Технологическая часть
Характеристика сырья и готовой продукции
Разрушение каталитического комплекса, не переводя переходной металл (Ti3) в неактивную форму с последующей отмывкой полимеризата
Описание устройства и принцип действия основного аппарата
Физико-химические методы анализа
Гравиметрический
Спектрофотометрический
Навигация
Характеристика сырья и готовой продукции
Технология получения синтетических каучуков
63541
знак
2
таблицы
11
изображений
1.2 Характеристика сырья и готовой продукции
Выпускаемый промышленностью каучук СКИ-3 по пластичности подразделяется на две группы и должен удовлетворять следующим техническим требованиям:
I группа II группа
Вязкость по Муни, не менее 60 50
Пластичность 0,30—0,40 0,41—0,50
Сдержание золы, %, не более 0,7 0,7
Содержание металлов, %, не более
медь 0,0002 0,0003
железо 0,006 0,006
титан 0,1 0,1
Потери массы при 105 °С, %, не более 0,6 0,7
Содержание стеариновой кислоты, % 0,5—13 0,5—1,8
Содержание нафтама-2, % 0,4—0,8 0,4—0,8
Содержание 1,4-дифенил-п-фенилен
-диамина, % 0,2—0,5 0,2—0,5
Условная прочность при растяжении, МПа, не менее
при 20 °С 26,5 25,5
при100°С 16,7 15,7
Относительное удлинение, %, не менее 700 700
Остаточное удлинение, %, не более 16 16
Выше уже отмечалось, что каучук СКИ-3 уступает натуральному как в невулканизованном состоянии, так и при сравнении свойств резин. Разработаны новые марки изопреновых каучуков, превосходящие СКИ-3 по некоторым показателям.
Каучуки СКИ-ЗА (содержание геля до 7 %) и СКИ-ЗШ (содержание геля = 7 %) более стабильны по свойствам, чем СКИ-3, имеют повышенные физико-механические показатели и поэтому предназначены для замены НК в некоторых изделиях.
Путем модификации каучука СКИ-3 получен ряд новых каучуков, по отдельным показателям приближающихся к НК или даже превосходящих его. При введении карбоксильных групп в каучук путем оксосинтеза получен каучук СКИ-ЗК;
СКИ-ЗЭ и СКИ-ЗМ — каучуки, содержащие соответственно эпоксидные и гидроксильные группы. При модификации полиизопрена малеиновым ангидридом или другими производными малеиновой кислоты получают каучук СКИ-ЗМА. Введение уже 1 % модификатора приводит к повышению прочности связи резин с кордом, улучшению упругих и упруго-гистерезисных показателей.
Наиболее высокими техническими свойствами характеризуется каучук СКИ-3-01, обладающий повышенной когезионной прочностью сырых резиновых смесей (рис.7); резины на основе этого каучука по эластическим свойствам практически идентичны резинам из НК, характеризуются несколько меньшим теплообразованием, но уступают им по сопротивлению раздиру и модулю упругости.
Рис.7. Кривые напряжение — удлинение невулканизованных наполненных смесей на основе различных изопреновых каучуков.
Изопреновые каучуки, являющиеся каучуками общего назначения, применяют вместо натурального как самостоятельно, так ив сочетании с другими эластомерами при изготовлении практически всех резиновых изделий:
шин, разнообразных резинотехнических изделий (транспортерные ленты, рукава, формовые и неформовые детали и др.), резиновой обуви. Изопреновые каучуки, содержащие неокрашивающие и нетоксичные стабилизаторы (СКИ-ЗНП), применяют для изготовления медицинских изделий, резин, контактирующих с пищевыми продуктами, и изделий широкого потребления (игрушки, мячи и т. д.). Изопреновый каучук СКИ-ЗД используют в кабельной промышленности для изготовления электроизоляционных резин, каучук СКИ-ЗВ предназначен для вакуумной техники. На основе СКИ-3 получают изопреновый латекс и эбониты.
Кроме каучуков, содержащих преимущественно 1,4-цис-звенья, в нашей стране и за рубежом производится 1,4-транс-полиизопрен. Его синтез осуществляется также полимеризацией изопрена в растворителе на катализаторах Циглера — Натта. В качестве переходного металла в составе таких катализаторов чаще всего используется ванадий.
Отечественный гранс-полиизопрен выпускается под торговой маркой СГ, его зарубежным аналогом является канадский полимер полисар-Х-414, а природными аналогами — гуттаперча и балата. В отличие от природных полимеров, синтетические имеют более высокую молекулярную массу и требуют пластикации, они содержат определенное количество геля. Основное назначение 1,4-транс-полиизопрена — использование в качестве термопластичного материала в ортопедии и восстановительной хирургии (отечественный материал поливик), а также в качестве клеев для различных материалов.
1.3 Описание технологической схемы производства
К изопентану и изопрену предъявляются высокие требования по чистоте продукта. Это объясняется тем, что большинство примесей, сопутствующих изопрену и изопентану, существенно влияют на кинетику полимеризации и микроструктуру образующего полимера. Например, при содержании воды в системе более 0,001% полимеризация протекает с большим индукционным периодом и резко увеличивается содержание геля в полимере. Димеры изопрена влияют главным образом на микроструктуру полимера, а изобутилен снижает скорость полимеризации. Присутствие циклопентадиена в количестве 0,001% резко снижает скорость полимеризации и молекулярный вес полимера, а при содержании 0,1% циклопентадиена происходит полное отравление катализатора. Углеводороды ацетиленового ряда и диеновые углеводороды приводят к увеличению индукционного периода и существенному снижению скорости полимеризации.
Полимеризация изопрена с титановыми катализаторами проводится в изопентане, вязкость растворов полимера в котором минимальна. Осушенная изопентан-изопреновая фракция подпитывается изопреном до его содержания 12—15% и подается в холодильник 1 (рис.8), охлаждаемый испаряющимся при температуре - 20 °С пропаном. Модифицированный каталитический комплекс (до 1 % в расчете на изопрен) подается на полимеризацию с помощью специального дозирующего устройства, регулирующего автоматически подачу катализатора в зависимости от вязкости полимеризата, через холодильник 2.
Предполагается, что при полимеризации изопрена в присутствии катализаторов Циглера-Натта протекают три элементарные реакции:
1. Зарождение активных центров полимеризации при взаимодействии активных центров катализатора с мономером:
TiCl3*(iC4H9) AlCl + iC5H8 ® TiCl3(iC4H9)(iC5H8)nAl(iC4H9)Cl
2. Рост полимерных цепей при взаимодействии активных центров полимеризации с мономером:
TiCl3(iC4H9)(iC5H8)nAl(iC4H9)Cl+iC5H8®TiC13(iC5H8)+I(iC4H9)Al(iC4H9)Cl
3. Обрыв роста полимерных цепей:
TiCl3(iC5H8)n+I(iC4H9)Al(iC4H9)Cl®TiCl3 + (iC4H9)(iC5H8)n + IAl(iC4H9)Cl
Активным центром полимеризации является не комплекс, а соединение,которое образуется после присоединения первой молекулы мономера - на это указывает наличие индукционного периода при полимеризации изопрена.
Полимеризация изопрена осуществляется в батарее, состоящей из двух последовательно соединенных полимеризаторов 31 и З2 объемом 20 м3. При использовании двухкомпонентного каталитического комплекса полимеризация осуществляется в батарее из 4—6 аналогичных аппаратов. Полимеризаторами служат аппараты с мешалками, снабженными лопастями и скребками, обеспечивающими интенсивное равномерное перемешивание во всем объеме полимеризатора и непрерывную очистку поверхности теплообмена, что необходимо для достижения высокого коэффициента теплопередачи. Съем теплоты, выделяющейся при полимеризации изопрена (удельная теплота реакции полимеризации 1050 кДж/кг) осуществляется через рубашку полимеризатора, охлаждаемую рассолом. Температуру полимеризации повышают по ходу процесса с 45 ± 5 °С в полимеризаторе Зг до 55 ± 5 °С в полимеризаторе З2, что обеспечивает конверсию изопрена 85 - 90% при достаточно низкой вязкости полимеризата. Известен также метод охлаждения реакционной массы за счет частичного испарения растворителя и мономера. Давление в полимеризаторах 1 — 1,2 МПа.
Назначение этой технологической стадии заключается в обрыве реакции полимеризации при достижении заданной конверсии и превращение компонентов катализатора в соединения, которые не вызывают при дальнейшей обработке полимеризата вторичных процессов (деструкции и структурирования), приводящих к снижению качества изопренового каучука.
По окончании процесса полимеризации производится дезактивация (разрушение) каталитического комплекса и заправка полимеризата антиоксидантами (стабилизация полимера).
Процесс дезактивации катализатора проводят в основном двумя способами:
Похожие работы
... каучука" повлиял на показатели ликвидности, поэтому необходимо проводить работу с дебиторами, чтобы преобразовать дебиторскую задолженность в денежные средства. Проведя анализ ликвидности и платежеспособности предприятия ОАО "Казанский завод синтетического каучука" мы пришли к выводам, что на момент проведения анализа, баланс за три года предприятия является неликвидным, так как некоторые из ...
... является сырая нефть, которую разделяют на фракции (углеводороды определенного размера) и далее уже используют в синтезе необходимых мономеров. Мономеры используют для производства синтетических каучуков различными методами полимеризации. Рис.2 3.1 Виды полимеризации В зависимости от фазового состояния среды, в которой протекает реакция полимеризации, различают несколько видов ...
... происхождения (канифоль), жирные кислоты (стеариновая, олеиновая) и другие. Прочность и нерастворимость резины в органических растворителях связаны с её строением. Свойства резины определяются и типом исходного сырья. Например, резина из натурального каучука характеризуется хорошей эластичностью, маслостойкостью, износостойкостью, в то же время мало устойчива к агрессивным средам; резина из ...
... -вибрационные мельницы, механические устройства, обеспечивающие высокие сдвиговые усилия, форсунки высокого давления и др.). Свойства и применение бутадиен-стирольных каучуков, получаемых полимеризацией в эмульсии Макромолекула бутадиен-стирольных каучуков, получаемых эмульсионной полимеризацией, характеризуется наличием следующих структур: Около 80% звеньев бутадиена присоединены в ...
0 комментариев