Одержання карбоксилвмісних нафтополімерних смол

Порівнюючи вплив природи кислоти на вихід та характеристики НПС можна констатувати, що найвищі виходи коолігомерної смоли забезпечує використання АК – 56% мас. При цьому, одержана смола характеризується хорошим показником кольору, високими бромним та кислотни числами. Смоли синтезовані з використання як комономеру КК, МАК і ЕАК відрізняються дещо гіршими фізико-хімічними показниками, особливо це стосується значень кислотних чисел, які складають 26... 96, 28... 104, 24... 90 мг КОН/г, відповідно, при концентрації кислоти 5... 20% мас. Вихід карбоксилвмісних НПС при цьому також є нижчим, ніж у випадку з АК.

Проведено статистичну обробку результатів досліджень та створено математичну модель коолігомеризації реакційноздатних вуглеводнів РПП з АК. З використанням методу планування експериментів у результаті одержали рівняння, які описують залежність виходу (В) та основних фізико-хімічних характеристик карбоксилвмісної НПС:

БЧ = 131, 125 – 0, 125 Т – 3, 875  – 0, 55 Ск;

КЧ = – 47, 55 + 0, 1 Т + 1, 5  + 5, 75 Ск;

ТР = 312, 2125 + 0, 1375 Т – 1, 75  – 0, 4 Ск;

В = – 21, 9534 + 0, 1125 Т + 1, 875  + 1, 05 Ск,

та визначено оптимальні умови проведення реакції коолігомеризації.

Як комономери використовували двоосновні кислоти МК і ФК, а також ДАФ. Процес ініційованої коолігомеризації проводили при температурі 433... 473 К, протягом - 6 год, ініціатор ПДТБ - 1% мас вивчаючи вплив концентрації модифікуючої домішки на фізико-хімічні характеристики синтезованих смол. У результаті проведених досліджень отримали аналогічні залежності. Кислотне число синтезованої смоли зростає зі збільшенням концентрації комономеру та температури коолігомеризації, але є дещо менше в порівнянні з кислотним числом модифікованих смол. Смоли синтезовані з використанням ФК і ДАФ відрізняються досить світлим забарвленням та високою ненасиченість.

У пятому розділі на основі визначених оптимальних умов проведення процесів запропоновано принципові технологічні схеми одержання карбоксилвмісних НПС як хімічною модифікацією, так і коолігомеризацією. Принципова технологічна схема безперевного процесу одержання коолігомерних НПС з функціональними групами зображена на рис. 8. Основні стадії процесу:

1. коолігомеризація фракції С9 з ненасиченою кислотою;

2. атмосферна дистиляція вуглеводнів, що непрореагували;

3. вакуумна дистиляція висококиплячих вуглеводнів та рідких олігомерів.

Сировина (фракція С9) з ємності 1 за допомогою насосу 4 через теплообмінники 7-10 неперервно подається в реактор-полімеризатор 11. Потік комономеру (АК) з ємності 2 за допомогою насосу 5 перед теплообмінником 7 зєднюється з фракцією С9.

У теплообміннику 7 сировина нагрівається до температури 393 К. Відтак, за рахунок зняття теплоти реакції в реакторах-полімеризаторах 12-13 у теплообмінниках 8, 9 нагрівається до температури 433 К, змішується з циркулюючим потоком реакційної суміші та нагрівається у теплообміннику 10 за допомогою ВОТ до температури реакції - 453 К. Процес коолігомеризації протікає у 3-ох послідовно зєднаних реакторах-полімеризаторах 11-13. Розчин ініціатора з ємності 3 за допомогою насосу 6 дозується в систему реакторів-полімеризаторів 11-13.

 

Рис. 7. Принципова технологічна схема

безперервного процесу виробництва коолігомерної НПС:

апарати: 1-3 - ємності; 4-6, 22 - насоси; 7-10, 17, 24 - теплообмінники; 11-13 - реактори-полімеризатори; 14, 18 - ректифікаційні колони; 15, 19 - холодильники-конденсатори; 20 - сепаратор; 21 - вакуум-насос; 16, 23 - плунжерні насоси;

потоки: І - фракція С9; ІІ - 50% -ий розчин ініціатора; ІІІ - комономер; ІV - атмосферний дистилят; V - повітря; VІ - вакуумний дистилят; VІІ - НПС.

З реактора-полімеризатора 13 олігомеризат подається в колону атмосферної дистиляції 14. Підведення теплоти у ректифікаційній колоні здійснюється за рахунок циркуляції кубового залишку через виносний теплообмінник 17 за допомогою плунжерного насосу 16. Легкокиплячі вуглеводні, що непрореагували (атмосферний дистилят), відводяться з верху колони 14, конденсуються у повітряному холодильнику-конденсаторі 15 і виводяться з установки.

Кубовий залишок з колони 17 після атмосферної дистиляції подається в колону 18, де при вакуумі 60-90 кПа і температурі 433-453 К вилучають висококиплячі вуглеводні, що конденсуються в холодильнику-конденсаторі 19 і після сепаратора 20 виводяться з установки (вакуумний дистилят). Вакуум у системі створюється за допомогою вакуум-насосу 21. Підведення теплоти у колоні 19 здійснюється за рахунок циркуляції кубового залишку через виносний теплообмінник 24 за допомогою плунжерного насосу 23. З куба колони 18 розплав НПС подається на грануляцію.

На ВАТ Оріана (м. Калуш) та ДП Орісіл (м. Калуш) проведено дослідно-промислову апробацію технології виробництва малеїнізованої НПС та коолігомерної смоли з карбоксильними групами з використанням АК як комономера. Побічні продукти виробництва, що утворюються при синтезі функціоналізованих НПС, можуть використовуватись: атмосферний дистилят – як сольвент для приготування 60% -го розчину НПС; вакуумний дистилят – як компонент котельного палива.

Розраховано постадійний матеріальний баланс процесу хімічної модифікації НПС з використанням МА та процесу коолігомеризації вуглеводнів фракції С9 з комономером – АК.

 

 

Розроблено основи технології одержання модифікованих НПС шляхом хімічної модифікації готових НПС ненасиченими кислотами, їх ангідридами та естерами. Визначено залежність фізико-хімічних характеристик модифікованих НПС від температури та тривалості процесу, а також природи і