячейка для полимеризации продукта;7 - cell for the polymerization of the product;

8 - шестеренчатые насосы для обеспечения циркуляции мономера и каталитического комплекса по замкнутому контуру;8 - gear pumps to ensure the circulation of the monomer and the catalytic complex in a closed loop;

9 - соединительные шланги из полиуретана;9 - connecting hoses made of polyurethane;

10 - возвратный трехходовой кран для подачи мономера и каталитического комплекса обратно в емкость для хранения;10 - return three-way valve for feeding the monomer and catalytic complex back to the storage tank;

11 - реле;11 - relay;

12 - контроллер.12 - controller.

Сущность технического решения заключается в следующем.The essence of the technical solution is as follows.

В герметичном контейнере с сухим аргоном размещены исходные компоненты: в емкости для хранения мономера 1, в емкости для хранения каталитического комплекса 2.The initial components are placed in an airtight container with dry argon: in a container for storing monomer 1, in a container for storing catalytic complex 2.

На входном трубопроводе 9 каждой емкости установлен возвратный трехходовой кран 10 для подачи компонентов обратно в емкость для хранения.At the inlet pipe 9 of each tank there is a three-way return valve 10 for supplying the components back to the storage tank.

На выходном трубопроводе 9 каждой емкости установлен шестеренчатый насос 8 для обеспечения циркуляции компонентов по замкнутому контуру.A gear pump 8 is installed on the outlet pipe 9 of each tank to ensure the circulation of components in a closed loop.

На входном трубопроводе 9 каждой емкости установлен теплообменник 6 для регулирования температуры компонентов.A heat exchanger 6 is installed at the inlet pipe 9 of each tank to control the temperature of the components.

На входном трубопроводе 9 каждой емкости установлен регулятор давления 3 перед дозатором-форсункой 5.At the inlet pipe 9 of each tank, a pressure regulator 3 is installed in front of the dispenser-nozzle 5.

Перед дозатором-форсункой 5 установлена термопара 4 для определения текущего значения температуры компонентов в каждом контуре при подаче в полимеризационную ячейку 7.In front of the dispensing nozzle 5, a thermocouple 4 is installed to determine the current value of the temperature of the components in each circuit when supplied to the polymerization cell 7.

Перед дозатором-форсункой 5 установлено реле 11, подключенное к контроллеру 12. Устройство работает следующим образом/In front of the dispenser-nozzle 5, a relay 11 is installed, connected to the controller 12. The device operates as follows /

В предварительно очищенный и заполненный чистым и сухим аргоном циркуляционный контур заправляют поочередно в отдельные емкости 1,2, подготовленные к полимеризации мономер и каталитический комплекс. Заправку осуществляют в среде инертного газа для исключения контакта подготовленных компонентов с окружающей средой, содержащей примеси - каталитические яды. При помощи циркуляционных шестеренчатых насосов 8 мономер и каталитический комплекс из емкостей 1,2 по соединительным шлангам 9 из полиуретана подают в циркуляционные контуры, где они последовательно проходят через сами насосы 8, дозаторы-форсунки 5, регуляторы давления 3, теплообменники 6 и поступают к точке возврата в емкости 1, 2 для хранения мономера и каталитического комплекса. Перед входом в емкости 1,2 для хранения мономера и каталитического комплекса расположены трехходовые краны 10 для слива первой порции компонента, прошедшего через все технологические элементы циркуляционного контура и содержащего остаточные примеси.The circulation loop is preliminarily cleaned and filled with pure and dry argon, and they are charged alternately in separate containers 1.2 prepared for polymerization of the monomer and catalytic complex. Refueling is carried out in an inert gas environment to prevent contact of the prepared components with the environment containing impurities - catalytic poisons. With the help of circulation gear pumps 8, the monomer and the catalytic complex of tanks 1.2 are fed through polyurethane connection hoses 9 to the circulation circuits, where they pass through the pumps 8 themselves, metering nozzles 5, pressure regulators 3, heat exchangers 6 and go to the point return in tanks 1, 2 for storage of monomer and catalytic complex. Before entering the containers 1.2 for storing the monomer and the catalytic complex, three-way valves 10 are located to drain the first portion of the component that has passed through all the technological elements of the circulation circuit and contains residual impurities.

После слива первой «грязной» порции мономера и каталитического комплекса трехходовые краны 10 переключают на слив компонентов в емкости для хранения, и компоненты начинают циркулировать по замкнутому контуру. При постоянной циркуляции компонентов температуру мономера и каталитического комплекса доводят до расчетного значения при помощи теплообменников 6. Температура мономера и каталитического комплекса может варьироваться в диапазоне от -80 до +80°С. Контроль температуры мономера и каталитического комплекса в контуре осуществляют электронной термопарой 4, которая размещена в непосредственной близости от дозатора-форсунки 5, и показывает температуру компонента при подаче его в полимеризационную ячейку 7.After draining the first “dirty” portion of the monomer and the catalytic complex, the three-way valves 10 switch to drain the components in the storage tank, and the components begin to circulate in a closed loop. With constant circulation of the components, the temperature of the monomer and the catalytic complex is adjusted to the calculated value using heat exchangers 6. The temperature of the monomer and catalytic complex can vary from -80 to + 80 ° С. The temperature of the monomer and the catalytic complex in the loop is controlled by an electronic thermocouple 4, which is located in the immediate vicinity of the nozzle-nozzle 5, and shows the temperature of the component when it is fed into the polymerization cell 7.

Дозировку компонентов в полимеризационную ячейку 7 осуществляют при помощи системы дозаторы-форсунки 5 с регулируемыми параметрами распыления очень малых количеств жидкости в соотношении 100:1 - 160:1 (мономер: каталитический комплекс). Точное соотношение компонентов при их смешивании и подаче в полимеризационную ячейку (реактор) достигают при помощи модуляции ширины электрического импульса, который открывает дозаторы-форсунки 5, подающие мономер и раствор каталитического комплекса на заданные промежутки времени, и регулировкой давления в магистралях подачи мономера и каталитического комплекса. Дозаторы-форсунки 5 выполнены со щелевым соплом, обеспечивающим плоскостную форму факела впрыска.The dosage of the components in the polymerization cell 7 is carried out using a dispenser-nozzle system 5 with adjustable spray parameters of very small amounts of liquid in a ratio of 100: 1 to 160: 1 (monomer: catalytic complex). The exact ratio of the components when they are mixed and fed into the polymerization cell (reactor) is achieved by modulating the width of the electric pulse, which opens the metering nozzles 5, which feed the monomer and the solution of the catalytic complex for predetermined periods of time, and by adjusting the pressure in the supply lines of the monomer and catalytic complex . Dispensers nozzles 5 are made with a slot nozzle providing a planar shape of the injection torch.

Расположение оси форсунок под углом, обеспечивающим пересечение плоскостей факелов мономера и каталитического комплекса по прямой линии, обеспечивает их эффективное смешение и позволяет провести процесс полимеризации с большей скоростью и большей конверсией с получением продукта более высокого качества.The location of the axis of the nozzles at an angle that ensures the intersection of the planes of the torches of the monomer and the catalytic complex in a straight line, ensures their effective mixing and allows the polymerization process to be carried out with a higher speed and greater conversion to obtain a higher quality product.

После выдержки смеси компонентов в полимеризационной ячейке в течение 2 минут, ячейку с полимером подвергают вакуумированию до полного удаления мономера из полимера, после чего в ячейку под давлением впрыскивают антиоксидант в дозировке 2.0% мас. на полимер.After holding the mixture of components in the polymerization cell for 2 minutes, the cell with the polymer is subjected to vacuum until the monomer is completely removed from the polymer, after which an antioxidant is injected into the cell under pressure in a dosage of 2.0% wt. on the polymer.

После заправки полимера антиоксидантом ячейку с готовым продуктом перемещают на склад готовой продукции.After filling the polymer with an antioxidant, the cell with the finished product is moved to the finished product warehouse.

Проведенные исследования осуществлялись следующим образом. Управление процессом осуществлялось настройкой компонентов пневмоострова, которые подают сигналы на твердотельные полупроводниковые реле, а те, в свою очередь, открывают подачу рабочего напряжения 12В непосредственно на электромагнитный клапан форсунки-дозатора.The studies were carried out as follows. The process was controlled by adjusting the components of the valve terminal, which send signals to solid-state semiconductor relays, and those, in turn, open the supply of a working voltage of 12V directly to the solenoid valve of the metering nozzle.

Регулировка соотношения компонентов достигалась с точностью 100:1, объемн. (приведена в Таблице 1).The adjustment of the ratio of the components was achieved with an accuracy of 100: 1, vol. (shown in Table 1).

Регулировка соотношения мономера и каталитического комплекса осуществлялась при помощи создания необходимого давления в магистралях подачи мономера и каталитического комплекса, а также подбором длительности рабочего цикла форсунки-дозатора каталитического комплекса. При этом мономер во всех экспериментах подавался постоянным (непрерывным) потоком, а подача каталитического комплекса была равномерно распределена по всему временному промежутку подачи мономера кратковременными рабочими циклами открытия электромагнитного клапана форсунки-дозатора для подачи каталитического комплекса.The ratio of the monomer and the catalytic complex was adjusted by creating the necessary pressure in the supply lines of the monomer and the catalytic complex, as well as by selecting the duration of the working cycle of the nozzle-dispenser of the catalytic complex. In this case, the monomer in all experiments was supplied with a constant (continuous) flow, and the feed of the catalytic complex was evenly distributed over the entire time interval of the monomer supply with short-term operating cycles for opening the electromagnetic valve of the nozzle-dispenser for feeding the catalytic complex.

Пример.Example.

При непрерывной подаче мономера в течение 5 секунд подачу каталитического комплекса осуществляют периодически 50 раз с интервалами открытия клапана форсунки-дозатора каталитического комплекса равным 0,01 сек. Таким образом, при одинаковом давлении в магистралях подачи мономера и каталитического комплекса осуществлялось соотношение компонентов 100:1. При изменении давления в магистралях соотношение могло быть доведено до показателя 200:1.When the monomer is continuously fed for 5 seconds, the catalytic complex is fed 50 times periodically with the valve opening intervals of the catalytic complex nozzle-dispenser equal to 0.01 sec. Thus, at the same pressure in the supply lines of the monomer and the catalytic complex, the ratio of the components was 100: 1. When the pressure in the highways changed, the ratio could be brought up to 200: 1.

Режим подачи антиоксиданта в малообъемную ячейку после завершения процесса полимеризации был выбран непрерывным. Впрыск антиоксиданта производился из форсунки-дозатора, создающей форму факела в виде облака, что обеспечивало равномерное распределение антиоксиданта на готовый полимер. В программном обеспечении был выбран параметр, отвечающий за временной промежуток нахождения малообъемной ячейки в зоне полимеризации, и осуществлена возможность его оперативного изменения для подбора времени полимеризации (приведены в Таблице 2).The mode of supply of the antioxidant to the small cell after the completion of the polymerization process was selected continuous. The antioxidant was injected from a dispensing nozzle creating a torch shape in the form of a cloud, which ensured uniform distribution of the antioxidant to the finished polymer. In the software, a parameter was selected that is responsible for the time span of finding a low-volume cell in the polymerization zone, and it is possible to quickly change it to select the polymerization time (shown in Table 2).

В настоящее время в производстве цис-1,4-полиизопрена на Нижнекамском производственном объединении «Нижнекамскнефтехим» используется оборудование, занимающее большие производственные площади, потребляющее огромные энергетические и природные ресурсы, при этом страдает экологическая обстановка, тогда как предлагаемое техническое решение позволяет сократить перечисленные издержки, а именно из производственной технологической цепочки исключаются:Currently, the production of cis-1,4-polyisoprene at the Nizhnekamsk production association Nizhnekamskneftekhim uses equipment occupying large production areas, consuming huge energy and natural resources, while the environmental situation is suffering, while the proposed technical solution allows to reduce the above costs, namely, from the production process chain are excluded:

Металлоемкое и энергоемкое оборудование, использование большого количества водных ресурсов:Metal and energy-intensive equipment, the use of a large amount of water resources:

- узел малообъемных смесителей для смешения изопентана с изопреном;- site of small mixers for mixing isopentane with isoprene;

- узел высокоскоростных малообъемных смесителей вязкого полимеризата с раствором антиоксиданта (АО) в толуоле в метаноле для дезактивации каталитического комплекса (КК) и заправкой АО;- assembly of high-speed, low-volume viscous polymerizate mixers with a solution of antioxidant (AO) in toluene in methanol for deactivation of the catalytic complex (CC) and AO refueling;

- узел приготовления АО с приемными емкостями для толуола, метанола и АО и для их смешения для приготовления раствора АО;- AO preparation unit with receiving tanks for toluene, methanol and AO and for their mixing for the preparation of AO solution;

- ряд малообъемных смесителей полимеризата с умягченной водой для водной отмывки от остатков катализатора после гидролиза;- a number of low-volume polymerizate mixers with softened water for water washing from catalyst residues after hydrolysis;

- для приготовления антиагломератора - отделение приготовления стеарата кальция -агента, предотвращающего слипание крошки каучука на стадии водной дегазации в усреднителях;- for the preparation of the anti-agglomerator - the department for the preparation of calcium stearate, an agent that prevents the adhesion of rubber crumbs at the stage of water degassing in the averagers;

- водные дегазаторы для отгонки органики (изопентан, толуол, метанол) из каучука при температуре +100°С (пар); крошкообразователи;- water degassers for distillation of organics (isopentane, toluene, methanol) from rubber at a temperature of + 100 ° C (steam); crumb formers;

Дорогостоящее оборудование:Expensive equipment:

- концентраторы полимера, экспеллеры и экструдеры;- polymer concentrators, expellers and extruders;

- ряд отстойных и ректификационных аппаратов для разделения воды и органики и их последующей разгонки на ректификационных колоннах для возврата в технологический цикл;- a number of settling and distillation apparatuses for separating water and organics and their subsequent distillation on distillation columns to return to the technological cycle;

- ряд ректификационных колонн для испарения, очистки и отгонки мономера и изопентана, возвращаемых в процесс.- a number of distillation columns for evaporation, purification and distillation of the monomer and isopentane returned to the process.

Заявляемое решение позволяет значительно снизить капитальные затраты на оборудование и производственные площади, а также снизить текущие затраты на производство продукции и уменьшить вредное воздействие на экологию региона, где размещается производство.The claimed solution can significantly reduce capital costs for equipment and production facilities, as well as reduce current costs for production and reduce the harmful effects on the environment of the region where the production is located.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (12)

Устройство для полимеризации изопрена в массе, содержащееA device for the polymerization of isoprene in bulk, containing герметичный контейнер, внутри которого помещены исходные компоненты,a sealed container inside which the original components are placed, нагреватель для создания температурного поля,a heater to create a temperature field, термопару и терморегулятор,thermocouple and temperature controller, отличающееся тем, чтоcharacterized in that в контейнере в инертной среде размещены замкнутые циркуляционные контуры, состоящие из емкостей с мономером и каталитическим комплексом, трубопроводы, регуляторы давления, насосы,in a container in an inert environment placed closed circulation circuits consisting of tanks with a monomer and a catalytic complex, pipelines, pressure regulators, pumps, в каждом отдельном контуре установлен шестеренчатый насос для циркуляции мономера и каталитического комплекса по своей цепи до достижения необходимой расчетной величины температуры, фиксируемой датчиками, размещенными перед дозатором-форсункой,in each separate circuit there is a gear pump for circulating the monomer and the catalytic complex in its circuit until the required calculated temperature value is recorded by the sensors placed in front of the nozzle-nozzle, каждый контур снабжен трехходовым краном для заправки и слива компонентов в емкость для хранения,each circuit is equipped with a three-way valve for refueling and draining components into a storage tank, каждый контур снабжен дозатором-форсункой, размещенным на трубопроводе между насосом и регулятором давления,each circuit is equipped with a metering nozzle located on the pipeline between the pump and the pressure regulator, дозаторы-форсунки выполнены со щелевидным соплом, которое формирует факел в виде плоскости для впрыска компонентов в полимеризационную ячейку,dispenser nozzles are made with a slit-like nozzle, which forms a torch in the form of a plane for the injection of components into the polymerization cell, оси дозаторов-форсунок размещены под углом, обеспечивающим пересечение плоскостей впрыска по прямой линии,the axis of the dispenser nozzles are placed at an angle that ensures the intersection of the injection planes in a straight line, каждый контур снабжен контроллером с реле, обеспечивающим цикличность впрыска в соответствии с программой.each circuit is equipped with a controller with a relay, which ensures the injection cycle in accordance with the program.
RU2016139180U 2016-10-05 2016-10-05 DEVICE FOR POLYMERIZATION OF ISOPRENE IN MASS RU171499U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016139180U RU171499U1 (en) 2016-10-05 2016-10-05 DEVICE FOR POLYMERIZATION OF ISOPRENE IN MASS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016139180U RU171499U1 (en) 2016-10-05 2016-10-05 DEVICE FOR POLYMERIZATION OF ISOPRENE IN MASS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU171499U1 true RU171499U1 (en) 2017-06-02

Family

ID=59032816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016139180U RU171499U1 (en) 2016-10-05 2016-10-05 DEVICE FOR POLYMERIZATION OF ISOPRENE IN MASS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU171499U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2395528C1 (en) * 2006-04-11 2010-07-27 Циндао Цюйст Фантай Матириал Энджиниринг Ко., Лтд. Polyisoprene synthesis method characterised by high content of trans-1,4-links
US20140148561A1 (en) * 2010-12-29 2014-05-29 LANXESS International S.A. Reactor and method for continuous polymerization
RU2563844C1 (en) * 2014-06-27 2015-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" Method for mass polymerisation of isoprene in low-volume cells

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2395528C1 (en) * 2006-04-11 2010-07-27 Циндао Цюйст Фантай Матириал Энджиниринг Ко., Лтд. Polyisoprene synthesis method characterised by high content of trans-1,4-links
US20140148561A1 (en) * 2010-12-29 2014-05-29 LANXESS International S.A. Reactor and method for continuous polymerization
RU2563844C1 (en) * 2014-06-27 2015-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" Method for mass polymerisation of isoprene in low-volume cells

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.В.ЕЛФИМОВ, П.В.ЕЛФИМОВ, А.В.МАРКОВ. КРИТИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ РЕАКТОРОВ ДЛЯ ПРОЦЕССОВ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ В МАССЕ. ИЗВЕСТИЯ СПБГТИ(ТУ) НОМЕР 27, 2014, СТР.59-60. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2518962C2 (en) Ethylene polymerisation in high pressure reactor with improved supply of initiator
EP0873185A1 (en) A polymerization process, apparatus and polymer
CN110563870B (en) Industrial production method of synthetic rubber and industrial device for implementing method
KR20000005373A (en) Method and apparatus for product recovery of polyolefins
KR940002884B1 (en) Process for bulk polymerizing butadiene
RU171499U1 (en) DEVICE FOR POLYMERIZATION OF ISOPRENE IN MASS
RU2006131296A (en) METHOD FOR CONTINUOUS PRODUCTION OF A WATER-SOLUBLE POLYMER AND A WATER-SOLUBLE POLYMER
CN205095745U (en) Initiating agent filling pipe system and polyethylene reaction system
JP2010502786A (en) Bulk polymerization process with recirculation loop reactor
US3296168A (en) Continuous flow polymerization of vinyl acetate in emulsion
CN105283485A (en) Method for producing polymer
CN104844748A (en) Preparation method of butyl rubber
HUE025194T2 (en) Solution process for the production of ep(d)m elastomers and polymerisation reactor for use in said process.
US3883309A (en) Apparatus for the generation of gaseous formaldehyde from formaldehyde polymer
RU2563844C1 (en) Method for mass polymerisation of isoprene in low-volume cells
CN105732867B (en) rare earth isoprene rubber solution polymerization method
NO125853B (en)
Dunlop et al. Continuous polymerization in Germany
Louie et al. Optimization of batch polymerization processes—narrowing the MWD. II. Experimental study
JP2006242636A (en) Measuring and controlling method of liquid level in polymer synthesizer and device for the same
US2384277A (en) Continuous process for making rubber-like materials by polymerizing elastogenic polymerizable materials
CN103122069B (en) Telomerization-free method and device for continuously preparing polysiloxane from cyclosiloxane
CN218250117U (en) Catalyst feeding device for continuous solution polymerization
CN112279941B (en) Continuous ageing device and continuous ageing process for ternary rare earth catalyst
CN109575789B (en) Method and equipment for manufacturing water-based LEDUV photocureable coating