ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2092498
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТИЛКАУЧУКА
Имя изобретателя: Щербань Г.Т.,
Сахапов Г.З.,
Шияпов Р.Т.,
Шамсутдинов В.Г.,
Сафронова О.В.
Имя патентообладателя: Щербань Георгий Трофимович
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 02.08.1994
Использование: в производстве шин и
РТИ, в нефтехимической промышленности.
Сущность: способ получения бутилкаучука
сополимеризацией изобутилена с изопреном в
углеводородном разбавителе-хлорорганическом
соединении, например метилхлориде, в
присутствии катализатора Фриделя-Крафтса,
включающий дезактивацию катализатора,
дегазацию в две и более ступени,
стабилизацию полимера и выделение каучука
из водной дисперсии, его сушку в червячных
машинах, переработку отогнанного при
дегазации разбавителя и
незаполимеризовавшихся мономеров и
приготовление шихты, основан на том, что
процесс сополимеризации изобутилена с
изопреном проводят в смеси разбавителя с
изопентаном, содержащей (0,25-15,0) мас.%
изопентана.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области
получения синтетических каучуков,
используемых в производстве шин и РТИ, в
частности бутилкаучука, и может быть
использовано в нефтехимической
промышленности.
Известен способ получения
бутилкаучука низкотемпературной
сополимеризацией изобутилена с изопреном в
среде углеводородного разбавителя,
хлористого метила, в присутствии
катализатора Фриделя-Крафтса,
заключающийся в сополимеризации
изобутилена, содержащегося в разбавителе в
количестве 20-30% об. с изопреном, содержание
которого выдерживается в пределах 0,5 1,5% об.
при температуре от минус 90oC до минус
100oC. Конверсия мономеров достигает
(70-85)% а продолжительность цикла
полимеризации составляет 10-40 ч [1]
Недостатком способа является
незначительная продолжительность процесса,
вызванная существенным влиянием на
полимеризацию содержащихся в шихте
микропримесей, способствующих изменению
молекулярной массы, вызывающему укрупнение
частиц полимера и повышение его
адгезионных и агломерирующих свойств, а
следовательно, налипанию на стенках и
трубках реактора, завышению температуры из-за
ухудшения теплосъема и росту давления, за
которым следует прекращение процесса.
Наиболее близким к заявляемому способу по
своей технической сущности является способ
получения бутилкаучука, по которому
охлажденную до -90oC шихту,
представляющую собой смесь изобутилена,
изопрена и ректификата хлористого метила,
подают в нижнюю часть полимеризатора, где
поддерживают температуру около -100oC с
помощью испаряющегося этилена и куда
вводят раствор треххлористого алюминия в
хлористом метиле, полученную реакционную
смесь, содержащую (12-15)% полимера, (4-6)%
мономеров и хлористый метил, направляют на
водную дегазацию, проводимую под давлением
при 70oC, затем на вакуумную дегазацию,
где удаляют остатки мономеров и хлористого
метила. Дегазацию проводят в присутствии 1,5%
от массы каучука стеарата кальция и до 0,3%
антиоксиданта в виде водной суспензии.
Каучук с водой подают в концентраторы,
усредняют, отделяют каучук от воды и сушат в
червячных машинах [2]
Недостатком указанного способа является
также небольшая продолжительность
процесса полимеризации, в основном 30-50 ч,
значительные потери хлористого метила,
достигающие (35-40) кг/т бутилкаучука, а также
потери полимера, имеющие место при чистках
после каждого цикла полимеризации.
Целью изобретения является увеличение
длительности циклов полимеризации и
сокращение потерь сырья.
Указанная цель достигается тем, что в
известном способе получения бутилкаучука
сополимеризацией изобутилена с изопреном в
углеводородном разбавителе -хлорорганическом
соединении, например метилхлориде, в
присутствии катализатора Фриделя-Крафтса,
включающем дезактивацию катализатора,
дегазацию в две и более ступени,
стабилизацию полимера и выделение каучука
из водной дисперсии, его сушку в червячных
машинах, переработку отогнанного при
дегазации разбавителя и
незаполимеризовавшихся мономеров и
приготовление шихты, в разбавитель
дополнительно вводят изопентан в
количестве (0,25-15,0)% от массы смеси.
В отличие от известных способов получения
бутилкаучука проведение процесса
полимеризации изобутилена с изопреном в
смеси разбавителя - хлористого метила и
изопентана, вводимого в количестве (0,25-15,0)%
от массы инертной смеси, позволяет
увеличить длительность цикла
полимеризации и конверсию мономеров за
счет сохранения скорости теплоотвода через
металлическую стенку реактора, сократить
потери углеводородов, особенно разбавителя
и при необходимости увеличить вязкость по
Муни бутилкаучука и его непредельность.
Предлагаемый способ осуществляют
следующим образом.
Прямой и возвратный изобутилен смешивают с
осушенной возвратной
хлорметилизобутиленовой фракцией,
отогнанной при дегазации каучука, затем
вводят изопрен и изопентан. Углеводородную
шихту, содержащую (20-30)% мас. изобутилена,
(0,5-1,5)% мас. Изопрена и (68,5-79,5)% мас. смеси
хлористого метила и изопентана, содержащей
(0,25-15,0)% изопентана от массы смеси, вводят на
сополимеризацию в реактор, охлаждаемый
испаряющимся этиленом. Процесс
сополимеризации изобутилена с изопреном
проводят при температуре от минус 98oC
до минус 82oC в присутствии хлорида
алюминия, вводимого в хлористом метиле.
Суспензию полимера подают на дегазацию, где
осуществляют дезактивацию катализатора
водой, отгоняют разбавитель, изопентан и
незаполимеризовавшиеся мономеры, и
стабилизируют полимер. Углеводородный
конденсат отделяют от воды, сушат и
направляют на разделение ректификацией в
нескольких колоннах, в последней из которых
выделяют изопентан изопреновую фракцию,
также направляемую на приготовлению шихты.
Образующуюся при дегазации дисперсию
каучука в воде подают на концентрирование,
отжим от влаги и сушку в червячных машинах.
В отличие от известного способа получения
бутилкаучука введение изопентана в
реакционную массу позволяет значительно
уменьшить адгезию полимера к металлической
стенке реактора, что сохраняет скорость
теплоотвода в течение более длительного
времени полимеризации. Благодаря этому
снижается средняя температура цикла
полимеризации и увеличивается конверсия
мономеров, что также способствует
повышению вязкости по Муни каучука. Однако
уже введение изопентана более 15% от массы
хлорметила приводит к существенному
снижению выхода полимера. Изопентан могут
вводить на шихтование как с изопреном, так и
отдельно. Способ иллюстрируют следующие
примеры.
Пример 1 (по прототипу). Бутилкаучук
получают по известному способу. Шихту,
содержащую 19,5% мас. изобутилена, 2,5% мас.
изопрена и 78% мас. хлорметила, подают в
количестве 14 т/ч в реактор. Температура
шихты минус 95oC. В нижнюю часть
реактора вводят раствор хлористого
алюминия в хлористом метиле концентрацией
0,08% мас. Суспензию полимера подают на
дегазацию, полученный каучук сушат на
агрегате "Андерсон".
Основные показатели процесса:
Температура полимеризации, oC
начало цикла 98
конец цикла 84
Длительность цикла полимеризации, ч 53
Дозировка катализатора, от массы мономеров
0,05
Средняя конверсия мономеров (изобутилена),
80,0
Выработка каучука, т/ч 2,30
Вязкость каучука по Муни, МБ-1-8-125 52 ±
5
Непредельность, мол 1,6 ± 0,2
Предел прочности при разрыве, МПа 19,8
Относительное удлинение, 610
Содержание стеарата кальция в каучуке, мас
1,2
Содержание ионола в каучуке, 0,85
Расход изобутилена, кг/т каучука 1030
Расход хлористого метила, кг/т каучука 30
Расход изопрена, кг/т каучука 32
Примеры 2-6. Бутилкаучук получают по
предлагаемому способу. В шихту вводят
заданное количество изопентана. Объем
лабораторного реактора 50 мл. Длительность
цикла полимеризации 15 мин. Температура
полимеризации изменялась от минус 98oC
до минус 92oC. Концентрация изобутилена
в шихте 22% мас. изопрена 0,9% мас. Концентрация
катализатора (хлористого алюминия) в
растворе хлористого метила составляла 0,15%
мас. Дозировка катализатора 0,1% от массы
мономеров.
Основные показатели процесса представлены
в таблице.
Пример 7. Бутилкаучук получают по
предлагаемому способу в промышленном
реакторе. Состав шихты, мас: изобутилена 19,5;
изопрена 2,5, хлористого метила 75,0,
изопентана 3,0. Нагрузка по шихте 14,3 т/ч.
Температура шихты минус 95oC.
Концентрация хлористого алюминия в
хлористом метиле 0,08% мас. Полученную
суспензию полимера дегазируют и сушат
каучук на агрегате "Андерсон".
Основные показатели процесса:
Температура полимеризации, oC
начало цикла 98
конец цикла 84
Длительность цикла полимеризации, ч 78
Средняя конверсия мономеров (изобутилена),
82,5
Выработка каучука, т/ч 2,43
Вязкость каучука по Муни МБ-1-8-125 52±3
Непредельность, мол. 1,65
Предел прочности при разрыве, МПа 2067
Относительное удлинение, 615
Содержание стеарата кальция в каучуке, мас
1,20
Содержание ионола в каучуке, мас 0,87
Расход изобутилена, кг/т каучука 1028
Расход хлористого метила, кг/т каучука 18,0
Расход изопрена, кг/т каучука 30,0
Расход изопентана, кг/т каучука 2,0
Пример 8. Бутилкаучук получают по
предлагаемому способу аналогично примеру 7.
Содержание изопентана в смеси 7,5% мас.
Длительность цикла полимеризации достигла
120 ч. Конверсия мономеров (средняя за цикл)
82,7% Каучук соответствовал всем требованиям
ТУ.
Как видно из примеров, внедрение
предлагаемого способа получения
бутилкаучука позволяет существенно
увеличить продолжительность циклов
полимеризации, увеличить выход полимера и
снизить затраты на производство.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения бутилкаучука
сополимеризацией изобутилена с изопреном в
углеводородном разбавителе,
хлорорганическом соединении, например
метилхлориде, в присутствии катализатора
Фриделя Крафтса, включающий дезактивацию
катализатора, дегазацию в две и более
ступени, стабилизацию полимера и выделение
каучука из водной дисперсии, его сушку в
червячных машинах, переработку отогнанного
при дегазации разбавителя и
незаполимеризовавшихся мономеров и
приготовление шихты, отличающийся тем, что
процесс сополимеризации изобутилена с
изопреном проводят в смеси разбавителя с
изопентаном, содержащей 0,25 15,0 мас.
изопентана.
Версия для печати
вверх
|