ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРЕНОВОГО КАУЧУКА

Предложение относится к технологии получения синтетического изопренового каучука, который может быть использован при изготовлении резинотехнических изделий.
В настоящее время известны процессы и технические средства для получения изопренового каучука, из которых наиболее представительными являются технические средства, содержащие агрегаты для обработки и приготовления композиционных масс (шихты), полимеризации и отделения продукта (изопренового каучука) /RU 2102804, 1995; RU 55929, 2006; RU 2091400, 1979/.
Существенными и очевидными недостатками таких технических агрегатов является ограниченная техническая схема устройств, включенных в процесс получения каучука, что отражается на незначительной производительности, органиченном перечне полезных свойств и недостаточном качестве получаемого каучука в соответствии с предъявляемыми к этому продукту (сырью) современными требованиями.
Наиболее близким техническим средством является технический комплекс для получения изопренового каучука, содержащий реактор, агрегат для приготовления каталитической системы, бункеры и контейнеры с исходными материалами (компонентами), устройство регулирования температуры, магистрали подачи компонентов и емкость приема готового продукта (изопренового каучука), /RU 2141382, 1998/.
Существенным недостатком этого технического комплекса является недостаточное техническое оснащение по требуемой современной номенклатуре устройств, агрератов и узлов для высокоэффективной работы этого комплекса, требующего наличия дополнительного хладо-агента и установки для охлаждения композиционной массы, работающей при низких температурах (-20°С÷-55°С), что приводит к получению материала с коэффициентом поликонденсации 7-8 и широкому молекулярно-массовому распределению, снижающих, в конечном
итоге, физико-механические показатели каучука по морозо-тепловыносливости, сопротивлению истиранию, раздиру и трещинообразованию.
Технической задачей и техническим результатом данного предложения является повышение технологических характеристик комплекса для получения изопренового каучука: увеличение производительности, сокращение времени на подготовительную обработку исходных компонентов и композиционной системы; снижение удельных энергетических затрат; получение каучука, обладающего повышенными характеристиками: по сопротивлению раздиру, образованию трещин, по динамическим показателям в составе изделий с данным каучуком.
Это в разработанном техническом комплексе для получения изопренового каучука достигается за счет того, что комплекс содержит реактор, агрегат для приготовления каталитической системы, бункеры и контейнеры с исходными компонентами, устройство регулирования температуры, магистрали подачи компонентов и емкость приема готового продукта (изопренового каучука), и снабженного, при этом, несколькими, не менее трех, дополнительными реакторами для проведения этапов (стадий) полимеризации, имеющих рабочие камеры, оснащенные узлами подачи смесей, рабочие камеры также оснащены механическими и физическими инициаторами процесса полимеризации и поликонденсации и пневмогидравлическими фильтрами, рабочие камеры реакторов соединены между собой посредством трубопроводов и насосов, в трубопроводы введены детекторы, соединенные с прибором обработки физико-механических данных смеси и получаемого каучука.
В комплексе в качестве физических инициаторов используют излучатели магнитострикционного типа. А в качестве прибора обработки данных используют жидкостный хроматограф с ультразвуковым и ультрафиолетовым детекторами.
На прилагаемом чертеже показана принципиальная техническая конструктивная схема данного комплекса для получения изопренового каучука. Технический комплекс содержит реактор I, агрегат 2 для приготовления каталитической системы (из компонентов), устройство 3 для регулирования температуры композиционной системы, бункеры
4 и контейнеры 5 с исходными компонентами; магистрали 6 для подачи компонентов (на чертеже все магистрали поз.6 не отмечены ввиду их очевидности и для устранения многочисленных поз.6). Комплекс имеет емкость 7 в виде контейнера для приема готового продукта (изопренового каучука). Для более тщательного процесса и гарантии высокого качества продукта комплекс снабжен несколькими реакторами: 8, 9 и 10 (не менее трех), имеющих рабочие камеры II, что дает полную гарантию высокого продукта по химическому составу и физико-механическим характеристикам. Реакторы и их рабочие камеры оснащены техническими узлами 12 подготовки смесей компонентов из дополнительных бункеров 13, 14 и контейнеров 15, 16. Рабочие камеры оснащены инициаторами процесса полимеризации: механическими шнековыми валами 17 и инициаторами магнитострикционного типа 18 для физического инициирования процесса (излучаемыми полями); полости камер сообщены с пневмогидравлическими фильтрами 19. Рабочие камеры реакторов соединены между собой трубопроводами 20 и насосами 21, врезанными в эти трубопроводы, при этом реакторы расположены и соединены между собой последовательно-каскадно (как это показано на чертеже) для учета перепада давления и возможности перетекания масс методом сифона.
Контроль состава и качества композиционных систем и готового продукта ведут с помощью детекторов 22 ультразвукового и ультрафиолетового типа, введенных в трубопроводы 20 и соединенных с прибором 23 - жидкостным хроматографом (двухдетекторным ЖХТ).
Дозировка композиций ведется дозаторами 24, а компонентов-дозаторами 25 для каждого отдельного компонента системы.
Работа технического комплекса осуществляется следующим образом. Контейнеры 13, 14, бункеры 15, 16 заполняют исходными компонентами, в том числе - 4 и 5. В качестве исходных компонентов берут: изопрен, изопентан; каталитическую систему готовят из компонентов: толуол, сольват хлорида неодима, изопропиловый спирт, алюминийорганическое соединение (ТИБА) и алкилалюминийгалогенид. Смесь подают в реактор I, воздействуя инициаторами 17 и 18, обрабатывают при
температуре 15-20°С до достижения конверсии изопрена около 7%.
Далее, из реактора I композиционную систему (массу) подают в реактор 8, контролируя при этом характеристики массы с помощью детекторов 22 и прибора 23; обработку смеси ведут при добавлении компонентов из узла 12, температуру смеси выдерживают около 50°С, смесь далее подают в реактор 9, избыточные парогазовые фазы отводят на фильтр 19; контролируют параметры композиционной системы и подают ее в реактор 9, где процесс ведут при добавлении компонентов из узла подготовки 12. Температуру выдерживают около 60°С и подают смесь на окончательную обработку в реактор 10, где в его рабочей камере II получают готовый продукт; состав и характеристики продукта исследуют, как указано выше, и при его соответствии заданным параметрам, отводят в бункер-накопитель 7 или направляют для непосредственного использовании в линию.
3
3
Полученный в данном техническом комплексе изопреновый каучук имеет высокие физико-механические характеристики: имеет вязкость по Муни 85 ед., растядение 500÷700%%, сопротивление раздиру при +20°С-13,2 МПа; сопротивление многократному растяжению находится в пределах 20×10-21×10 циклов при 20-30°С.
Таким образом, технический комплекс обладает не только оригинальной конструктивно-технологической схемой, но и позволяет получить, как изложено испытанием опытно-лабораторной установки, продукт с высокими характеристиками, свойством и качеством.