RU2643704C1

RU2643704C1 - Method of controlling the polycondensation stage in production of alkyd varnishes

Info

Publication number: RU2643704C1
Application number: RU2016150250A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Дубовик; Сергей Антонович Дубовик; Евгений Иванович Козлов; Александр Николаевич Коробейников; Иво Василев Иванов; Дарья Сергеевна Матяс
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Спецлак" (ООО "Спецлак")
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2018-02-05

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: it is used to control the polycondensation stage in production of alkyd varnishes. Essence of invention consists in that the method includes heating the working mixture to a temperature of 240–245 °C, control of the polycondensation stage is carried out by continuously measuring the electrical resistance of the reaction mixture in the heating process by passing through it an electric current using built into process pipeline electrodes, when a predetermined value of the electrical resistance corresponding to a given viscosity value, heating of the reaction mass is being stopped, cooling is being turned on and the process stops.

EFFECT: technical result is that the method allows to refuse the selection of intermediate samples and intermediate analyzes, time-consuming and energy-consuming, make the control comfortable and safe, allows to monitor the moment of completion of the polycondensation stage, which increases the safety of the process, allows to get a quality product and helps save electricity.

1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области измерения электропроводности жидких сред и может быть использовано в химической, лакокрасочной и др. отраслях промышленности, в частности, для контроля протекания стадии поликонденсации в процессе производства алкидных лаков.The present invention relates to the field of measuring the electrical conductivity of liquid media and can be used in chemical, paint and varnish and other industries, in particular, to control the progress of the polycondensation stage in the production of alkyd varnishes.

Из уровня техники известны публикации исследований электропроводности различных материалов.The prior art publication of studies of the electrical conductivity of various materials.

«Измерения в промышленности»: справ., изд. в 3-х кн. Кн. 3. Способы измерения и аппаратура. (Пер. с нем. под ред. Профоса П.М., Металлургия. 1990 г. стр. 169-171), а.с. РФ №1664030 А1 кл. G01R 27/26, 1989 г., «Способ определения удельной электропроводности жидкости». Известны устройства для измерения электропроводности и электрического сопротивления жидких сред: пат. РФ №2490651 С2, кл. G01R 27/00, 2011 г., «Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости»; пат. РФ №2491538 С1, кл. G01N 27/06, 2012 г., «Контактный датчик удельной электрической проводимости жидкости»; а.с. СССР №1221569 кл. G01N 27/02 1986 г. «Устройство для измерения электропроводности водных растворов», а.с. СССР №2105317 кл. G01R 27/22, G01N 27/02, 18.09.1992 г. «Устройство для измерения удельного электрического сопротивления жидких сред».“Measurements in Industry”: Ref., Ed. in 3 kn. Prince 3. Measurement methods and equipment. (Translated from German under the editorship of Profos P.M., Metallurgy. 1990 p. 169-171), A.S. RF №1664030 A1 class G01R 27/26, 1989, "Method for determining the electrical conductivity of a liquid." Known devices for measuring electrical conductivity and electrical resistance of liquid media: US Pat. RF №2490651 C2, cl. G01R 27/00, 2011, “Cell for measuring the electrical conductivity of a liquid”; US Pat. RF №2491538 C1, cl. G01N 27/06, 2012, “Contact sensor for electrical conductivity of a liquid”; A.S. USSR No. 1221569 class G01N 27/02 1986 "Device for measuring the electrical conductivity of aqueous solutions", and.with. USSR No. 2105317 class. G01R 27/22, G01N 27/02, 09/18/1992, "Device for measuring the electrical resistivity of liquid media."

Известно достаточно много устройств для измерения электропроводности, но применение свойств электропроводности в промышленности выявлено мало. Известен, например, «Способ измерения уровня электропроводной жидкости», а.с. СССР №520943, кл. G01F 23/24, 1972 г.A lot of devices are known for measuring electrical conductivity, but the application of the properties of electrical conductivity in industry has been identified little. Known, for example, "Method of measuring the level of conductive fluid", and.with. USSR No. 520943, class G01F 23/24, 1972

Представляет интерес «Способ контроля протекания реакции переэтерификации в процессе производства алкидных лаков», пат. РФ №2601916, кл. G05D 27/02, в котором контроль за ходом реакции осуществляется посредством непрерывного измерения текущих величин электропроводности реакционной смеси путем пропускания через реакционную смесь электрического тока с помощью встроенных в технологический трубопровод электродов. В процессе протекания реакции переэтерификации электропроводность реакционной смеси изменяется от нуля до постоянного максимального значения, что служит показателем окончания химической реакции. Этот патент принят нами за прототип.Of interest is the "Method for monitoring the progress of the transesterification reaction in the production of alkyd varnishes", US Pat. RF №2601916, class G05D 27/02, in which the progress of the reaction is monitored by continuously measuring the current conductivity of the reaction mixture by passing electric current through the reaction mixture using electrodes built into the process pipe. During the course of the transesterification reaction, the electrical conductivity of the reaction mixture changes from zero to a constant maximum value, which serves as an indicator of the end of a chemical reaction. This patent is accepted by us for the prototype.

Задачей, стоящей перед изобретением, является создание безопасного, быстродействующего, энергомалозатратного способа контроля протекания стадии поликонденсации в процессе производства алкидных лаков.The challenge facing the invention is the creation of a safe, fast, energy-efficient way to control the progress of the polycondensation stage in the production of alkyd varnishes.

В ходе патентного поиска не удалось обнаружить патентов, содержащих описание контроля за ходом протекания стадии поликонденсации в процессе производства алкидных лаков.During the patent search, it was not possible to find patents containing a description of the control over the course of the polycondensation stage during the production of alkyd varnishes.

Сущностью предлагаемого изобретения является то, что в процессе образования новых химических веществ применяют измерение электрического сопротивления реакционной массы. Известно, что различные жидкости имеют разное электрическое сопротивление. Так, например, масла минеральные и растительные не проводят электрический ток, имеют очень высокое электрическое сопротивление, являются изоляторами, а растворы солей натрия или калия в воде или раствор серной кислоты в воде очень хорошо проводят электрический ток.The essence of the invention is that in the process of formation of new chemicals used to measure the electrical resistance of the reaction mass. It is known that different liquids have different electrical resistance. So, for example, mineral and vegetable oils do not conduct electric current, have a very high electrical resistance, are insulators, and solutions of sodium or potassium salts in water or a solution of sulfuric acid in water conduct electric current very well.

Измерения показали, что по ходу протекания стадии поликонденсации сопротивление реакционной массы увеличивается от минимального значения до очень больших величин.Measurements showed that, during the course of the polycondensation stage, the resistance of the reaction mass increases from a minimum value to very large values.

Это явление положено в основу заявки способа контроля протекания стадии поликонденсации в процессе производства алкидных лаков.This phenomenon is the basis for the application of a method for controlling the progress of the polycondensation stage in the production of alkyd varnishes.

В настоящее время в соответствии с «Технологическим регламентом производства алкидных полуфабрикатных лаков марок ПФ-060, ПФ-053, ГФ-046», ТУ 2311-018-73230535-2013, ТР-1-001-2013, процесс стадии поликонденсации проводится следующим образом: после завершения стадии переэтерификации реакционную массу охлаждают до температуры 180-200°С, прекращают циркуляцию реакционной массы и производят загрузку рецептурного количества фталевого и малеинового ангидридов. Температура в реакторе падает до 150-160°С. Включают обогрев реактора и нагревают реакционную массу до температуры 190-195°С. Включают циркуляцию и продолжают нагревать реакционную массу в реакторе до достижения температуры 240-245°С со скоростью нагрева 15-20°С/ч. Выдерживают реакционную массу при данной температуре до завершения процесса поликонденсации. Для контроля первую пробу берут через 1 час выдержки, далее через каждые 0,5 часа. Характерной особенностью процесса поликонденсации является то, что в процессе реакции вязкость нарастает лавинообразно, и если реакцию не остановить, то значение вязкости может увеличиваться до бесконечности. Поэтому процесс останавливают при достижении условного заданного значения. Процесс поликонденсации считается законченным при достижении условной вязкости полученного продукта 50-60 с (при 20°С в 53% растворе нефраса).Currently, in accordance with the "Technological regulations for the production of semi-finished alkyd varnishes PF-060, PF-053, GF-046", TU 2311-018-73230535-2013, TR-1-001-2013, the process of the polycondensation stage is carried out as follows : after completion of the transesterification step, the reaction mass is cooled to a temperature of 180-200 ° C, the circulation of the reaction mass is stopped and the prescription amount of phthalic and maleic anhydrides is charged. The temperature in the reactor drops to 150-160 ° C. Turn on the heating of the reactor and heat the reaction mass to a temperature of 190-195 ° C. Turn on the circulation and continue to heat the reaction mass in the reactor until a temperature of 240-245 ° C is reached with a heating rate of 15-20 ° C / h. Maintain the reaction mass at this temperature until the completion of the polycondensation process. For control, the first sample is taken after 1 hour of exposure, then every 0.5 hours. A characteristic feature of the polycondensation process is that during the reaction, the viscosity increases in an avalanche-like manner, and if the reaction is not stopped, the viscosity can increase to infinity. Therefore, the process is stopped when the conditional set value is reached. The polycondensation process is considered complete when the conditional viscosity of the obtained product reaches 50-60 s (at 20 ° C in a 53% solution of nefras).

Недостатками существующего способа контроля за ходом процесса поликонденсации является необходимость частого отбора проб, что само по себе достаточно опасно, поскольку температура проб равна 240-245°С, а также больших затрат времени и энергии на охлаждение проб до температуры 20°С.The disadvantages of the existing method for monitoring the progress of the polycondensation process is the need for frequent sampling, which in itself is quite dangerous, since the temperature of the samples is 240-245 ° C, as well as the high cost of time and energy for cooling the samples to a temperature of 20 ° C.

Поставленная задача решается за счет непрерывного измерения электрического сопротивления реакционной массы, в процессе ее нагрева, путем пропускания через нее электрического тока с помощью встроенных в технологический трубопровод электродов.The problem is solved by continuously measuring the electrical resistance of the reaction mass, during its heating, by passing electric current through it using the electrodes built into the process pipe.

Для измерений применялся измерительный мост со стержневыми стальными электродами диаметром 5 мм, погруженными в реакционную массу, постоянное напряжение равно 24 В.For measurements, a measuring bridge was used with rod steel electrodes with a diameter of 5 mm immersed in the reaction mass, a constant voltage of 24 V.

Опытным путем установлено, что каждому значению вязкости реакционной массы соответствует определенное значение электрического сопротивления.It has been experimentally established that each value of the viscosity of the reaction mass corresponds to a certain value of electrical resistance.

При проведении процесса поликонденсации разных алкидных лаков (например - лак ПФ-53, лак ПФ-60 и др.), величина электрического сопротивления корреллируется, исходя из экспериментальных данных.During the polycondensation process of various alkyd varnishes (for example, varnish PF-53, varnish PF-60, etc.), the value of electrical resistance is correlated based on experimental data.

При достижении заданной величины электрического сопротивления, соответствующего заданному значению вязкости реакционной массы, нагрев реакционной массы прекращается, включается охлаждение и процесс останавливается.Upon reaching a predetermined value of electrical resistance corresponding to a given value of the viscosity of the reaction mass, the heating of the reaction mass ceases, cooling is turned on and the process stops.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется графическим изображением (Фиг.), где показана зависимость электрического сопротивления реакционной массы от времени протекания стадии поликонденсации.The present invention is illustrated in a graphic image (Fig.), Which shows the dependence of the electrical resistance of the reaction mass on the time of the polycondensation stage.

Технический результат от использования предложенного способа контроля стадии поликонденсации непрерывным измерением электрического сопротивления реакционной массы заключается в том, что способ позволяет отказаться от отбора промежуточных проб и выполнения промежуточных анализов, затратных по времени и энергии, сделать контроль комфортным и безопасным, позволяет отслеживать момент завершения стадии поликонденсации, что повышает безопасность ведения процесса, позволяет получить гарантировано качественный продукт и способствует экономии электроэнергии.The technical result from the use of the proposed method for monitoring the polycondensation stage by continuous measurement of the electrical resistance of the reaction mass is that the method allows you to refuse to take intermediate samples and perform intermediate analyzes that are time and energy consuming, make the control comfortable and safe, allows you to track the moment the polycondensation stage is completed , which increases the safety of the process, allows you to get a guaranteed quality product and contributes to energy savings.

Таким образом, поставленная задача решена.Thus, the task is solved.

Claims

A method for monitoring the progress of the polycondensation stage in the production of alkyd varnishes, including heating the reaction mixture to a temperature of 240-245 ° C, characterized in that the reaction is monitored by continuously measuring the current values of the electrical resistance of the reaction mixture by measuring bridge by passing electric current through it with with the help of electrodes integrated in the technological pipeline, while achieving a given value of the electrical resistance of the reaction mass, corresponding to a given value of the viscosity of the reaction mixture, heating stops, cooling is turned on, the process is considered complete.