RU2617411C1 - Устройство для полимеризации изопрена в массе - Google Patents
Устройство для полимеризации изопрена в массе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617411C1 RU2617411C1 RU2016100511A RU2016100511A RU2617411C1 RU 2617411 C1 RU2617411 C1 RU 2617411C1 RU 2016100511 A RU2016100511 A RU 2016100511A RU 2016100511 A RU2016100511 A RU 2016100511A RU 2617411 C1 RU2617411 C1 RU 2617411C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymerization
- height
- reaction mixture
- isoprene
- cells
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F136/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
- C08F136/02—Homopolymers 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
- C08F136/04—Homopolymers 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
- C08F136/08—Isoprene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/01—Processes of polymerisation characterised by special features of the polymerisation apparatus used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/02—Polymerisation in bulk
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству синтетических каучуков. Описано устройство для полимеризации изопрена в массе в неподвижном слое реакционной смеси в виде малообъемных ячеек. Ячейки выполнены в теле охлаждаемой технологической платформы. Ячейки имеют форму цилиндра большого диаметра и малой высоты. Высота слоя реакционной смеси в ячейке не превышает 3 мм. Технический результат - получение продукта с более высокими качественными показателями. 1 ил., 2 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к производству синтетических каучуков.
В настоящее время основным методом получения диеновых каучуков является полимеризация в растворе. Между тем несомненными преимуществами обладает полимеризация в массе (блочная полимеризация), при реализации которой достигается максимальная концентрация мономера, т.е. максимальная скорость процесса, и зачастую максимальная степень полимеризации. Кроме того, в силу отсутствия разбавителей при полимеризации в массе обеспечивается максимальная чистота готового продукта и исключается необходимость в аппаратуре для их рецикла. Поскольку следующие за растворной полимеризацией процессы и их аппаратурное оформление составляют 80% металлоемкости и 70% энергоемкости всей технологической цепочки, очевидно, что полимеризация в массе принципиально представляет собой наиболее экономичную технологию.
Тем не менее полимеризация изопрена в массе до сих пор расценивается как бесперспективная технология. К причинам такого состояния вопроса относят очень высокие значения вязкости реакционной среды, исключающие применение перемешивающих устройств, а также затрудненный в условиях очень высокой скорости протекающей экзотермической реакции теплоотвод из объема аппарата.
Известны способ и устройство для получения изопреновых полимеров и сополимеров в отсутствие (или практически в отсутствие) растворителей (см. Патент США 4696984, 1987). В качестве устройства для осуществления процесса полимеризации изопрена в массе в этом литературном источнике сообщается об использовании традиционных реакторов с мешалками - при умеренных значениях конверсии (50-60%). Для достижения более высокой конверсии рекомендуется использовать экструдеры с самоочищающимися мешалками (шнеками). При этом конкретные значения конверсии и вязкости среды в патенте не приводятся. Между тем известно, что применение каких-либо перемешивающих устройств возможно лишь до значений вязкости среды, не превышающих 103 Па⋅с. При конверсии 60-70% вязкость реакционной смеси синтезируемого полиизопрена составляет величину по крайней мере на порядок выше.
Известен способ синтеза полиизопрена, характеризующийся высоким уровнем содержания транс-1,4-звеньев, и устройство для его осуществления (см. патент CN 200610043556.4, RU 2395528, МПК C08F 136/08). В описании этого изобретения сообщается об использовании большого объема мономера, при котором невозможно обеспечить необходимый теплоотвод из зоны реакции. В результате недостаточного теплоотвода рост температуры приобретает неконтролируемый характер, а готовый продукт получается некондиционным по качеству. Устройство для осуществления процесса полимеризации представляет собой реактор с мешалкой в виде ленточной винтовой лопасти. При конверсиях выше 60% данный аппарат становится неработоспособным из-за резкого возрастания вязкости среды.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для осуществления каталитического процесса полимеризации изопрена в массе в неподвижном слое реакционной смеси в виде малообъемных ячеек полусферической формы, выполненных в теле охлаждаемой технологической платформы, в частности на конвейерной ленте (см. Патент RU №2563844, МПК C08F 136/08, C08F 136/04). Недостатком данного устройства является неоднородность свойств синтезируемого полимера, проявляющая себя уже при полимеризации в ячейках малого размера. В частности, установлено [Елфимов В.В., Юленец Ю.П., Марков А.В. и др. Математическая модель процесса полимеризации изопрена в массе // Каучук и резина, 2015. - №4. - С. 38-41], что даже в ячейке радиусом rо=10 мм условия полимеризации изопрена в массе существенно отличаются от изотермических, в результате чего конечный продукт получается разнородным по качеству, а время процесса завышенным. Кроме того, при превышении значения rо=10 мм температура реакционной смеси во всех тепловых режимах, т.е. при любых значениях температуры стенки ячейки Tст, оказывается выше максимально допустимой (, где ). Это отрицательно сказывается на свойствах синтезируемого полиизопрена, так как полимеризация диенов весьма чувствительна к повышенным температурам.
В силу указанных причин при сопоставлении показателей работы заявляемого устройства с устройством-прототипом характерный размер (радиус ячейки) полусферической формы выбран равным 10 мм.
Технический результат от использования заявляемого устройства заключается в получении конечного продукта с более высокими качественными показателями.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для осуществления каталитического процесса полимеризации изопрена в массе в неподвижном слое реакционной смеси в виде малообъемных ячеек, выполненных в теле охлаждаемой технологической платформы, ячейки имеют форму цилиндра большого диаметра и малой высоты, а высота слоя реакционной смеси в ячейке не превышает 3 мм.
Внутри охлаждаемой проточной водой технологической платформы 1 выполнены углубления (ячейки) цилиндрической формы. Диаметр ячеек D значительно превышает их высоту (глубину). Высота h слоя реакционной смеси в ячейке (позиция 2 на Фиг. 1) не превышает 3 мм.
Пример 1. Проводили полимеризацию изопрена ([М]о=10 моль/л) в массе в присутствии каталитической системы на основе бис-(2-этилгексил) фосфата неодима ([Nd]=2⋅10-4 моль/л) в ячейке полусферической формы и в ячейке цилиндрической формы большого диаметра и малой высоты, выполненных в теле технологической платформы. Тепловые режимы реакторов (ячеек) обеспечивались регулированием температуры воды, прокачиваемой через «рубашку» технологической платформы. Показатели процесса полимеризации сведены в таблицу 1.
В таблице 1 обозначено: Tст - температура стенки ячейки; Tmax - максимальная температура реакционной смеси; T - локальная температура реакционной смеси; τ - текущее время; Uср - средняя конверсия (степень превращения мономера в полимер: , где [М]о, [М] - соответственно начальная и текущая концентрации изопрена в реакционной смеси); - средняя по высоте слоя за время полимеризации температура; x - текущая по высоте слоя координата; h - высота слоя в ячейке; Mn, Mw - соответственно среднечисленная и среднемассовая молекулярная масса полиизопрена; [η] - характеристическая вязкость раствора полиизопрена в толуоле.
Сравнительная таблица показателей процесса полимеризации изопрена в массе в устройствах различной конструкции
Из данных таблицы 1 следует, что применение заявляемого устройства по сравнению с устройством-прототипом обеспечивает более высокие качественные характеристики полимера, достигаемые в том числе при одинаковых максимальных температурах полимеризации (Tmax=100°C). Синтезированный полиизопрен отличается более высокой 1,4-цис-специфичностью. Достигнутый эффект обусловлен реализацией в заявляемом устройстве более близких к изотермическим условий полимеризации, обеспечивающих дополнительно сокращение временной продолжительности процесса. Так, время полимеризации изопрена до конверсии 90% в ячейке полусферической формы даже при большей максимальной температуре (Tmax=130°C) значительно превышает время полимеризации в ячейке заявляемой конструкции при Tmax=100°C.
Оптимальное значение высоты слоя реакционной смеси (h=3 мм) в заявляемом устройстве установлено следующим образом.
Пример 2. Проводили полимеризацию изопрена ([М]о=10 моль/л) в массе в присутствии каталитической системы на основе бис-(2-этилгексил) фосфата неодима ([Nd]=2⋅10-4 моль/л) в ячейке цилиндрической формы диаметром 0,3 м, выполненной в теле охлаждаемой проточной водой технологической платформы при различных значениях высоты слоя реакционной смеси. Сравнительные показатели процесса при Tmax=100°C и конверсии мономера Ucp=0,9 сведены в таблицу 2.
Как и следовало ожидать, наиболее близкие к изотермическим условия полимеризации и соответственно наибольшая равномерность свойств синтезируемого полиизопрена обеспечиваются при минимальной высоте слоя h=2 мм. Однако относительная производительность устройства оказывается максимальной при высоте слоя h=3 мм, которое является оптимальным.
Относительная производительность устройства определялась следующим образом: , где h - высота слоя; τо - время полимеризации при минимальной высоте слоя (h=hо=2 мм); τ - время полимеризации при высоте слоя h; Gh - производительность устройства при высоте слоя h; Gо - производительность устройства при минимальной высоте слоя (hо=2 мм).
Полиизопрен, полученный полимеризацией изопрена в массе в реакторе заявляемой конструкции при высоте слоя смеси 3 мм, отличается высокими техническими показателями - таблица 1. Таким образом, в рассматриваемом случае показатель изотермичности (R=0,77) обеспечивает одновременно максимальную производительность оборудования и высокое качество продукции.
Claims (1)
- Устройство для осуществления каталитического процесса полимеризации изопрена в массе в неподвижном слое реакционной смеси в виде малообъемных ячеек, выполненных в теле охлаждаемой технологической платформы, отличающееся тем, что ячейки имеют форму цилиндра большого диаметра и малой высоты, а высота слоя реакционной смеси в ячейке не превышает 3 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100511A RU2617411C1 (ru) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Устройство для полимеризации изопрена в массе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100511A RU2617411C1 (ru) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Устройство для полимеризации изопрена в массе |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2617411C1 true RU2617411C1 (ru) | 2017-04-25 |
Family
ID=58643108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016100511A RU2617411C1 (ru) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Устройство для полимеризации изопрена в массе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2617411C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN85102250A (zh) * | 1985-04-01 | 1987-01-17 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 异戊二烯在稀土催化剂作用下的本体聚合 |
US4696984A (en) * | 1985-06-05 | 1987-09-29 | Enichem Elastomeri, S.P.A. | Isoprene polymerization process |
RU2395528C1 (ru) * | 2006-04-11 | 2010-07-27 | Циндао Цюйст Фантай Матириал Энджиниринг Ко., Лтд. | Способ синтеза полиизопрена, характеризующегося высоким уровнем содержания транс-1,4-звеньев |
RU2563844C1 (ru) * | 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" | Способ полимеризации изопрена в массе в малообъёмных ячейках |
-
2016
- 2016-01-11 RU RU2016100511A patent/RU2617411C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN85102250A (zh) * | 1985-04-01 | 1987-01-17 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 异戊二烯在稀土催化剂作用下的本体聚合 |
US4696984A (en) * | 1985-06-05 | 1987-09-29 | Enichem Elastomeri, S.P.A. | Isoprene polymerization process |
RU2395528C1 (ru) * | 2006-04-11 | 2010-07-27 | Циндао Цюйст Фантай Матириал Энджиниринг Ко., Лтд. | Способ синтеза полиизопрена, характеризующегося высоким уровнем содержания транс-1,4-звеньев |
RU2563844C1 (ru) * | 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" | Способ полимеризации изопрена в массе в малообъёмных ячейках |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR890004068B1 (ko) | 부타디엔을 중합 또는 공중합하는 개량된 제조방법 | |
EP3434703A1 (en) | Method for industrial production of trans-butadiene-isoprene copolymer rubber and apparatus therefor | |
CN110563870B (zh) | 一种合成橡胶工业化生产方法及实施该方法的工业装置 | |
KR101946482B1 (ko) | 폴리부타디엔의 제조 장치 | |
CN1008822B (zh) | 丁二烯聚合和共聚的改进方法 | |
TW200720294A (en) | Polymerization process | |
BRPI0911164B1 (pt) | Método para polimerização em bloco | |
CN103665217B (zh) | 一种连续聚合方法 | |
JP2628993B2 (ja) | ブタジエンの塊状重合法 | |
CN110573564B (zh) | 制备卤化异丁烯-异戊二烯橡胶的工艺 | |
CN105085755A (zh) | 一种制备聚异戊二烯的方法 | |
RU2617411C1 (ru) | Устройство для полимеризации изопрена в массе | |
RU2494116C1 (ru) | Способ получения бутадиеновых каучуков | |
JP6701763B2 (ja) | ビニル・シス−ポリブタジエンゴム及びその製造方法 | |
CN107686536B (zh) | 反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶的工业生产方法及实施该方法的装置 | |
RU2576004C2 (ru) | Способ получения антитурбулентной присадки к органическим средам для снижения гидродинамического сопротивления при их транспортировке | |
CN107474174B (zh) | 一种生产顺丁橡胶的方法 | |
JP6790367B2 (ja) | ビニル・シス−ポリブタジエンゴム及びその製造方法 | |
US2776295A (en) | Synthetic rubber paste latices | |
JP5785191B2 (ja) | 無害な溶媒における高cisポリブタジエンゴムおよびこれの調製方法 | |
Markina et al. | Production of butyl rubber by suspension polymerisation using a modified catalytic system | |
RU2440371C2 (ru) | Способ получения цис-1,4-полибутадиена | |
CN104877048B (zh) | 一种单体恒速滴加的本体聚合方法 | |
JP2017132959A (ja) | ゴム組成物及びタイヤ | |
CN112424236B (zh) | 用来产生聚合物的反应设置和程序 |