Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука - Кирпичников П.А.
Скачать (прямая ссылка):
Технологический процесс полимеризации в растворе осуществляется по непрерывной схеме, при которой легко отводится теплота, выделяющаяся в процессе синтеза полимера. Это позволило создать единичные агрегаты большой мощности, повысить активность и стереоселективность действия каталитических систем, улучшить технико-экономические показатели процесса производства растворных каучуков, прежде всего изопренового каучука, по выпуску которого СССР занимает ведущее место в мире.
Высокая активность каталитических систем, используемых в растворной полимеризации, позволяет, в принципе, достигать высоких
конверсии мономеров даже в одном полимеризаторе. Однако значительные тепловые эффекты, особенно в начальной стадии процесса, высокая вязкость углеводородных растворов полимеров, протекание побочных процессов, приводящее к образованию сшитых структур, как правило, требуют проведения процесса в батарее полимеризаторов. Для выделения растворных каучуков чаще всего используют метод водной дегазации, а для сушки — червячные машины.
Высокие требования к чистоте исходных мономеров и растворителя, а также повышенные затраты на регенерацию и транспорт большого количества растворителя [содержание мономеров в шихте обычно не превышает 25% (масс.) ] удорожают растворные каучуки, однако эти затраты вполне компенсируются высокими эксплуатационными характеристиками растворных каучуков,
ИЗОПРЕНОВЫЙ КАУЧУК СКИ-3
Изопреновый каучук — продукт стереоспецифической растворной полимеризации изопрена. Микроструктура полиизопренов оказывает решающее влияние на физико-механические свойства резин на их основе. В зависимости от порядка раскрытия двойных связей при полимеризации изопрена возможно образование четырех типов звеньев:
CH3
Н8Сч .H H3Cs ,CH2-
=СН2 —>- C=C »хс=с
~сн./ 44CH2- -H2C/ 4H
1, 4-цис- 1, 4-транс-
CH3 ~сн2~-сн~
I I ,
-CH2-с~ с
CH
Il
CH2
1,2-
3,4-
B мировой практике производятся два типа синтетических 1,4-ц«с-полиизопренов: на катализаторах Циглера—Натта (на основе тетрахлорида титана и алюминийалкилов) с содержанием \,і-цис-звеньев до 98% и на литийалкильных системах с содержанием 1,4-цыс-звеньев до 93%- Полиизопрен, получаемый на литийорганиче-ских катализаторах, характеризуется высокой линейностью макромолекул, имеет узкое молекулярно-массовое распределение, его молекулярная масса приближается к молекулярной массе натурального каучука. Полиизопрен, получаемый на «титановой» каталитической системе, в сравнении с «литиевым» имеет меньшую среднюю молекулярную массу, более широкое молекулярно-массовое распределение и содержит гель-фракцию. В промышленности для получения изопренового каучука в основном используют «титановую» каталитическую систему.
Исследования последних лет показали, что возможности повышения эффективности (скорость полимеризации и качество полиизо-
прена) двухкомпонентных каталитических систем Циглера—Натта практически исчерпаны. В настоящее время промышленность использует модифицированные катализаторы Циглера—Натта, содержащие три (и более) компонента. Модификаторами служат электронодонор-ные соединения типа оснований Льюиса (амины, эфиры, тиоэфиры, спирты, фенолы), добавляемые в определенных соотношениях к одному компоненту или к каталитическому комплексу. Применение модифицированных катализаторов Циглера—Натта на основе AlR3 и TiCl4 при полимеризации изопрена дает следующие преимущества: повышается скорость полимеризации, снижается содержание гель-фракции в полиизопрене, появляется возможность проведения полимеризации до более высоких конверсии без снижения оптимальных свойств каучука, процесс полимеризации становится менее чувствительным к микропримесям и завышению температуры, присутствие электронодоноров не оказывает влияния на микроструктуру полиизопрена.
Технологическое оформление процессов получения изопреновых каучуков с использованием различных каталитических систем не имеет принципиальных отличий. Так, процесс получения изопрено-вого каучука СКИ-3 в растворе изопентана состоит из следующих основных операций: осушка растворителя; приготовление каталитического комплекса; полимеризация изопрена; дезактивация катализатора; отмывка и стабилизация полимеризата; выделение каучука из растворителя; выделение каучука из пульпы; сушка и упаковка каучука. Вспомогательными операциями являются: приготовление суспензии стабилизатора и раствора стоппера; приготовление компонентов антиагломератора; азеотропная осушка возвратного растворителя; отгонка фракции C4 и ректификация изопентан-изопреновой фракции.
Осушка растворителя
Очищенная изопреновая фракция из промежуточного склада (рис. 52) подается в холодильник 2, где охлаждается испаряющимся при О °С пропаном; сепарация парожидкостной смеси осуществляется через отделитель. Охлажденная до 10 °С изопентан-изопре-новая фракция подается на осушку в осушители 3, заполненные алюмогелем. Осушенный растворитель направляется на полимеризацию. Осушители работают в периодическом режиме: один осушитель находится в работе, второй на регенерации, третий —- в резерве. Растворитель из выключенного на регенерацию осушителя переводится в емкость 4, откуда периодически насосом 5 откачивается на щелочную отмывку. Перед регенерацией осушитель пропаривается перегретым паром с температурой 400—450 °С. Отпаренные углеводороды вместе с водяным паром поступают из осушителей 3 в сепаратор 6 и далее в конденсатор 7, охлаждаемый промышленной водой. Несконденсированные пары углеводородов поступают в конденсатор 8, охлаждаемый охлажденной водой. Конденсат углеводородов с водой сливается в отстойник 9, откуда верхний органиче-
