Способ выделения каучуков, получаемых методом эмульсионной полимеризации, и устройство для флокуляции

 

Описывается способ выделения каучуков, получаемых методом эмульсионной полимеризации, путем смешения каучукового латекса с водными растворами коагулирущих агентов, вводимых в устройство для флокуляции, с последующей подачей смеси в аппарат коагуляции, отличающийся тем, что смешение осуществляют в течение 2-15 с, причем время смешения регулируют посредством перемещения конической вставки, размещенной внутри корпуса устройства для флокуляции. Описывается также устройство для флокуляции. Технический результат - снижение расходных норм коагулирующих агентов и стабилизация процесса. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к производству бутадиен-(α-метил)стирольных каучуков, получаемых эмульсионной сополимеризацией, в частности к способам выделения их из латексов, и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Известен способ выделения бутадиен-(α-метил)стирольных каучуков из латексов, заключающийся в коагуляции латекса в присутствии водных растворов коагулирующих агентов в кислой среде (П.А.Кирпичников, Л.А.Аверко-Антонович, Ю. О. Аверко-Антонович. Химия и технология синтетического каучука. - Л.: Химия, 1987. - С. 325-385).

Основным недостатком данного способа выделения каучука из латекса является большой расход коагулирующего агента - хлорида натрия, который достигает 300-350 кг/т каучука, что приводит к значительному загрязнению промышленных сточных вод водно-солевыми растворами.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ выделения бутадиен-(α-метил)стирольных каучуков из латексов, заключающийся в смешении латекса с водными растворами коагулирующих агентов в устройстве (аппарате-смесителе) перед подачей в аппарат коагуляции (патент N 2063980 Россия, 1996 г., МКИ C 08 C 1/15; C 08 F 236/10).

Известно устройство для смешения каучукового латекса с коагулирующими агентами, включающее корпус, патрубки для подачи латекса и водного раствора коагулирующих агентов (патент N 2063980 Россия, 1996 г, МКИ C 08 C 1/15; C 08 F 236/10).

Основными недостатками данного способа и устройства для смешения являются отсутствие сведений о вводе и о условиях смешения жидких фаз в устройстве (аппарате-смесителе), продолжительности нахождения смешанной жидкой фазы в нем. Кроме того, в данном смесителе отсутствует возможность регулирования продолжительности пребывания в нем смеси латекса с коагулирующими агентами. Продолжительность пребывания смеси латекса с коагулирующими агентами является очень важным показателем, так как в значительной степени сказывается на расходной норме коагулирующих агентов. Кроме того, время пребывания в аппарате-смесителе латексной смеси с коагулирующими агентами необходимо регулировать (изменять) в зависимости от типа применяемого коагулирующего агента. То есть в одном случае оно должно быть больше, а в другом меньше. Во всех случаях необходим подбор оптимального времени пребывания смеси латекса с коагулирующими агентами в устройстве, где протекает процесс флокуляции. Это позволяет осуществить подбор оптимальной расходной нормы коагулирующего агента, когда при минимальной расходной норме коагулянта будет обеспечена полнота коагуляции. Это важно и с экономической точки зрения. Снижение расходной нормы коагулянтов позволит значительно снизить стоимость производимого каучука.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является снижение расходных норм коагулирующих агентов за счет регулирования времени пребывания коагулируемой смеси в устройстве для флокуляции и стабилизация процесса выделения.

1. Для решения данной задачи в способе выделения каучуков, получаемых методом эмульсионной полимеризации, путем смешения каучукового латекса с водными растворами коагулирующих агентов, вводимых в устройство для флокуляции, с последующей подачей смеси в аппарат коагуляции, отличающийся тем, что смешение осуществляют в течение 2-15 секунд, причем время смешения регулируют посредством перемещения конусной вставки, размещенной внутри корпуса устройства для флокуляции.

2. Устройство для флокуляции, включающее цилиндрический корпус, нижняя часть которого выполнена в форме усеченного конуса с выходом, и патрубки для подачи каучукового латекса и водного раствора коагулирующих агентов, отличающееся тем, что оно снабжено установленной с возможностью перемещения вдоль оси корпуса устройства для изменения рабочего объема конической вставкой, имеющей форму, аналогичную форме корпуса устройства, при этом патрубки для подачи латекса и водного раствора коагулирующего агента расположены тангенциально.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что патрубки для подачи представляют собой щелевые сопла.

Предлагаемый способ и устройство для выделения каучуков из латексов позволяет стабилизировать процесс коагуляции, снизить расходные нормы коагулирующих агентов.

Латекс и водные растворы коагулирующих агентов подаются по трубам 1 и 2 в щелевые сопла, обеспечивающие тангенциальный ввод смешиваемых жидких фаз в устройство 3. Объем данного устройства составляет 0,01 - 0,04 м³.

В реально действующем в настоящее время технологическом процессе устройство имеет объем 0,8 - 1,0 м³ и снабжено лопастной мешалкой, вращающейся со скоростью около 100 оборотов в минуту. Латекс и раствор электролита подаются снизу, а готовый флокулят через верхний штуцер подается во второй аппарат коагуляции. При средней скорости подачи латекса 10 - 30 м³/ч время пребывания среды в данном устройстве составляет от 100 до 400 секунд. Такой режим флокуляции требует для обеспечения полноты коагуляции от 270 до 350 кг/т каучука хлорида натрия.

В предлагаемом способе выделения каучуков, получаемых методом эмульсионной полимеризации и устройстве для флокуляции 3 (см. фиг. 1), оно снабжено перемещающейся по высоте конической вставкой 4, которая в зависимости от производительности (подача латекса и водного раствора коагулирующих агентов) поднимается или опускается. Этот прием позволяет регулировать время пребывания в данном устройстве флокулята от 2 до 15 секунд. Устройство для флокуляции выполнено в виде аппарата с тангенциальным вводом латекса и раствора коагулянта через щелевые сопла обеспечивает вращательное движение жидкости в устройстве за счет кинетической энергии входящих потоков, причем скорость вращения возрастает к выходу за счет уменьшения диаметра конуса. Верхняя часть устройства цилиндрическая, переходящая к выходу на усеченный конус. Объем устройства для флокуляции плавно регулируется за счет изменения рабочего объема в зависимости от производительности по латексу, концентрации латекса, коагулянта и типа коагулянта (соль или белок). Вывод смеси латекса с коагулирующим агентом из устройства для флокуляции производится кратчайшим путем в нижнюю часть (в зону мешалки) аппарата коагуляции. Необходимость именно в такой продолжительности пребывания в устройстве для флокуляции смеси латекса с растворами коагулирующих агентов диктуется как расходной нормой коагулянта (подбором его оптимальной дозировки), так и типом используемого коагулянта. Для хлорида натрия (см. фиг. 2) оптимальное время пребывания в устройстве для флокуляции составляет от 2 до 8 секунд, а для белкового коагулянта оно смещается в сторону большей продолжительности контакта и составляет от 6 до 15 секунд (см. фиг. 3). В оптимальном режиме удельный расход соли (хлорида натрия) снижается до 140-200 кг/т каучука, вместо 270-350 кг/т каучука.

Уменьшение объема устройства и изменение условий ввода жидких фаз (латекс + водные растворы коагулянтов) позволяет резко повысить скорость смешения водных растворов коагулянтов с латексом за счет возрастания турбулентности потоков. Это позволило исключить механическое перемешивание (применение мешалки).

Примеры.

Латексы каучуков СКС-30 АРКП, СКС-30 АРКПН, СКС-30 АРК, СКМС-30 АРК по трубопроводу 1, а водные растворы коагулирующих агентов (22-25% водный раствор хлорида натрия или 2-5% водный раствор белкового гидролизата) по трубопроводу 2 через щелевые сопла подаются в устройство для флокуляции 3. Продолжительность пребывания в устройстве для флокуляции 3 регулируется изменением положения конической вставки 4 и составляет от 2 до 15 секунд. Влияние продолжительности выдержки коагулируемой смеси в устройстве для флокуляции на расходную норму коагулирующих агентов при получении каучука марки СКС-30 АРКМ-15 представлено в табл. 1 и 2, так и на фиг. 2 и 3.

Формула изобретения

1. Способ выделения каучуков, получаемых методом эмульсионной полимеризации, путем смешения каучукового латекса с водными растворами, коагулирующих агентов, вводимых в устройство для флокуляции, с последующей подачей смеси в аппарат коагуляции, отличающийся тем, что смешение осуществляют в течение 2 - 15 с, причем время смешения регулируют посредством перемещения конической вставки, размещенной внутри корпуса устройства для флокуляции.

2. Устройство для флокуляции, включающее цилиндрический корпус, нижняя часть которого выполнена в форме усеченного конуса с выходом, и патрубки для подачи каучукового латекса и водного раствора коагулирующих агентов, отличающееся тем, что оно снабжено установленной с возможностью перемещения вдоль оси корпуса устройства для изменения рабочего объема конической вставкой, имеющей форму, аналогичную форме корпуса устройства, при этом патрубки для подачи латекса и водного раствора коагулирующего агента расположены тангенциально.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что патрубки для подачи представляют собой щелевые сопла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6