Введение к работе
Актуальность темы. Водорастворимые полимеры и сополимеры на основе акриламида и его производных применяются во многих областях техники и технологии. Они используются как флокулянты при подготовке питьевой воды, очистке сточных вод и др. В качестве загустителя эти полимеры применяются в нефтедобывающей промышленности: в буровых растворах и системах повышения нефтеотдачи, а в качестве водоудерживающего средства- в медицине и сельском хозяйстве. Введение малых количеств водорастворимых полимеров в различные системы резко снижает сопротивление трению.
Водорастворимые полимеры на основе (мет)акриламида получают или в виде 6-8 %-ньгх водных растворов (гелей), или в порошкообразном виде гетерофазной полимеризацией в водно-спиртовых растворах. Получаемые гели имеют недостаточно стабильные характеристики и ограниченную область применения. Они неэкономичны при транспортігровке и неудобны при приготовлении рабочих растворов. Технология получения порошкообразного продукта гетерофазной полимеризацией малоценна по экологическим соображениям, поскольку предполагает использование токсичных органических растворителей. Также для нее характерно большое количество сточных вод и периодичность процесса. Кроме того, существующие технологии получения полимеров требуют выделения мономера в чистом виде. Использование в качестве исходного сырья вместо кристаллического амида амидной массы, получаемой по прогрессивной биологической технологии, является одним из путей снижения себестоимости пошімеров.
Необходимость улучшения качества и увеличения количества новых прогрессивных видов полимерных материалов и их внедрения в различные отрасли народного хозяйства, рационализации аппаратурно-технологического оформления для их производства делает проблему исследования процессов получения водорастворимых полимеров на основе акриламида и его производных достаточно . актуальной.
Настоящая работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию процессов получения водорастворимых полимеров на основе акриламвдпой массы непрерывным двухстаднйным способом.
Цель работы. Целью работы является создание непрерывного, экологически чистого процесса получения водорастворимых полимеров на основе акриламидной массы и его аппаратурного оформления. Для достижения этой цели были решены следующие задачи:
экспериментальное исследование кинетики полимеризации и совмещенных
процессов полимеризации и сушки;
разработка комплексного математического описания процессов синтеза (со)полнмеров акриламида, происходящих в комбинированных установках;
создание методики инженерного расчета комбинированных установок;
выдача рекомендаций к промышленному использованию результатов исследовании.
Научная новизна:
исследованы кинетические закономерности полимеризации и сушки при получении полиакрпламнда и сополимеров акриламида в условиях, соответствующих реальной технологии с использованием в качестве исходного сырья акриламидной массы;
установлена целесообразность получения (со)полимеров акриламида в две стадии с совмещением на второй стадии полимеризации и сушки;
определены режимы осуществления процессов, обеспечивающие получение.
(со)полнмеров с высокими показателями качества;
разработано комплексное математическое описание процессов получения
водорастворимых полимеров акрилового ряда в комбинированных установках непрерывного действия, включающее в себя математическую модель кинетики реакции полимеризации, тсплоперсноса в реакторах и систему уравнений, описывающих тепло- и влагоперепос в зоне сушки продукта. Практическая ценность:
разработан непрерывный процесс получения водорастворимых (со)полимеров акрилового ряда и предложено его аппаратурное оформление;
на основе математических моделей создана методика инженерного расчета оборудования, которая использована при выполнении эскизного проекта промышленной установки;
результаты исследований приняты к внедрению на АО "СК ПРЕМЬЕР" г. Ярославля.
Автор защищает:
результаты экспериментальных исследований;
непрерывный способ получения водорастворимых полимеров акрилового ряда с высокими качественными характеристиками;
математические модели процессов получения полимеров в комбинированной установке непрерывного действия;
результаты численного эксперимента по моделированию полимеризационных процессов на ЭВМ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Международные конференции молодых ученых (Казань, 1996, 1998); 10 и 11 Международные конференции молодых ученых по химии и химической технологии (Москва, 1996, 1997); I и II Международные научно-технические конференции "Актуальные проблемы химии и химической технологии " (Иваново, 1997, 1999); XXXVI Международная научная студенческая конференция "Химия" (Новосибирск, 1998); Международные научно-технические конференции "Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (ПРОГРЕСС- 98), (ПРОГРЕСС- 99)" (Иваново, 1998, 1999); I Всероссийская научная конференция "Физико-химия процессов переработки полимеров" (Иваново, 1999); Международная научно-техническая конференция "Состояние и перспективы развития электротсхнологии (IX Бенардосовские чтения)" (Иваново, 1999); Международная студенческая конференция "Развитие, окружающая среда. Химическая инженерия" (Иваново, 2000).
Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 19 опубликованных печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 211 сграницах машинописного текста, содержит 64 рисунка и 9 таблиц. Список литературы включаег 183 наименования.