Автоматизация производства изопренового каучука

5.4.2.1. Технологическая схема производства. Осушенная углеводородная шихта по­дается на охлаждение в холодильник-испаритель 1, охлаждаемый кипящим пропаном (рис. 5.23). Охлажденная до минус 5 - минус 10 °С шихта поступает в первый по ходу полимеризатор 2, куда также непрерывно дозируется ката­литический комплекс.

Процесс полимеризации осуществляют в полимеризационной батарее, со­стоящей из шести полимеризаторов (2 - 7), в растворе инертного углеводородного растворителя - изопентана - под действием стереоспецифического ката­лизатора при температуре от 45 °С в начале до 60 °С - в конце батареи. В рубашки полимеризаторов подают охлаждающий рассол. Из последнего полимеризатора 7 полимеризат поступает в смеситель 8, куда подают также стоппер для разрушения каталитического комплекса и антиоксидант - для стабилизации каучука.

После стопперирования и заправки антиоксидантом дезактивированный полимеризат поступает в смеситель 9, где смешивается с подкисленной водой. Полученная смесь подается в отмывную колонну 10, где отмывается подкисленной промывной водой, подаваемой противотоком. Отмытый от стоппера и продуктов разрушения каталитического комплекса полимеризат через фильтр 11 поступает на отстой в емкость 12 и далее в усреднитель 13. Вода по уровню раздела фаз поступает на осаждение гидроксидов металлов. Полимеризат из усреднителя 13 поступает на дегазацию через смеситель 14 и крошкообразователь 15. Дегазатор первой ступени 16 имеет две дегазационные секции, а второй ступени 17 - одну дегазационную и одну сепарационную секции.

В смесителе 14 происходит смешение полимеризата с циркуляционной во-дой. Образовавшаяся эмульсия полимеризата из смесителя 14 поступает в крошкообразователь 15, куда подают также водяной пар высокого давления и циркуляционную воду, содержащую антиагломератор.

Крошка каучука после крошкообразователя подается в верхнюю секцию дегазатора 16 и с потоком воды через переливной стакан противотоком парам поступает в его нижнюю секцию. В обеих секциях дегазатора 16 отгоняется основная масса циркулирующего растворителя и незаполимеризовавщегося изопрена. Из второй секции дегазатора 16 пульпа каучука насосом подается в верхнюю (дегазационную) часть дегазатора 17, откуда дросселируется в ниж­нюю (сепарационную) часть. Отсюда пары вторичного вскипания с помощью эжекторов 18 и 19 подаются в дегазаторы 16, 17. Из сепарационной части дегазатора 17 пульпа крошки каучука откачивается в концентратор 23 отде­ления сушки и упаковки.

Для предотвращения слипания каучука в процессе дегазации и равномер-ного распределения крошки в воде в циркуляционную воду, подаваемую в крошкообразователь 15, вводят антиагломерат.

Пары воды и углеводородов из дегазатора 16 через гидроциклон 20 по­ступают в конденсатор 21. Конденсат собирается в емкости — отстойнике 22, где разделяется на углеводородный и водный слои. Углеводородный слой (изопентан — изопреновая фракция) подается на очистку и азеотропную осуш­ку совместно с потоком свежего изопрена. Водный слой из емкости 22 на­правляется в смеситель 14, крошкообразователь 15 и гидроциклон 20; избыток воды сбрасывается в канализацию.

Циркуляционная вода из концентратора крошки каучука 23 сбрасывается в емкость 24 и возвращается в рецикл: в смеситель 9, отмывную колонну 10, крошкообразователь 15. Избыток воды также сбрасывается в канализацию.

Из верхней части концентратора 23 крошка каучука сбрасывается в за­грузочное устройство отжимной машины (экспеллера) 25. Отжатая вода сте­кает в канализацию. Из экспеллера крошка каучука, содержащая до 15% вла­ги, поступает в приемную камеру сушильной машины 26, сжимается в ней за счет сил трения (при давлении до 5,0 МПа) и нагревается до 180—230 °С. На выходе из сушильной машины происходит дросселивание перегретого пара от 5,0 до 0,1 МПа. В результате каучук разрывается и рыхлится. Далее каучук в сушильной камере 27 обдувается горячим воздухом для предотвращения реконденсации водяного пара на гранулах каучука, проходит вертикальный виброконвейер 28, поступает в брикетировочный пресс 29, оберточную машину 30 для упаковки в полиэтиленовую пленку и зашивочную машину 31.

5.4.2.2. Автоматизация процесса полимеризации. При управлении процессом полимеризации необходимо получать полимер опре­деленного качества. Наиболее полно качество полимера харак­теризуется средней молекулярной массой, молекулярно-массовым распределением и вязкостью по Муни.

Качество полимера определяется многими параметрами: со­держанием микропримесей в исходной углеводородной шихте, соотношением компонентов каталитического комплекса и его дозировкой по отношению к углеводородной шихте, температу­рой процесса полимеризации и другими параметрами. Ряд параметров поддерживать на заданном значении не представля­ется возможным. Поэтому в качестве главной регулируемой ве­личины необходимо взять один из перечисленных параметров, а регулирующее воздействие вносить изменением температуры полимеризации. Для этой цели предусмотрены двухконтурные АСР в которых главным является регулятор качественного по­казателя, а вспомогательными - регуляторы температуры в полимеризаторах (на схеме показан регулятор только первого в батарее полимеризатора).

Для ликвидации возмущений температурного режима темпе­ратуру углеводородной шихты стабилизируют регулятором тем­пературы, воздействующим на клапан паров пропана, выводимого из холодильника 1. Уровень жидкого пропана в холодильнике при этом стабилизируется.

Для исключения колебаний нагрузки на полимеризационную батарею расход углеводородной шихты поддерживают на за­данном значении; регулятор соотношения расходов углеводородной шихты и каталитического комплекса изменяет расход последнего в зависимости от расхода шихты. Так же изменяются расходы стоппера и антиоксиданта.

Автоматизация процесса отмывки полимеризата. Полноту вывода продуктов разрушения каталитического комплекса поддерживают регулированием подачи подкисленной воды на отмывку в смеситель 9 и отмывную колонну 10. Расход кислоты на подкисление воды регулируют с коррекцией по величине рН подкисленной воды.

Автоматизация процесса дегазации, сушки и упаковки каучука. Расход полимеризата на дегазацию регулируют изменением скорости врашения насоса, откачивающего продукт из усреднителя 13. Расход воды в смеситель 14, а так же пара и циркуляционной воды в крошкообразователь 15 поддерживают вручную в соответсвии с расходом полимеризата. Для стабилизации режима в дегазаторах регулируют уровни в них, давления в сепарационной секции дегазатора 17, расход пара в инжекторы 18 и 19, расход антиагломерата.

В отделении дегазации осуществляется защита от попадания в него углеводородов по уровню в кубе дегазаторов. Давление отжима в экспеллере 25 регулируется автоматически.