RU2620433C1

RU2620433C1 - Method of preparing base polymer solution for producing halobutyl rubber

Info

Publication number: RU2620433C1
Application number: RU2016105611A
Authority: RU
Inventors: Олег Николаевич Нестеров; Анас Гаптынурович Сахабутдинов; Ирек Ангамович Аглямов; Виктор Николаевич Гавриков; Анатолий Юрьевич Порецков; Рафик Хатмуллаевич Хабибуллин; Игорь Васильевич Миронов; Айдар Ханифович Газетдинов; Кирилл Михайлович Кубанов; Ольга Владимировна Софронова
Original assignee: Публичное Акционерное Общество "Нижнекамскнефтехим"
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-05-25

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: method is done by dissolving the moist crumb butyl rubber in hydrocarbon solvents by filing a moist crumb rubber, solvent, the filing and withdrawal solution base polymer and water output in the hollow device. While the device has a zone of mixing, dissolving and settling in which the dissolution of rubber crumb, the solution circulation of base polymer, which is at the top of the unit, in the lower part of the zone and the zone of dissolution is held. Ratio of mixing zones of dissolution and zone equal to 3-4:1. When the mixing zone consists of two sections with different diameters, with the ratio of height to diameter of the upper site is -1 0.8:1, and the lower sector 0.3 -0.5:1.

EFFECT: reducing losses and reaching base polymer averaging solution without spike concentration.

1 dwg, 12 ex

Description

Изобретение относится к области получения галогенированных каучуков, конкретнее к способу приготовления базового полимера для производства галобутилкаучуков (хлор- и бромбутилкаучука). Известен способ приготовления раствора каучука для дальнейшего использования для модификации полимера (например, для получения ударопрочного полистирола) [патент США 5929205, C08J 3/11, опубл. 27.07.1999]. Растворение проводят в аппарате с мешалкой, куда дозируют измельченный каучук и растворитель, причем концентрация растворенного каучука должна соответствовать концентрации, необходимой для дальнейшего использования в реакторе. Нерастворенный при перекачке каучук остается на фильтре. Недостатком данного способа является постоянное присутствие в растворе нерастворенного полимера, необходимость присутствия в схеме фильтра и постоянная необходимость его очистки.The invention relates to the field of production of halogenated rubbers, and more particularly, to a method for preparing a base polymer for the production of halobutyl rubbers (chloro and bromobutyl rubber). A known method of preparing a solution of rubber for further use to modify the polymer (for example, to obtain high impact polystyrene) [US patent 5929205, C08J 3/11, publ. July 27, 1999]. The dissolution is carried out in an apparatus with a stirrer, where the crushed rubber and solvent are dosed, and the concentration of dissolved rubber should correspond to the concentration necessary for further use in the reactor. The rubber which is not dissolved during pumping remains on the filter. The disadvantage of this method is the constant presence in the solution of insoluble polymer, the need for the presence in the circuit of the filter and the constant need for cleaning it.

Наиболее близким является способ приготовления раствора в соответствии с патентом РФ [№2484106, С08 3/11, C08F 210/12, заключающийся в том, что приготовление раствора базового полимера для производства галобутилкаучуков производится путем растворения влажной крошки бутилового каучука в углеводородном растворителе подачей влажной крошки каучука, растворителя, подачи и вывода раствора базового полимера и вывода воды в полом аппарате, имеющем зоны смешения, растворения и отстоя, при этом растворение крошки каучука проводят циркуляцией раствора базового полимера, забираемого в верхней части аппарата в нижние части зоны растворения и зоны смешения, соотношение объемов зоны растворения и зоны смешения равно 7÷8 : 1, а отношение высоты к диаметру аппарата в зоне растворения составляет 6÷7 и в зоне отстоя - 1÷2.The closest is the method of preparation of the solution in accordance with the patent of the Russian Federation [No. 2484106, C08 3/11, C08F 210/12, which consists in the fact that the preparation of a solution of the base polymer for the production of halobutyl rubbers is carried out by dissolving the wet crumbs of butyl rubber in a hydrocarbon solvent by supplying wet crumbs rubber, solvent, supply and withdrawal of a base polymer solution and water withdrawal in a hollow apparatus having mixing, dissolution and sludge zones, wherein the crumb of rubber is dissolved by circulating a base solution new polymer, taken in the upper part of the apparatus to the lower parts of the dissolution zone and the mixing zone, the ratio of the volumes of the dissolution zone and the mixing zone is 7 ÷ 8: 1, and the ratio of height to diameter of the apparatus in the dissolution zone is 6 ÷ 7 and in the settling zone - 1 ÷ 2.

Недостатком данного способа являются повышенное количество раствора полимера в отводимой воде и, как следствие, потеря базового полимера и производительности, а также забивка оборудования полимером в системе отвода воды. Кроме того, концентрация крошки в подаваемой воде непостоянна, может меняться, и при одном и том же количестве растворителя не происходит достаточного усреднения раствора полимера, и его концентрация на выходе из аппарата может резко измениться.The disadvantage of this method is the increased amount of the polymer solution in the discharged water and, as a result, the loss of the base polymer and productivity, as well as the clogging of the equipment with the polymer in the water drainage system. In addition, the concentration of crumbs in the supplied water is not constant, it can change, and with the same amount of solvent, a sufficient averaging of the polymer solution does not occur, and its concentration at the outlet of the apparatus can change dramatically.

Задачей заявляемого способа является снижение потерь базового полимера за счет уменьшения количества раствора полимера в отводимой из аппарата растворения воде и достижение одновременно с растворением усреднения раствора без резких скачков концентрации.The objective of the proposed method is to reduce the loss of the base polymer by reducing the amount of polymer solution in the water dissolving from the apparatus and achieving simultaneously with the solution averaging the solution without sharp jumps in concentration.

Поставленная задача решается осуществлением приготовления раствора базового полимера для производства галобутилкаучуков путем растворения влажной крошки бутилового каучука в углеводородном растворителе путем подачи влажной крошки каучука, растворителя, подачи и вывода раствора базового полимера и вывода воды в полом аппарате, имеющем зоны смешения, растворения и отстоя, в котором растворение крошки каучука проводят циркуляцией раствора базового полимера, забираемого в верхней части аппарата, в нижние части зоны растворения и зоны смешения, при этом соотношение объемов зоны растворения и зоны смешения в аппарате равно 3-4 : 1, а зона смешения состоит из двух участков с разным диаметром, причем отношение высоты к диаметру верхнего участка составляет 0,8-1 : 1, а нижнего участка 0,3-0,5 : 1.The problem is solved by preparing a base polymer solution for the production of halobutyl rubbers by dissolving the wet crumbs of butyl rubber in a hydrocarbon solvent by feeding wet crumbs of rubber, solvent, feeding and withdrawing a solution of the base polymer and withdrawing water in a hollow apparatus having mixing, dissolution and sludge zones, in wherein the dissolution of the rubber crumb is carried out by circulating a solution of the base polymer taken at the top of the apparatus to the lower parts of the dissolution zone and mixing, the ratio of the volumes of the dissolution zone and the mixing zone in the apparatus is 3-4: 1, and the mixing zone consists of two sections with different diameters, and the ratio of height to diameter of the upper section is 0.8-1: 1, and the lower section 0.3-0.5: 1.

В отличие от известных способов в предлагаемом способе соотношение зон растворения и смешения, а также параметры зоны смешения выбраны таким образом, что позволяют значительно снизить количество полимера в отводимой из аппарата воде и тем самым уменьшить его потери, а также достигнуть оптимально усреднения раствора с постоянством его концентрации.In contrast to the known methods in the proposed method, the ratio of the dissolution and mixing zones, as well as the parameters of the mixing zone are selected in such a way that they can significantly reduce the amount of polymer in the water discharged from the apparatus and thereby reduce its loss, as well as achieve optimal averaging of the solution with its constancy concentration.

Предлагаемый способ приготовления раствора базового полимера для производства галобутилкаучуков осуществляют следующим образом: в полый аппарат (фиг. 1), имеющий штуцера для ввода углеводородного растворителя, пульпы полимера, циркулирующего раствора базового полимера, вывода воды, циркулирующего раствора базового полимера, готового раствора базового полимера, по линии 1 подают углеводородный растворитель. По линии 2 подают водную суспензию (пульпу) крошки базового полимера. Зона между точками ввода растворителя и пульпы - это зона смешения (б). При контакте с углеводородным растворителем крошка полимера переходит в углеводородную среду и начинается процесс набухания и растворения в пространстве выше точки ввода растворителя, т.е. в зоне растворения (а). Вода, имея удельную плотность выше удельной плотности раствора полимера в углеводородном растворителе, отстаивается в нижней части аппарата - в зоне отстоя (в) и выводится из аппарата по линии 3. Раствор базового полимера из верхней части аппарата по линии 4 циркулируют насосом 5 по линиям 6 и 7 обратно в аппарат растворения. Готовый раствор базового полимера по линии 8 выходит на узел галоидирования.The proposed method for preparing a base polymer solution for the production of halobutyl rubbers is carried out as follows: in a hollow apparatus (Fig. 1) having a fitting for introducing a hydrocarbon solvent, polymer pulp, a circulating base polymer solution, water outlet, a circulating base polymer solution, a ready-made base polymer solution, line 1 serves a hydrocarbon solvent. Line 2 serves an aqueous suspension (pulp) of the crumbs of the base polymer. The zone between the solvent and pulp injection points is the mixing zone (b). Upon contact with a hydrocarbon solvent, the polymer chips pass into the hydrocarbon medium and the process of swelling and dissolution in space above the point of entry of the solvent begins, i.e. in the dissolution zone (a). Water, having a specific gravity higher than the specific gravity of the polymer solution in a hydrocarbon solvent, settles in the lower part of the apparatus - in the sludge zone (c) and is discharged from the apparatus through line 3. A solution of the base polymer from the upper part of the apparatus through line 4 is circulated by pump 5 along lines 6 and 7 back to the dissolution apparatus. The finished solution of the base polymer through line 8 goes to the halogenation unit.

Для лучшего понимания настоящего изобретения приводятся конкретные примеры.Specific examples are provided for a better understanding of the present invention.

Пример 1 (по прототипу). Растворение ведут в полом аппарате, в котором соотношение зон растворения и смешения составляет 7,5:1. На растворение подают водную суспензию крошки бутилкаучука (пульпу), сформированную на стадии дегазации, с концентрацией крошки 3,5-5% масс., из расчета 3 т каучука в час, и углеводородный растворитель - нефрас. Крошка каучука содержит антиагломератор - стеарат кальция, который дозируется на стадии дегазации. Соотношение пульпы и нефраса 5:1. Циркулирующий раствор полимера забирают сверху аппарата и подают обратно в аппарат в две точки, одна из которых находится в нижней части зоны растворения, а другая - в нижней части зоны смешения. Отношение высоты к диаметру в зоне растворения равно 6,5, а в зоне отстоя 1,5. Готовый раствор базового полимера выводят из верхней части аппарата. Определяют качество готового раствора и качество полимера в растворе. В растворе определяют количество нерастворенного полимера и воды, постоянство концентрации во времени (отборы через каждые 0,5 часа в течение 2 часов). В полимере из раствора после его высаживания определяют вязкость по Муни и содержание стеарата кальция. В воде, отводимой из аппарата, определяют содержание унесенного полимера.Example 1 (prototype). Dissolution is carried out in a hollow apparatus in which the ratio of the dissolution and mixing zones is 7.5: 1. An aqueous suspension of butyl rubber crumbs (pulp) formed at the degassing stage, with a crumb concentration of 3.5-5% by weight, based on 3 tons of rubber per hour, and a hydrocarbon solvent is nefras, are fed for dissolution. The crumb of rubber contains an anti-agglomerator - calcium stearate, which is dosed at the stage of degassing. The ratio of pulp and nephras is 5: 1. The circulating polymer solution is taken from the top of the apparatus and fed back to the apparatus at two points, one of which is in the lower part of the dissolution zone, and the other in the lower part of the mixing zone. The ratio of height to diameter in the dissolution zone is 6.5, and in the sedimentation zone 1.5. The finished solution of the base polymer is removed from the upper part of the apparatus. The quality of the finished solution and the quality of the polymer in the solution are determined. The solution determines the amount of undissolved polymer and water, the constancy of concentration over time (selections every 0.5 hours for 2 hours). In the polymer from the solution after precipitation, the Mooney viscosity and the content of calcium stearate are determined. In the water discharged from the apparatus, the content of entrained polymer is determined.

Пример 2. Опыт проводят, как в примере 1, за исключением того, что в аппарате, изображенном на фиг.1, соотношение объемов зоны растворения и зоны смешения равно 3:1, а зона смешения состоит из двух участков с разным диаметром, причем отношение высоты к диаметру верхнего участка составляет 0,8:1, а нижнего участка 0,3:1.Example 2. The experiment is carried out as in example 1, except that in the apparatus shown in figure 1, the ratio of the volumes of the dissolution zone and the mixing zone is 3: 1, and the mixing zone consists of two sections with different diameters, and the ratio the height to the diameter of the upper section is 0.8: 1, and the lower section 0.3: 1.

Примеры 3-5. Опыты проводят, как в примере 2, за исключением того, что, в используемом аппарате соотношение объемов зоны растворения и зоны смешения равно 4:1 (пример 3), 5:1 (пример 4), 1:1 (пример 5).Examples 3-5. The experiments are carried out as in example 2, except that, in the apparatus used, the ratio of the volumes of the dissolution zone and the mixing zone is 4: 1 (example 3), 5: 1 (example 4), 1: 1 (example 5).

Примеры 6-8. Опыт проводят, как в примере 2, за исключением того, что отношение высоты к диаметру верхнего участка зоны смешения составляет 1:1 (пример 6), 0,6:1 (пример 7), 1,2:1 (пример 8).Examples 6-8. The experiment is carried out as in example 2, except that the ratio of height to diameter of the upper portion of the mixing zone is 1: 1 (example 6), 0.6: 1 (example 7), 1.2: 1 (example 8).

Примеры 9-11. Опыт проводят, как в примере 2, за исключением того, что отношение высоты к диаметру нижнего участка зоны смешения составляет 0,5:1 (пример 9), 0,2:1 (пример 10), 0,6:1 (пример 11).Examples 9-11. The experiment is carried out as in example 2, except that the ratio of height to diameter of the lower portion of the mixing zone is 0.5: 1 (example 9), 0.2: 1 (example 10), 0.6: 1 (example 11 )

Пример 12. Опыт проводят, как в примере 2, за исключением того, что зона смешения представляет собой цилиндр с постоянным диаметром сечения по всей длине.Example 12. The experiment is carried out as in example 2, except that the mixing zone is a cylinder with a constant diameter across the entire length.

Данные по примерам 1-12 приведены в таблице.The data in examples 1-12 are shown in the table.

Из данных таблицы можно сделать вывод, что оптимальное соотношение между зоной растворения и смешения находится в пределах 3-4 : 1, при увеличении этого соотношения до 5:1 резко увеличивается количество полимера, уносимого с водой, т.к. сокращается время набухания полимера (пример 4), при снижении этого соотношения (пример 5) резко вырастает количество нерастворенного полимера и количество воды в растворе каучука. Оптимальное строение аппарата таково, что его зона смешения состоит из 2-х участков с разным диаметром, что создает определенную турбулентность потоков и улучшает качество смешения. Строение аппарата, при котором зона смешения представляет собой цилиндр с постоянным диаметром сечения (пример 12), приводит к ухудшению качества раствора, увеличению в нем нерастворенного полимера, неравномерности концентрации, что в дальнейшем препятствует его точной дозировке на узле галоидирования и приводит к нестабильности качества полученного на таком растворе галобутилкаучука. Увеличиваются и энергозатраты. При этом отношение высоты к диаметру верхнего участка должно составлять 0,8-1 : 1. При снижении этого соотношения (пример 7) возрастает количество нерастворенного полимера и полимера, уносимого с водой. Усреднение также становится хуже, т.е. растет неравномерность концентрации. При увеличении этого параметра (пример 8) растет количество воды в растворе каучука при прочих равных показателях. Отношение высоты к диаметру нижнего участка зоны смешения оптимально должно составлять 0,3-0,5 : 1. При снижении этого соотношения (пример 10) возрастает количество нерастворенного полимера, количество полимера, уносимого с водой, и разбег по концентрации готового раствора каучука. При увеличении этого соотношения (пример 11) растет количество воды в готовом растворе каучука.From the data in the table it can be concluded that the optimal ratio between the dissolution and mixing zone is within 3-4: 1, with an increase in this ratio to 5: 1, the amount of polymer carried away with water sharply increases, because the swelling time of the polymer is reduced (example 4), with a decrease in this ratio (example 5), the amount of undissolved polymer and the amount of water in the rubber solution sharply increase. The optimal structure of the apparatus is such that its mixing zone consists of 2 sections with different diameters, which creates a certain turbulence of flows and improves the quality of mixing. The structure of the apparatus, in which the mixing zone is a cylinder with a constant cross-sectional diameter (Example 12), leads to a deterioration in the quality of the solution, an increase in the insoluble polymer in it, uneven concentration, which further prevents its accurate dosage at the halogenation unit and leads to instability in the quality of the obtained on such a solution of halobutyl rubber. Energy costs are also increasing. In this case, the ratio of height to diameter of the upper section should be 0.8-1: 1. With a decrease in this ratio (Example 7), the amount of undissolved polymer and polymer carried away with water increases. Averaging also gets worse, i.e. uneven concentration increases. With an increase in this parameter (Example 8), the amount of water in the rubber solution increases, ceteris paribus. The ratio of the height to the diameter of the lower portion of the mixing zone should optimally be 0.3-0.5: 1. With a decrease in this ratio (Example 10), the amount of undissolved polymer, the amount of polymer carried away with water, and the increase in the concentration of the finished rubber solution increase. With an increase in this ratio (Example 11), the amount of water in the finished rubber solution increases.

Claims

A method of preparing a base polymer solution for the production of halobutyl rubbers by dissolving the wet crumbs of butyl rubber in a hydrocarbon solvent by feeding wet crumbs of rubber, a solvent, feeding and withdrawing a solution of the base polymer and withdrawing water in a hollow apparatus having mixing, dissolution and sludge zones in which the crumb dissolves rubber is carried out by circulating a solution of the base polymer, taken in the upper part of the apparatus, in the lower parts of the dissolution zone and the mixing zone, characterized in that the ratio the volume of the dissolution zone and the mixing zone is 3-4: 1, and the mixing zone consists of two sections with different diameters, and the ratio of height to diameter of the upper section is 0.8-1: 1, and the lower section 0.3-0, 5: 1.