полимеризация бутил каучука

[Равиль]

Здравствуйте.я работаю на предприятии по производству бутил каучука оператором полимеризации... как известно бутил каучук получается путем полимеризации изопрена с изобутиленом в среде хлор метила в присутствии катализатора алюминий хлор 3... процесс идет с выделением тепла для чего апарат охлаждается жидким этиленом с температурой испарения минус 110 градусов также аппарат оснащен перемешивающим устройством ( мешалкой )... проблема заключается в том что процесс не стабильный с течением времени элетродвигатель мешалки начинает испытывать нагрузку и при критическом значении приходится самовольно срывать процесс для предотвращения паломок, на сколько я знаю конверсия возрастает с понижением температуры (максимальная конверсия при минус 88- 90 градусов) можно ли остановить тенденцию роста нагрузки на мешалку путем повышения температуры ( минус 83-85 ) что приведет к понижению конверсии. Делитесь мнениями каждое для меня важно. заранее спасибо.

[avor]

Если процесс периодический, то может оно так и должно быть. Типа достигнув определенной вязкости(читай степени полимеризации) процесс останавливаем.
Если процесс непрерывный я бы подумал об уменьшении концентрации мономеров(а может катализатора) на входе при резком возрастании вязкости, чем о повышении температуры.
Вы не из Стерлитомака или Нижнекамска часом.

[comby1]

При повышении температуры уменьшится молекулярная масса. Но если вы достигли нужной ММ, то можете и подогреть - увеличится скорость обрыва цепей. С другой стороны, если вы уже достигли нужной ММ, то дальше процесс вести не нужно. Процесс-то периодический. Замкнутый круг какой-то получается...

http://www.anekdot-film.ru/?act=showmov&id=44

[Равиль]

я согласен что процесс периодический, меня интересует можно ли аким образом увеличить пробег? по моим соображениям ( я в химии не очень разбираюсь ) при повышении температуры конверсия падает, следовательно выработка меньше, и концетрация полимера в аппарате уменьшится вместе с ней с ней и спадет нагрузка... как думаете?

[avor]

-Меня интересует можно ли аким образом увеличить пробег?

Пробег чего?

-выработка меньше, и концетрация полимера в аппарате уменьшится

Допустим, но ведь при этом и выход продукта уменьшится, те уменьшится производительность. Вы сами пишите выработка уменьшится. Вы саботажем вознамерились заняться?

[Равиль]

процесс происходит параллельно в пяти полимеризаторах, 2 аппарата в резерве находится, сложность в том что из за нагрузки приходится принудительно срывать процесс из за чего в работе остаются не пять а четыре и даже три полимеризатора...т.к. резервы не успевают подготовить к процессу.выработка от одного полимеризатора сосавляет 2-3 тонны в час, итого 10-15 с пяти полимеризаторов если есть нагрузка на мешалку можно снизить выработку пускай это 1- 1,5 тонны будет...наверное лучше выпускать что то чем ничего...никакого саботажа...

[Pangel]

По-видимому, вязкость у Вас растет из-за 2-х факторов – роста концентрации БК в суспензии и роста молекулярной массы БК, так как с понижением температуры растут:
 конверсия (с ростом конверсии при периодическом процессе растет концентрация БК в суспензии),
 молекулярная масса,
 вязкость по Муни, соответственно.

Таким образом, если Вам позволяет регламент и инструкция оператора полимеризации и, если Вы сможете вписаться в вязкость по Муни соответствующую ТУ, то почему бы не повысить температуру!?
Если нет, обратитесь в НТЦ, пусть каталитическую систему улучшают или к коллегам, которые эту систему делают в соседнем цехе. Может они там тоже, что бы пробег или еще что-то увеличить придумали свои поправки в регламент?

Радикальное решение вопроса лежит через внедрение современных (запатентованных, иностранных, дорогих) катализаторов. На них можно осуществлять высокотемпературный синтез при температурах до – 40 гр. С с достаточно высокой молекулярной массой.

А в Вашем случае, мне кажется, из той технологии, что есть на предприятии уже все выжато. Хотя, наверное можно и дальше варьировать эмульгаторы, каталитические системы, концентрацию катализатора и т.д., а не только температуру синтеза, что бы не повышалась вязкость.

Удачи в рационализаторстве!

[avor]

дубль

[avor]

Радикальное решение вопроса лежит через внедрение современных (запатентованных, иностранных, дорогих) катализаторов. На них можно осуществлять высокотемпературный синтез при температурах до – 40 гр. С с достаточно высокой молекулярной массой.
Удачи в рационализаторстве!

"13.3. ПОЛУЧЕНИЕ БУТИЛКАУЧУКА В УГЛЕВОДОРОДНОМ РАСТВОРИТЕЛЕ
Одним из недостатков получения бутилкаучука в среде метилхлорида является токсичность последнего, поэтому в последние годы в нашей стране проводились исследования в поисках новых каталитических систем и растворителей при синтезе бутилкаучука.
В НИИМСК была разработана новая каталитическая система для производства бутилкаучука, состоящая из комплексного катализатора на основе алюминийорганического соединения; в качестве растворителя применяется изопентан. Аппаратурное оформление процесса производства бутилкаучука в растворе изопентана аналогично получению бутилкаучука в среде метилхлорида (за исключением полимеризатора). Однако имеются различия в режиме полимеризации: реакцию полимеризации проводят при более высоких температурах (от —78 до —85°С), что облегчает регулирование процесса полимеризации.
Продолжительность непрерывной полимеризации между промывками реактора составляет 90 ч, полимеризат содержит До 10% полимера. Выделение и сушка полимера производятся так же, как и в схеме получения бутилкаучука в растворе метилхлорида. Пары изопентана и незаполимеризовавшихся мономеров (изобутилен, изопрен), которые образуются при выделении полимера в процессе дегазации, компримируются и конденсируются. Полученный конденсат отмывают водой, пропускают через осушители и ректификационные колонны. После обработки возвратные продукты используются в процессе поли-меризации. Получение бутилкаучука по новой технологической схеме позволяет регулировать молекулярно-массовое распределение и молекулярную массу бутилкаучука в широких пределах."

Извините за многа букав.
О! Как! Рассейские хымыки тоже чой та кумекають.

[comby1]

To Pangel:

Радикальное решение вопроса лежит через внедрение современных (запатентованных, иностранных, дорогих) катализаторов. На них можно осуществлять высокотемпературный синтез при температурах до – 40 гр. С с достаточно высокой молекулярной массой.

Поделитесь, пожалуйста, ссылками на патенты и статьи.

[Pangel]

To comby1:

Для начала поиска - USP 6,939,933, 6,444,768, ссылки в этих патентах.

To avor:

Из двух технологий - растворной (которую Вы цитируете) и суспензионной (slurry) в историческом срезе, похоже, что победила суспензионная (ту, что автор поста описывает).
В РФ реализованы и та и другая технологии на заводах в Тольятти, Нижнекамске, Ефремове (в прошлом).

[avor]

2 Pangel Вот вы похоже знаток данной технологии.

И судя потому что: "выработка от одного полимеризатора сосавляет 2-3 тонны в час" Процесс то похоже непрерывный.

А вот что мне пишет Равиль в личке: "процесс периодический время пробега одного цикла процесса от 15 до 100 часо. в последнее время пробеги малые процеесс срываем из за нагрузки... можно ли таким образом каким я описал раньше увеличить пробег?"

Представить себе, что в одном периодическом аппарате за 15 часов выработка будет 30 тонн, а в другой раз за 100ч 200т я не могу по причине труднопредставимого изменения масштаба наполняемости реакционной массой аппарата.

Из этой отрывочной информации я делаю вывод, что процесс непрерывный, но по мере работы в непрерывнрм режиме растет доля высокополимерных продуктов, что приводит к гидродинамической невозможности продолжения работы аппарата и его остановки, что и называется технологическим жаргонизмом "пробег" до остановки реактора на прочистку.

Очевидно, что доля высокополимерных продуктов зависит от температуры, активности и концентрации катализатора, и концентрации мономера на входе в реактор. Равилю в личке я уже высказал предположение, что причина быстрого набора высокой концентрации высокополимерного продукта может быть в наличии влаги в одном или нескольких компонентах реакционной смеси(не знаю насколько я прав, утвердите эти мои предположения). С другой стороны очевидно, что управлять скоростью образования высокополимерного продукта можно, меняя не только температуру, но и концентрацию катализатора и концентрацию мономера.

[comby1]

To Pangel:

Спасибо! Патенты просмотрел, но ничего хорошего по "высокотемпературному" синтезу бутилкаучука ни в этих патентах, ни в ссылках я не нашел. Может быть не туда смотрел...

[Pangel]

To comby1:

Следует отметить, что располагаю знаниями о технологии только в общих чертах. Других ссылок у меня нет.
ExxonMobil производит БК и заявляла в прессе о своей новой технологии: «…в данной технологии существенно улучшены показатели энергоэффективности, что позволяет проводить процесс полимеризации при более приемлемых температурах.» (пер. с англ.). Катализаторы у них запатентованы, те которые можно применять в существующем промышленном процессе при – 100, но защищают и – 30 С.
Научные разработки, на мой взгляд, можно поискать в статьях про металлокомплексный катализ (металлоцены, постметаллоцены и др.) К сожалению, то, что хорошо работает в пробирке в промышленности применить сложно из-за:
 дороговизны компонентов,
 гибели катализаторов из-за примесей,
 отсутствия понимания химиков-металлоргаников, не связанных с конкретным производством, чаяний технологов на производстве.
Поэтому ИМХО, если Вы варите новый катализатор, лучше разработки ExxonMobil воспроизвести близко к тексту, проверить их в условиях, приближенных к промышленным, сравнить с тем, что есть сейчас на производстве, а потом, если понадобиться, свою металлорганику проверять в этих же условиях.

To avor:

К сожалению, не довелось воочию увидеть процесс.
Надо конечно у автора спрашивать, как у него там все работает. Принципиальная технологическая схема не помешает, конечно.

Для размышления:

Есть непрерывная суспензионная технология производства другого полимера, где используют 160 кубовый реактор (200 тонн туда все равно конечно не влезет). Когда реактор заполнялся до определенного объема, клапан внизу реактора открывается, производится сброс в следующую емкость и далее по технологической цепочке.

Есть непрерывные эмульсионные технологии производства каучуков, где используется каскад из 3 – 8 реакторов кубов по 8. Эмульсию передавливают через реактора, куда подаются мономеры. Иногда эмульсия далее поступает в очень большие емкости - усреднители.

ИМХО из его 5 реакторов суспензия тоже поступает в усреднитель. Вопрос только в размерах реакторов и в том используется ли клапан для периодического сброса или они - наваривают, сбрасывают, чистят и опять наваривают.

Вязкость кстати у него может еще расти из-за того, что на мешалку налипает полимер, от которого ее, возможно, очищают между циклами - ?

Замечание про воду законное, особенно если вязкость растет из-за того, что на мешалку налипает.

[Smol]

Я думаю, что там не вода мешает, а метанол... Метиленхлорид стабилизируют метанолом (его там порядка 1%), причем его содержание в разных партиях МХ может быть разным... Может, отсюда и все трудности?
Метиленхлорид, небось, в Волгограде берете?

[urchin]

Я думаю, что там не вода мешает, а метанол... Метиленхлорид стабилизируют метанолом

Вроде как эту реакцию проводят не в метиленхлориде, а в метилхлориде см. выше.

[Smol]

Да, виноват, в метилхлориде (а не в метиленхлориде)... Невнимательно прочитал

Но все равно, Вы не знаете, откуда он у Вас берется и каким способом его производят? И какие анализы его Вы делаете?

Такие вещи, как у Вас, обычно бывают из-за нестабильного качества сырья (какие-то примеси)...

[Равиль]

никаких сбросов там нет... шихта поступает вниз аппарата туда же катализатор далее по выводной трубе полимер с незаполимеризовавшимися мономерами поступает на дегазацию.

[amigo]

To Pangel:

Радикальное решение вопроса лежит через внедрение современных (запатентованных, иностранных, дорогих) катализаторов. На них можно осуществлять высокотемпературный синтез при температурах до – 40 гр. С с достаточно высокой молекулярной массой.

Поделитесь, пожалуйста, ссылками на патенты и статьи.

если еще интересно, то посмотрите статью Organometallics, 2009, 28 (1), pp 249-263 и патент United States Patent_ 7202317

[Pangel]

Спасибо, может еще пригодится!

БК, ПДЦПД - знакомые задачки !

Успехов!