Технологическая схема. 
Технология производства полиметилметакрилата

Эмульсионную (латексную) полимеризацию эфиров акриловой и метакриловой кислот проводят в водной среде в присутствии инициаторов, растворимых в воде, но нерастворимых в мономере. Реакция протекает с высокой скоростью, образующийся полимер имеет молекулярную массу большую, чем при полимеризации в блоке, суспензии и в растворе.

Полимер образуется в виде латекса, из которого можно выделять твердый продукт в виде тонкодиоперсного порошка.

При эмульсионной полимеризации в качестве эмульгаторов применяют различные мыла (олеиновые), соли органических сульфокислот, сульфированные масла и т. п., а также различные поверхностно-активные вещества неионогенного типа. Инициаторами служат персульфат аммония, пероксид водорода и другие пероксиды, растворимые в воде.

Полимеризацию проводят в нейтральной или слегка кислой среде. Соотношение мономера, воды, эмульгатора и инициатора такое же, как и при полимеризации в суспензии. Реакцию проводят в условиях, аналогичных условиям полимеризации в суспензии при 60—90 °С. Контроль процесса осуществляют по содержанию мономера в полимере, которое по завершении реакции не должно превышать 1—2%. Порошок полимера выделяют из эмульсии путем разрушения ее серной кислотой или испарения воды. Полученный тонкодисперсный порошок фильтруют на центрифуге, отмывают от эмульгатора водой или спиртом, сушат при 40—70 °С и направляют на дальнейшую переработку.

Метод эмульсионной полимеризации широко применяется для получения полиметилакрилата, полибутилметакрилата и других полиакрилатов.

• 1,2 — мерники; 3 — смеситель; 4 — реактор; 5 — дозреватель; 6,8 — холодильники; 7 — сборник продукта
• 1. Приготовление исходных компонентов.

Воду и ММА берут в отношении 2:1. В случае если требуется жесткий упругий материал, то рационально применять «бисерный» метод суспензионной полимеризации, получая гранулированный полимер. Инициатором служит персульфат натрия, которую растворяют в мономере (от 0,5 до 1%). В качестве эмульгатора применяют олеиновую кислоту и другие водорастворимые полимеры. Величина гранул зависит от концентрации эмульгатора и скорости перемешивания.

2. Полимеризация.

После перемешивания в течение 10—20 мин в реактор вводят пластификатор, краситель и инициатор, растворимый в мономере. Подачей в рубашку реактора пара поднимают температуру до 70— 75 °C. Через 40—60 мин за счет тепла, выделяющегося в результате полимеризации, температура в реакторе повышается до 80—85°С. Температуру можно регулировать подачей воды или пара в рубашку реактора. Контролем процесса служит определение содержания мономера. Полимеризация продолжается 2—4 ч;

2. Центрифугирование и промывка.

Гранулы полимера легко отделяются и многократно промываются водой для очистки от эмульгатора.

3. Сушка и просеивание Отмытый порошок загружают на алюминиевые противни тонким слоем и сушат в термошкафах при медленном подъеме температуры в пределах 40—70°С в течение 8—12 ч. После сушки порошок просеивают и укладывают в тару.

Молекулярная масса полиметилметакрилата? получаемого суспензионной полимеризацией составляет 20 000 — 30 000.

Материальный баланс

Материальный баланс основывается на законе сохранения массы, который гласит, что масса компонентов, вступивших в реакцию, равна массе продуктов реакции. Gприх = Gрасх.

Производительность 115 000 т/год.

Пересчитываем производительность в кг/ч при смене в 4 часа:

Т.к. степень конверсии = 99,5%, то норма загрузки ММАравна:

Исходя из нормы загрузки ММА, рассчитаем 1 масс.ч.:

Исходя из масс.ч. рассчитаем норму загрузки всех компонентов:

ММА кг/ч.

Вода кг/ч.

Олейновая кислота кг/ч.

Персульфат натрия mNa2S2O8 кг/ч Полученные данные сводим в таблицу:

Таблица 1

Приход, кг/ч.	Расход, кг/ч.
ММА.	ММА.
Вода.	Вода.
ОлейноваяКис-та.	ОлейноваяКис-та.
Персульфат Натрия.	Персульфат Натрия.
ПММА.
Итого.	Итого.	239 080.

((239 475 — 239 080)/ 239 475)*100% = 0,16%, что является допустимым Тепловой баланс Уравнение теплового баланса:

Количество теплоты рассчитывается по формуле:

Qмма = 298· 79 162·0,85 = 20 051 734,6кДж.

QH2O = 298· 158 334·4,183 = 194 867 987,16кДж.

Qэм = 298· 1583,2·1,3 = 613 331, 68кДж.

QNa2S2O8 = 298· 395,9·231,1 = 27 264 762,02кДж.

Q?мма = 363· 79 162·0,85 =24 425 235,1 кДж.

Q?Н2О = 363· 158 334·4,183 =240 246 511, 56 кДж.

Q?эм= 363· 1583,2·1,3 = 747 112, 08кДж.

Q?Na2S2O8 = 363· 395,9·231,1 = 33 211 773, 87кДж.

Qприх = 20 051 734,6+ 194 867 987,16 + 613 331, 68 + 27 264 762,02 =.

242 797 815 кДж.

Qрасх = 24 425 235,1+ 240 246 511, 56 + 747 112, 08+ 33 211 773, 87 =.

298 630 633 кДж.

Qнагр = Qрасх — Qприх = 298 630 633 — 242 797 815 = 55 832 818кДж.

Таблица 2

((298 630 633- 298 630 631)/ 298 630 633)*100% = 0% что является допустимым.