Физико-химические закономерности получения синтетических каучуков в промышленности (полиизопрен, полибутадиен)

3

КУРСОВАЯ РАБОТА

Физико-химические закономерности получения синтетических каучуков в промышленности (полиизопрен, полибутадиен)

Оглавление

Введение

1. Синтетические каучуки (СК)

2. Основные методы получения изопрена в промышленности

2.1 Получение изопрена из изобутилена и формальдегида

2.2 Получение формальдегида и изобутилена

2.3 Получение изопрена дегидрированием изопентана и изоамиленов

2.4 Получение цис-1.4-полиизопрена

2.4.1 Полимеризация изопрена

2.4.2 Обезвоживание и сушка каучука

Литература

Введение

В настоящее время химическая промышленность производит много различных видов синтетических каучуков, превосходящих по некоторым свойствам натуральный каучук. Кроме полибутадиенового каучука (СКБ), широко применяются сополимерные каучуки - продукты совместной полимеризации (сополимеризации) бутадиена с другими непредельными соединениями.

Исходным сырьем в получении каучуков 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.

1. Синтетические каучуки (СК)

Классификация, получение и применение. Сейчас производится широкий ассортимент синтетических каучуков, различных по составу и потребительским свойствам. Обычно каучуки классифицируют и называют по названию мономеров, использованных для их получения (изопреновые, бутадиеновые каучуки), или по характерной группе атомов, входящих в их состав (полисульфидные, кремнийорганические и т.д.).

Основным методом получения синтетических каучуков является полимеризация диенов и алкенов. Наиболее широко в качестве мономеров для производства каучуков используются бутадиен, изопрен, стирол, хлоропрен, изобутен, этилен, акрилонитрил и др.

Полисульфидные, полиуретановые и некоторые другие каучуки синтезируют с помощью реакции поликонденсации. По областям применения их принято разделять на каучуки общего и специального назначения. Каучуки общего назначения обладают комплексом свойств, позволяющим применять их для производства широкого круга изделий, для которых необходимо основное свойство резин - высокая эластичность при обычных температурах (шины, транспортёрные ленты, обувь и др.). Каучуки специального назначения должны обладать свойствами, обеспечивающими работоспособность изделий в специфических, часто экстремальных условиях: стойкостью к действию растворителей, масел, кислорода, озона, тепло- и морозостойкостью (т. е. способностью сохранять высокую эластичность в широком диапазоне температур) и др. специфическими свойствами. Существуют особые группы синтетических каучуков, такие, как водные дисперсии каучуков - латексы; жидкие каучуки - отверждающиеся олигомеры; наполненные каучуки - смеси каучука с наполнителями или пластификаторами.

Примеры некоторых синтетических каучуков. Среди каучуков общего назначения по-прежнему широко распространены бутадиеновые СКД. (стереорегулярный 1,4-цис-полибутадиен)

и изопреновые (1,4-цис-полиизопрен) каучуки

Они обладают высокой прочностью, эластичностью, износостойкостью и невысокой стоимостью, что обуславливает их широкое применение в производстве разнообразных резиновых изделий. Для модификации потребительских свойств каучуков широко используют сополимеризацию - диен полимеризуют с добавлением какого-либо алкена. Такой полимер состоит из элементарных звеньев двух различных типов. Таким сополимером является еще один распространенный СК - бутадиенстирольный каучук (СКС), который применяется не только при производстве резиновых изделий, но также является основой строительного латекса и латексно-эмульсионных красок.

Бутилкаучук (БК) - сополимер 2-метилпропена с небольшим количеством изопрена - относится уже к каучукам специального назначения, т.к. обладает высокой стойкостью к различным воздействиям, поэтому его используют для электроизоляции, антикоррозионных и теплостойких покрытий.

Полихлоропреновые каучуки (наирит, неопрен) - один из наиболее давно известных видов синтетических каучуков - разработаны компанией «Дюпон» в 1930-х.

Обладают высокой масло-, бензо-, озоностойкостью. С высокой масло-, бензо- и теплостойкостью связано также и применение бутадиенакрилонитрильного (СКН) каучука.

Высокая прочность при растяжении и стойкость к различным воздействиям полиуретанов обуславливает их разнообразное применение - от искусственной кожи для производства обуви до изготовления износостойких покрытий, клеев и герметиков.

В экстремальных условиях «работают» фторкаучуки - сополимеры фторированных или частично фторированных алкенов. Высокая теплостойкость, инертность к воздействиям агрессивных сред - растворителей, кислот, сильных окислителей, негорючесть, стойкость к УФ-облучению позволяет использовать эти уникальные вещества для работы в условиях высоких температур, в агрессивных средах для изоляции проводов и антикоррозионной защиты аппаратуры.

Полибутадиен - полимер, получаемый полимеризацией бутадиена:

n (Н₂С=СН-СН=СН₂) > (-Н₂С-СН=СН-СН₂-)_n

Эластичное, каучукоподобное вещество, влагоустойчиво, газонепроницаемо. Первый синтетический каучук. Способность бутадиена к полимеризации установил С. В. Лебедев (1909 г.).

Полиизопрен. Синтетический полиизопрен - аналог натурального каучука. Полимеризацию изопрена и его сополимеризацию с другими мономерами проводят главным образом эмульсионным (латексным) способом в присутствии водорастворимых инициаторов. Инициирование с использованием окислительно-восстановительных систем (например, FeSO₄+H₂O₂) позволяет вести полимеризацию даже при -20°С. Такие низкие температуры благоприятствуют образованию полимеров более регулярного строения с высоким содержанием 1,4-цис-звеньев, обладающих хорошей разрывной прочностью, высокой эластичностью и другими ценными техническими свойствами. Регулярность строения полиизопрена может быть резко увеличена при проведении полимеризации в растворе (например, в петролейном эфире) в присутствии металлического лития. Таким способом получают каучуки марки СКИ (Россия), "Коралл" (США). При использовании комплексных металлорганических катализаторов Циглера-Натта получают СКИ-3 (Россия), "Америпол" (США). Каучуки типа СКИ превосходят по ряду характеристик натуральный каучук.

Сополимеризация смесей из 97-98% изобутилена CH₂=C(CH₃)₂ и 2-3% изопрена при температуре около -90°С в среде этилена, пропилена или хлорметана в присутствии AlCl₃ приводит к образованию бутилкаучука, отличающегося химической стойкостью, низкой газопроницаемостью и устойчивостью к высоким температурам и старению. Из бутилкаучука производят автокамеры, надувные лодки, прокладки, клей, им футеруют (покрывают) химическую аппаратуру и т.д.

Бромбутилкаучук - продукт неполного бромирования бутилкаучука - прочно связывается с другими каучуками и хорошо совмещается с ними, что позволяет использовать его для герметизации резиновых изделий, изготовленных из иных полимеров.

Для производства электроизоляционных, антикоррозионных и герметизирующих материалов (герметиков), клеев, формовочных масс, а также связующих компонентов твердого ракетного топлива применяют жидкие каучуки, способные превращаться при вулканизации в резиноподобные продукты. К ним относятся диеновые полимеры с низкой молекулярной массой (олигомеры).

Технологические процессы получения полиизопрена и полибутадиена связаны со способами получения изопрена и бутадиена [1].

2. Основные методы получения изопрена в промышленности

Изопрен, или 2-метил-1,3-бутадиен один из важнейших мономеров промышленности СК, используется для получения стереорегулярных изопреновых каучуков и термоэластопластов.

Изопрен является гомологом 1,3-бутадиена, у которого водород при втором углеродном атоме замещен метильной группой СН₃. При обычных условиях - это легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость с характерным запахом и токсическими свойствами. ПДК изопрена в рабочей зоне 40 мг/м³. Изопрен практически нерастворим в воде, но хорошо растворим в спирте, эфире и других органических растворителях. Показатели некоторых свойств изопрена приведены ниже:

Молекулярная масса - 68,11

Плотность, г/см³ - 0,681

Температура, °С

кипения - 34,07

плавления - минус 146,7

вспышки - минус 48

самовоспламенения - 400

Из большого числа способов получения изопрена до стадии промышленной реализации доведены следующие:

из изобутилена и формальдегида;

двухстадийное дегидрирование изопентана;

дегидрирование изоамиленов;

димеризация пропилена;

извлечение изопрена из фракции Cs пиролиза жидких нефтепродуктов;

из ацетилена и ацетона.

Одним из решающих факторов при определении перспективности того или иного метода синтеза изопрена является наличие ресурсов и стоимость используемого сырья.

2.1 Получение изопрена из изобутилена и формальдегида

Впервые в мире синтез изопрена из изобутилена и формальдегида в промышленном масштабе был осуществлен в СССР в 1964-1965 гг.

В 1917 г. голландский химик Принс исследовал реакции формальдегида с этиленовыми углеводородами и показал принципиальную возможность получения диеновых углеводородов из формальдегида и алкенов, однако ввиду низких выходов целевых продуктов этот метод нигде не нашел применения.

Советскими учеными был разработан достаточно эффективный процесс, пригодный для внедрения в промышленность. Процесс осуществляется в две стадии.

Первая стадия - конденсация изобутилена с формальдегидом в присутствии разбавленной серной кислоты (как катализатора) с образованием 4,4-диметил-1,3-диоксана (ДМД):

Вторая стадия - гетерогенно-каталитическое разложение ДМД в присутствии фосфатного катализатора:

Наряду с основными реакциями на обеих стадиях процесса протекают также различные побочные реакции, в результате чего заметно уменьшается выход ДМД и изопрена. Поэтому проводятся исследовательские и опытные работы с целью снижения выходов побочных продуктов, их рационального использования и уменьшения себестоимости изопрена, получаемого из изобутилена и формальдегида.

2.2 Получение формальдегида и изобутилена

В промышленном масштабе формальдегид получают двумя способами: каталитическим окислением метилового спирта (метанола) кислородом воздуха при 600-750 °С и неполным окислением метана. Наибольшее распространение получил первый способ.

Реакция протекает с выделением теплоты по уравнению:

В качестве катализатора обычно применяют серебро, нанесенное на пемзу («серебро на пемзе»). Помимо указанной основной реакции в процессе окисления метанола протекают побочные реакции, приводящие к получению небольших количеств метана, водорода, оксида и диоксида углерода, уксусной кислоты и др.

Выход формальдегида составляет не менее 80% от теоретического (по метанолу).

Метанол - сильный яд; прием внутрь 10 г метанола приводит к слепоте, а 30 г и более - к смерти. Его синтезируют,из оксида углерода и водорода.

Обычно формальдегид получается и используется в виде 37%-чого раствора в воде (формалина). Товарный формалин содержит до 10% метанола, предотвращающего самопроизвольную полимеризацию формальдегида. Для производства ДМД в целях снижения выхода побочных продуктов формалин должен содержать не более 1% метанола и 0,01% муравьиной кислоты, получающейся в качестве побочного продукта при синтезе формальдегида.

2.3 Получение изопрена дегидрированием изопентана и изоамиленов

Метод дегидрирования изопентана (метилбутана) представляет большой интерес.

Процесс дегидрирования может быть осуществлен по одно- и двухстадийной схеме.

Двухстадийное дегидрирование изопентана

Сырье для данного процесса получают либо в виде пентановой фракции, выделяемой из прямогонного бензина, либо в виде изопентановой фракции, поступающей с ЦГФУ, либо же в виде изопентан-изоамиленовой фракции бензина каталитического крекинга.

Процесс получения изопрена двухстадийным дегидрированием изопентана включает следующие основные операции:

Подготовка и очистка сырья. Изопентан может быть получен изомеризацией пентама.

Пентан С_вН_и - бесцветная легковоспламеняющаяся жидкость. Изопентан - легковоспламеняющаяся жидкость. Некоторые свойства пентана и изопентана приведены ниже:

Принципиальная схема процесса изомеризации пентана в пентан приведена на рис. 1.



Рис.1. Схема изомеризации пентана в изопентан

Жидкая фракция пентана поступает в колонну 1 для отделения от тяжелых углеводородов, которые в виде кубовой жидкости после холодильника 4 насосом 5 откачиваются на склад, из колонны 1 жидкий пентан поступает в дефлегматор 6 и сливается в сборник 7. Часть пентана из сборника 7 подается насосом 3 в виде флегмы на колонну 1, а часть поступает в сборник 8. Жидкий пентан из сборника 5 подается насосом высокого давления 9 через теплообменник 10 и трубчатую печь 11 в реактор 12. Перед теплообменником 10 пентан смешивается с циркулирующим газом, содержащим около 85% водорода. В теплообменнике пентан испаряется, его пары в печи 11 нагреваются до 450 °С. Часть пентана (50-60%), проходя сверху вниз через слой катализатора в реакторе 12, превращается в изопентан.

Реакционный газ из нижней части реактора 12 -охлаждается в теплообменнике 10 и конденсаторе 14 до 40^еС, после чего конденсат разделяется в сепараторе на две фазы: жидкость и несконденсированный газ. Газ возвращается на смешение с исходной пентановой фракцией, а жидкость, состоящая из изопентана и н-пентана, поступает в емкость 16. За счет снижения давления в емкости до 1,5-1,6 МПа происходит дополнительная отдувка газа, а жидкость подвергается двухступенчатой ректификации в колоннах 20 и 28. В колонне 20 смесь стабилизируется за счет отгонки легких углеводородов С₃ и С₄, направляемых в топливную сеть завода. Кубовая жидкость колонны 20 поступает в колонну 28 и разделяется на изопентан (верхний продукт) и возвращаемый в цикл (на изомеризацию) пентан (кубовая жидкость). Изопентан с массовым содержанием основного продукта 95% через конденсатор 25 поступает в сборник 24, откуда насосом 23 частично подается на колонну 28 в виде флегмы и частично через холодильник 26 на склад. Пентан из куба колонны 28 насосом 27 возвращается на изомеризацию.

Основным аппаратом в данном процессе является реактор изомеризации. Это вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 2,8 м и высотой около 5,0 м. В его нижней части имеются решетки для катализатора [2,3].

2.4 Получение цис-1.4-полиизопрена

Процесс получения цис-полиизопрена состоит из следующих основных стадий:

полимеризация изопрена;

дезактивация катализатора, стабилизация полимера и отмывка полимеризата;

выделение полимера из полимеризата (водная дегазация);

обезвоживание и сушка каучука.

Дополнительными стадиями являются приготовление каталитического комплекса и регенерация растворителя.

2.4.1 Полимеризация изопрена

Полимеризацию изопрена проводят непрерывно в батарее из четырех - шести последовательно соединенных полимеризаторов, причем в первых двух поддерживается температура 25-30 °С, в последних 35-40 °С. Реакция полимеризации начинается сразу же после добавления в полимеризационную шихту катализатора. Ввиду экзотермичности реакции для получения каучука хорошего качества необходим эффективный отвод теплоты в условиях высоковязкой реакционной среды. Теплоту реакции отводят путем подачи охлажденного рассола в рубашки полимеризаторов при непрерывном перемешивании содержимого полимеризаторов.

Так как образующийся полимер все время растворяется в растворе, реакционная среда постепенно становится все более вязкой. При содержании в полимеризате более 10% полимера перемешивание затруднено, и это ухудшает отвод теплоты реакции. Вязкость полимеризата зависит не только от концентрации полимера, но и от его средней молекулярной массы, а также от типа растворителя. Этот показатель очень важен для аппаратурного оформ- ления всех стадий процесса получения полиизопрена. От вязкости полимеризата зависит также скорость и полнота процессов дезактивации и стабилизации полимера и производительность водной дегазации полимеризата.

При проведении полимеризации содержание мономера в шихте составляет 12-15%, конверсия мономера 85-90%. При такой конверсии полимеризация длится примерно 2-3 ч. Вязкость полимеризата, выходящего из последнего аппарата и содержащего до 12% полимера составляет около 3000-4000 МПа-с. Подача шихты и каталитического комплекса на полимеризацию, а также рассола в рубашки полимеризаторов регулируется автоматически.

Ввиду большой вязкости полимеризата и необходимости эффективного отвода теплоты, выделяемой при реакции, полимеризаторы (автоклавы) для полимеризации в растворах должны обладать достаточной поверхностью охлаждения и иметь устройство для очистки всей внутренней поверхности от налипающей пленки полимера. Полимеризаторы, используемые в производстве эмульсионных каучуков, для полимеризации в растворах непригодны.

Автоклав для высоковязких растворов, применяемый в отечественной промышленности (рис. 2), представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, снабженный рубашкой и спиралевидной мешалкой с лопастями и скребками, обеспечивающими непрерывное перемешивание и очистку от полимера всей внутренней поверхности аппарата.

Рис.2. Автоклав для полимеризации в растворах:

1 - вал; 2 - ленточная мешалка; 3 - скребки; 4 - мотор с редуктором; 5 - предохранительное устройство с мембраной; 6 - корпус; 7 - рубашка.

Корпус, крышка и мешалки, соприкасающиеся с полимеризатом, изготовлены из нержавеющей стали.

Принципиальная схема получения цис-полиизопрена приветна на рис. 3.



Охлажденный до -20 °С раствор изопрена поступает в емкость для приема шихты 1. Шихта и раствор каталитического комплекса дозировочным насосом 2 подаются; первый из батареи последовательно включенных полимеризаторов 3. Охлаждение полимеризаторов и регулирование температуры полимеризации можно осуществлять за счет изменения 1ассы подаваемого рассола в рубашки полимеризаторов, измельчения температуры шихты, поступающей на полимеризацию, I режима подачи катализатора.

Переток раствора полимера из первого в последующие по оду процесса полимеризаторы 3 осуществляется за счет побеленного уменьшения давления в реакторах.

По достижении требуемой глубины конверсии изопрена необходимо дезактивировать катализатор, содержащийся в полимеризате. Для дезактивации катализатора можно использовать спирты, кислоты, амины и другие соединения, реагирующие с компонентами каталитического комплекса с образованием водорастворимых соединений.

Из соображений экономики и эффективности, а также возможности регенерации дезактиватора из промывной воды в производстве СКИ-3 в качестве стоппера применяют метиловый или этиловый спирт. Эта стадия также показана на рис. 3.

Раствор дезактиватора готовят смешением метанола с толуолом в емкости 5, затем насосом 4 смесь подается в аппарат 6. Поскольку полиизопрен обладает высокой реакционной способностью и в нем имеются примеси металлов переменной валентности (железа, меди), ускоряющие окислительную деструкцию, полиизопрен необходимо стабилизировать.

Эффективными стабилизаторами СКИ-3 являются соединения аминного и фенольного типов. На новых заводах СК применяют смесь 0,5% неозона Д (нафтама-2, фенил-р-нафтиламина) и 0,5% ДФФД (Л-дифенил-п-фенилендиамина). Для получения светлых марок каучука используется ионол (2,6-ди-грет-бутил-4-метил фенол).

Хорошая растворимость стабилизаторов при 40 °С в дезактиваторе (смеси метанола в толуоле) позволяет совместить дезактивацию каталитического комплекса и стабилизацию каучука.

В аппаратах б и 7 при перемешивании, и подогреве до< 40 °С готовят раствор стабилизаторов в дезактиваторе.

Из аппарата 7 готовый раствор стабилизаторов в дезактиваторе поступает в дозировочный насос 2, а затем - в нижнюю часть смесителя 9, снабженного Z-образной двухвальной мешалкой. Туда же поступает одновременно и полимеризат из последнего работающего в батарее полимеризатора 3. В смесителе 9 происходит одновременно разрушение каталитического комплекса и стабилизация полимера. Удаление из полимеризата разрушенного катализатора и метанола производится водной экстракцией в отмывочной колонне 10, орошаемой водой. Отмывку полимеризата производят непосредственно после разрушения катализатора, так как при хранении неотмытого полимеризата происходит структурирование полимера. Промывные воды из аппарата 10 направляют на регенерацию метанола. Отмытый полимеризат из колонны 10 поступает в усреднитель 12. Во избежание потерь паров углеводородов над аппаратом 12 установлен конденсатор 11, охлаждаемый водой. Конденсат из аппарата 11 возвращается в аппарат 12.

Выделение полимера, незаполимеризованного изопрена и растворителя осуществляется в процессе водной дегазации полимеризата, при которой выделяющийся в виде крошки полимер дополнительно отмывается. Так как содержание растворителя в полимеризате значительно превышает содержание незаполимеризованного изопрена, дегазацию проводят, пока массовое содержание растворителя в каучуке не уменьшится до 0,5%, что практически исключает присутствие свободного мономера.

Процесс дегазации включает несколько стадий: эмульгирование отмытого полимеризата водой и паром, введение анти-агломератора, образование крошки каучука, отгонку растворителя и незаполимеризовавшегося изопрена - см. рис. 3.

Процесс водной дегазации проводят непрерывно в одну или две ступени. Для предотвращения слипания крошки каучука в отмытый полимеризат в дегазаторе вводят антиагломератор. В качестве антиагломераторов можно применять гидроксиды [[например, Zn(OH)₂], соли жирных кислот (стеарат кальция) и др. Дегазацию обычно осуществляют в противотоке острого водяного пара и дегазируемой крошки каучука в виде дисперсии ее в воде.

Из усреднителя 12 полимеризат насосом 13 подается в крош-кообразователи 14, куда для образования крошки каучука подается острый пар и умягченная вода. Крошка каучука из аппарата 14 и крошка, увлекаемая парами из дегазатора 15 в отпарную колонну 18 и в емкость 19, поступает в верхнюю часть дегазатора 15. На дегазацию вместе с полимеризатом подается также насосом 17 из емкости 16 суспензия антиагломератора в воде.

Пары растворителя и незаполимеризованного изопрена, отгоняемые из дегазатора 15,, вместе с парами воды поступают сначала в отпарную колонну 18, а затем в межтрубное пространство конденсатора 21. Там под небольшим давлением с помощью захоложенной воды происходит конденсация паров растворителя, изопрена и воды и частичное разделение конденсата на два слоя. Верхний- масляный слой, состоящий из углеводородов, поступает на окончательную сепарацию в аппарат 22; нижний - водный слой вместе с нижним слоем из сепаратора 22 направляется на регенерацию растворенных в нем углеводородов.

Полученная пульпа каучука из аппарата 15 поступает на обезвоживание и сушку.

2.4.2 Обезвоживание и сушка каучука

Пульпа каучука, получающаяся при водной дегазации и содержащая около 5% каучука, после предварительного обезвоживания (концентрирования) на виброситах, вакуум-фильтрах или одночервячном шнековом прессе может быть окончательно высушена в трехходовой конвейерной сушилке, Обогреваемой горячим воздухом (100-110°С).

В настоящее время в производстве стереорегулярных каучуков обезвоживание и сушку пульпы каучуков производят главным образом в экспеллерно-экспандерных (двухшнековых) агрегатах. Эти агрегаты позволяют увеличить степень механизации и автоматизации процесса обезвоживания и сушки при одновременном улучшении однородности и качества каучука. Кроме того, процесс обезвоживания и сушки каучука на двухшнековом агрегате значительно рентабельней предварительного обезвоживания каучука с последующей сушкой его в конвейерных сушилках.

Схема обезвоживания и сушки пульпы каучука на двухшнековом агрегате приведена на рис. 4.



После водной дегазации полимеризата пульпа поступает в концентратор 3, где крошка отделяется от основной массы воды. Вода сливается в сборник 1 и насосом 2 частично направляется в химзагрязненные стоки, а частично возвращается в аппарат 3. Крошка каучука, содержащая около 50% влаги, после аппарата 3 шнековым транспортером подается в экспеллер 5, где отжимается основная масса воды, стекающей в сборник 1. Экспеллер представляет собой одночервячный шнековый пресс, заключенный внутри фильтрующего цилиндра. Привод шнека работает от мотора через редуктор.

После экспеллера крошка каучука с влажностью не более 10% поступает в экспандер 6, где происходит окончательная досушка каучука.

Высушенная крошка каучука вибротранспортером 9 подается в зону охлаждения и при температуре 40-50 °С поступает на спиральный виброподъемник 10. Здесь ее обдувает горячий воздух для удаления влаги с наружной поверхности. Сухая крошка горизонтальным вибротранспортером 11 и вибропитателем 12 подается сначала в загрузочный бункер 13 автоматических весов и далее в брикетировочный пресс 14. Брикеты СКИ-3 массой 25-30 кг ленточным транспортером подают в металлодетектор, где происходит отбраковка брикетов каучука с включениями железа, затем автоматически заворачивают в полиэтиленовую пленку (два слоя) и направляют на склад.

Важнейшие узлы агрегата - экспеллер- изображен на отдельном рисунке.

Экспеллер (рис. 5) снабжен подающим и разгрузочным конвейерами. Скорость движения шнека питающего конвейера можно регулировать. Экспеллер работает непрерывно. Обезвоживание каучука происходит за счет сжатия его шнеком 3, вращающимся внутри фильтрующего цилиндра 2 со щелями. При изменении размера выпускного отверстия / или скорости подачи каучука изменяется давление шнека на каучук и степень его обезвоживания. Фильтрат стекает через штуцер. Шнек и фильтр изготавливают из нержавеющей стали, корпус - из углеродистой стали.

Экспандер (рис. 5) представляет собой горизонтальный шнек 2 с переменным шагом винта, вращающийся в стальном цилиндре без отверстий 1. Винтами 3 регулируют степень сжатия каучука. Крошка каучука, проходя по экспандеру в глубь цилиндра, где шаг винта постепенно уменьшается, сжимается до 5,0 МПа и нагревается вместе с содержащейся в ней водой до 150 °С. Несмотря на высокую температуру, влага не может испариться и находится в массе каучука в перегретом состоянии. Для уменьшения потерь теплоты при работе корпус шнека снабжен рубашкой, обогреваемой паром. При выходе из головки экспандера вода из каучука мгновенно испаряется за счет дросселирования давления до атмосферного. Продолжительность пребывания каучука в экспандере около 2 мин, поэтому структурирования каучука не происходит.

Рис. 6 Шнековый вал экспандера

Детали экспандера, соприкасающиеся с каучуком, изготовлены из нержавеющей стали, остальные части - из углеродистой стали.

В последние годы на заводах СК кроме двухшнековых агрегатов для обезвоживания и сушки каучуков производительностью до 4 т/ч были установлены агрегаты удвоенной производительности (до 8 т/ч).

В будущем, по-видимому, двухшнековые агрегаты будут применяться и для сушки каучуков других видов.

Процесс получения полибутадиена и технологическая схема аналогичны процессу получения полиизопрена [3].

Литература

1. А.И. Артеменко, Органическая химия, М.:Высшая школа - 1998, 535 с.

2. В.Р. Говарикер, Н.В. Висванатхан, Дж. Шридхар. Полимеры. М. Наука, 1990.

3. Ю.В. Бархатов Технология получения синтетических каучуков. - М.: Химия, 1989.