Введение 4
1 Анализ технологии синтеза изопренового каучука 5
1.1 Свойства синтетического полизопрена 5
1.2 Каталитические комплексы на основе соединений титана 7
1.3 Каталитические комплексы на основе соединений лантаноидов 9
1.4 Полицентровость каталитических систем 12
1.5 Анализ технологии полимеризации изопрена и влияния на нее
каталитических систем 16
1.6 Эффект внедрения неодимсодержащих катализаторов на
технологические показатели процесса полимеризации изопрена 30
2 Технология получения неодимсодержащего каталитического
комплекса 33
2.1 Обоснование выбора состава каталитического комплекса и параметров
технологического режима его получения 33
2.2 Описание технологической схемы 35
3. Расчетная часть 41
3.1 Материальный баланс реактора 41
3.2 Тепловой баланс реактора 42
3.3 Конструктивный расчет реактора 45
Заключение 55
Список используемых источников 56
Синтетический изопреновый каучук, выпускаемый химической промышленностью, является аналогом натурального. Он состоит, по большей части из звеньев 1,4-цис-изопрена. Доля этих звеньев определяет приближение свойств синтетического каучука к свойствам натурального, полностью состоящего из этих звеньев. Стремление приблизить свойства и состав синтетического полиизопренового каучука к свойствам натурального вынуждает научное сообщество создавать каталитические системы, позволяющие провести процесс полимеризации с наиболее выраженной стереоспецифичностью и производительностью
Выбор каталитической системы во многом предопределяет свойства каучука. Сейчас в промышленности наиболее распространены катализаторы Циглера-Натта на основе хлорида титана с триизобутилалюминием. Внедрение новых каталитических систем позволяет снизить расходные статьи производства синтетического изопренового каучука и позволяет повысить его качество (понизить количественное содержание гель-фракции, повысить долю цис-1,4 звеньев), снизить воздействие производственного процесса на окружающую среду.
Цель работы: улучшение технологических показателей производства изопрена за счет использования новой каталитической системы
Задачи:
- проанализировать влияние каталитического комплекса на процесс полимеризации изопрена;
- определить оптимальный состав каталитического комплекса , максимально учитывая возможность реализации процесса на существующем производстве;
- определить условия необходимые для реализации процесса синтеза каталитической системы;
- рассчитать основные параметры технологического оборудования.
Исследование показали, что неодимовые каталитические системы являются более предпочтительны для использования в процессе полимеризации изопрена. От широко распространенных систем на основе хлорида титана их отличает устойчивость, расходная норма на тонну продукции, повышенные показатели качества конечного продукта. Также стоит отметить опыт промышленного производства синтетического изопренового каучука с использованием неодимсодержащих каталитических систем, в отличие от прочих лантаноидов.
Синтез неодимсодержащей каталитической системы может быть осуществлен достаточно простым способом при использовании емкостного реактора периодического действия, оснащенного рубашкой и мешалкой. В качестве сырьевых компонентов могут быть использованы вещества, используемые в производственных процессах ООО «Тольяттикаучук», что упрощает и удешевляет технологическую схему.
Предложенная конструкция аппарата позволяет осуществить технологический процесс получения каталитического комплекса для процесса полимеризации цис-1,4-изопрена на основе неодима в заданном гидродинамическом и тепловом режиме. Мощность, потребляемая мешалкой, составляет 3,5кВт. Рубашка из полутруб диаметром 0,032м позволяет обеспечить тепловой поток 41кВт.
В результате внедрения в производство каталитического комплекса достигается:
- снижение расхода компонентов катализатора на тонну полиизопрена;
- исключается содержание геля в продукте;
- возможность получения продукта с содержанием 1,4-цис звеньев составляет 98,4%;
- остатки каталитического комплекса не влияют на скорость старения полимера, не требуется его тщательная отмывка.
