Курсовая работа: Производство синтетического каучука

Применение каучуков. Бутадиен-стирольные каучуки - типичные каучуки общего назначения, используемые главным образом в производстве шин (обычно в комбинации с НК, синтетическим изопреновым или стереорегулярным бутадиеновым каучуком). На основе бутадиен-стирольных каучуков изготовляют также многочисленные РТИ (конвейерные ленты, рукава, профили, формовые детали), а также изоляцию кабелей, обувь, спортивные изделия и др.

Мировое производство бутадиен-стирольных каучуков превышает 4 млн. т/год (1982); по объему выпуска они занимают первое место среди всех СК.

5. Реактор-полимеризатор

Реактор включает сборный корпус 1, состоящий из отдельных секций с определенным соотношением диаметра перетока к диаметру секции d/d, имеющих термостатирующие рубашки. В верхней части корпуса 1 установлен расширитель 2, снабженный термостатирующей рубашкой, штуцером 3 для подачи реакционной смеси, воздушником 4 для соединения с атмосферой и другими технологическими штуцерами. На выходе из секционированного аппарата реакционная смесь поступает в сборник 5, также имеющий термостатирующую рубашку. Сборник устроен таким образом, чтобы гранулы ДФ не попадали в подключенный к нему пульсатор. 

Реактор - полимеризатор работает следующим образом. Частицы ДФ со степенью конверсии 35% через штуцер 3 вследствие разности плотностей СФ и ДФ поступают в реактор по наклонной трубе. Пульсатор обеспечивает возвратно-поступательное, движение СФ в секциях реактора, в результате чего в каждой секции происходит устойчивое вихреобразование и, как следствие, интенсивное перемешивание реакционной массы, что повышает в 3-4 раза удерживающую способность аппарата по сравнению с цилиндрическим и обеспечивает заданное время пребывания частиц ДФ в реакционной зоне аппарата. По мере увеличения плотности частиц они осаждаются в нижнюю часть аппарата, сборник и далее поступают в аппаратуру для окончательного дозревания. При этом наличие расширителя, сечение которого превышает в 4-6 раз сечение наклонного подающего патрубка, исключает пульсации СФ в предыдущих аппаратах технологической схемы. Применение пульсационного воздействия на реакционную систему в таком реакторе позволяет осуществить перемешивание ДФ без значительной деформации и дробления частиц, а также исключить слипание частиц и, следовательно, образование агломератов. Частота пульсаций находится в интервале 1-1,5 Гц. Соотношение объема жидкости, выталкиваемой пульсатором за половину периода пульсаций, и объема секции находится в пределах 0,3-0,5. Угол раствора диффузорной части секции составляет 90-100°.

Технологическая схема процесса получения бутадиен-стирольных и бутадиен-α-метилстирольных каучуков

Описание технологической схемы процесса сополимеризации бутадиена со стиролом.

Смесь бутадиена ёмк.1 со стиролом ёмк.2 или α-метилстиролом предварительно эмульгируют в водной фазе в смесителе 3 или трубопроводе и охлаждают. Соотношение углеводородной и водной фаз из ёмк.4 регулируется автоматически в ёмк.5. В поток эмульсии мономеров из ёмк.5 попадают компоненты инициирующей системы и регулятор, после чего она поступает в первый аппарат батареи полимеризаторов (6-I – 6-XII) и далее в последующие аппараты. Температура полимеризации поддерживается автоматически. Конверсия мономеров контролируется непрерывно с помощью специальных приборов или периодически путём определения сухого остатка латекса. По окончании процесса на выходе из батареи в латекс подаётся раствор стоппера. Для хорошей воспроизводимости и стабильности процесса важно, чтобы все исходные вещества, и прежде всего мономеры и эмульгаторы, были высокого и постоянного качества. Незаполимеризовавшиеся мономеры отгоняют острым паром в две ступени на прямо- или противоточных колоннах 7-8 под вакуумом. Предварительно проводится дегазация латекса в ёмк.7, при которой испаряется бутадиен. После отгонных колонн 7-8 латекс поступает в ёмкость 9 и уже оттуда в цех выделения каучука.

Технологическое оформление процесса выделения каучука из латекса как в виде ленты, так и в виде крошки

В случае получения каучука, не содержащего масла, латекс с температурой 45-500С предварительно подщелачивается раствором щёлочи до рН 10,4-10,6, смешивается с омыленным раствором костного клея и поступает на коагуляцию. Подщелачивание латекса не производится при получении маслонаполненных каучуков типа 1712,СКС(МС)-30АРКМ. Большинство действующих схем предусматривает введение масла на стадии флокуляции латекса. В некоторых схемах масло (чаще всего высокоароматизированное) вводится в латекс в виде эмульсии непосредственно перед коагуляцией. При получении каучуков не содержащих масла, антиоксидант вводится в виде дисперсии или эмульсии в латекс. В случае маслонаполненных каучуков антиоксидант может быть растворён в масле и таким образом введён в каучук.

Во всех схемах флокулят из первого аппарата (или смесителя) поступает во второй, в который подаётся серум, подкисленный серной кислотой.

При выделении каучука в виде ленты рН во втором аппарате 7,8-8,2, в третьем 6,5-7,2, температура 45-500С. В этом случае для получения для получения прочной пористой ленты и полноты перевода эмульгаторов в свободные карбоновые кислоты на первой части лентоотливочной машины проводится промывка каучука водой, подкислённой серной кислотой, её избыток удаляется при дальнейшей отмывке.

При выделении каучука в виде крошки рН во втором аппарате 6,5-7,2, в третьем 2,5-3,5, температура 500С.

 Промывка крошки каучука проводится на лентоотливочной машине или в емкостях водой при температуре 45-600С. Перед сушкой крошку каучука обезвоживают в червячных машинах, где влажность крошки, поступающей на сушку, уменьшается до 10-15%. Сушка каучуков  осуществляется в воздушных многоходовых ленточных сушилках; при выпуске других типов каучуков кошку сушат в воздушных многоходовых конвейерных сушилках или в червячных сушильных агрегатах. В настоящее время разработаны и начинают внедрять способы бессолевой коагуляции.

Смесь бутадиена со стиролом или α-метилстиролом предварительно эмульгируют в водной фазе в смесителе или трубопроводе и охлаждают. Соотношение углеводородной и водной фаз регулируется автоматически. В поток эмульсии мономеров попадают компоненты инициирующей системы и регулятор, после чего она поступает в первый аппарат батареи и далее в последующие аппараты. Температура полимеризации поддерживается автоматически. Конверсия мономеров контролируется непрерывно с помощью специальных приборов или периодически путём определения сухого остатка латекса. По окончании процесса на выходе из батареи в латекс подаётся раствор стоппера. Для хорошей воспроизводимости и стабильности процесса важно, чтобы все исходные вещества, и прежде всего мономеры и эмульгаторы, были высокого и постоянного качества. Незаполимеризовавшиеся мономеры отгоняют острым паром в две ступени на прямо- или противоточных колоннах под вакуумом. Предварительно проводится дегазация латекса, при которой испаряется бутадиен.

Заключение

Промышленное применение

Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин.

Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло- звуко- воздухо- гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.

Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции.

В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твердого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего, а в качестве наполнителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония, который в топливе играет роль окислителя.

Технологическое оформление процесса выделения каучука из латекса как в виде ленты, так и в виде крошки.

Латекс после отгонки поступает в емкость 1. В случае получения каучука, не содержащего масла, латекс с температурой 45-500С предварительно подщелачивается в ёмкости 3 раствором щёлочи из ёмкости до рН 10,4-10,6, смешивается с омыленным раствором костного клея в емкости 4 и поступает на коагуляцию.

 Большинство действующих схем предусматривает введение масла из ёмкость 2 на стадии флокуляции латекса. В некоторых схемах масло (чаще всего высокоароматизированное) вводится в латекс в виде эмульсии непосредственно перед (ёмкость 3) коагуляцией. При получении каучуков не содержащих масла, антиоксидант вводится в виде дисперсии или эмульсии в латекс. В случае маслонаполненных каучуков антиоксидант может быть растворён в масле и таким образом введён в каучук.

Во всех схемах флокулят из первого аппарата (или смесителя)3 поступает во второй 4-5, в который подаётся серум из ёмкости 17, подкисленный серной кислотой.

При выделении каучука в виде ленты - в этом случае для получения для получения прочной пористой ленты и полноты перевода эмульгаторов в свободные карбоновые кислоты на первой части лентоотливочной машины 7 проводится промывка каучука водой, подкислённой серной кислотой, её избыток удаляется при дальнейшей отмывке Н2О. затем каучук поступает на многоярусную сушильную машину 8 и через дробильную машину 9, и магнитодетектор идёт на упаковку.

При выделении каучука в виде крошки – промывка каучука производится на ленточноотливочной машине или в ёмкостях с водой 13-14 при температуре 45-60оС. Перед сушкой крошку каучука обезвоживают в червячных машинах 15, где влажность крошки поступающей на сушку уменьшается до 10-15%. Сушка каучука в воздушных многоходовых ленточных машинах 16, затем он поступает на брикетировочную машинку и магнитодетектор идёт на упаковку.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5