Введение 5
1 Теоретическая часть 7
1.1 Синтетический изопреновый каучук и его свойства 7
1.2 Физико-химические основы получения СКИ 8
1.2.1 Полимеризация изопрена 8
1.2.2 Дезактивация каталитического комплекса 10
1.2.3 Стабилизация полимера 11
1.2.4 Водная отмывка полимеризата 13
1.2.5 Дегазация полимеризата, выделение и сушка каучука 14
1.3 Описание устройства и принцип действия полимеризатора 16
1.4 Факторы, влияющие на процесс полимеризации изопрена 18
2 Технологическая часть 22
2.1 Характеристика сырья и готовой продукции 22
2.2 Технологическая схема полимеризации изопрена 23
2.3 Выбор направления модернизации процессов получения и
полимеризации изопрена 26
3 Расчетная часть 28
3.1 Расчет материального баланса полимеризации 28
3.2 Расчет теплового баланса полимеризации 32
3.3 Технологический расчет полимеризатора 36
4. Аналитический контроль производства 46
5. Безопасность и экологичность производства 49
5.1. Основные опасные факторы производства 49
5.2. Выбросы в атмосферу и сточные воды 50
Заключение 53
Список используемой литературы 54
Приложение А Патентный поиск 57
«Изопреновый каучук - синтетический каучук, получаемый применением новых комплексных катализаторов стереоспецифической полимеризации в растворителях. Химический состав изопрена приблизительно идентичен натуральному каучуку. Поэтому, свойства этих двух эластомеров похожи» [1].
«Каучук был синтезирован во второй половине XIX века. Но технологию производства и необходимое оборудование разработали только в ХХ веке. Все необходимое для производства синтетического каучука было представлено» [1] российским ученым С.В. Лебедевым.
Производство изопренового каучука на предприятии Тольятти каучук осуществляется с 1963 года. В течение всего этого продолжительного периода времени с целью получения высококачественного продукта процесс совершенствовался и оптимизировался.
Изопрен является мономером натурального каучука, а также исходным строительным материалом широкого ряда других природных соединений - изопреноидов и терпеноидов. Способность при определенных условиях образовывать полимер, очень близкий по своим свойствам к натуральному каучуку явилась причиной высокого интереса к этому мономеру крупнотоннажной химической промышленности.
На производстве выпускаются две марки изопренового каучука СКИ-3 и СКИ-3С. Отличие этих марок заключается в типе используемого стабилизатора - окрашивающего (для СКИ-3) и не окрашивающего (для СКИ-3С).
Россия является крупнейшим производителем изопренового каучука, с долей в мировых мощностях более 50%. Основными производителями марки СКИ в России являются «Нижнекамскнефтехим» - 280 тыс. тонн/год, Стерлитамакский нефтехимический завод - 144 тыс. тонн/год и «Тольятти каучук» с производительностью - 82 тыс. тонн/год.
Проводимые на предприятии модернизации производств изопрена и полимеров на его основе, направлены на снижение расхода сырья и энергозатрат, повышение эффективности процессов и конкурентоспособности продукции.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение производительности стадии полимеризации производства изопренового каучука и повышение качества полимеризата. В соответствии с указанной целью задачами данной работы являются:
- изучение физико-химических основ и способов получения
полимеров на основе изопрена;
- поиск путей снижения энергетических затрат в процессах,
протекающих при полимеризации изопрена;
- повышение производительности стадии полимеризации
производства изопренового каучука.
В данной работе проанализирован процесс полимеризации изопрена в ООО «Тольяттикаучук».
В основной части работы был рассмотрен химизм полимеризации изопрена в растворе с применением каталитической системы Л1(ИЗО-С4Н9)3 и TiCl4. Рассмотрено влияние концентрации изопрена и содержание микропримесей на активность процесса полимеризации.
В технологической части приведена характеристика сырья и готовой продукции, технологическая схема процесса полимеризации.
В технологической части была представлена характеристика сырья и готовой продукции. Разработана принципиальная технологическая схема полимеризации изопрена, описаны стадии производства изопренового каучука. Осуществлен поиск путей снижения энергетических затрат в процессах, протекающих при полимеризации изопрена.
Предложена замена реактора на установке полимеризации изопрена с увеличением рабочего объема для повышения его производительности по выходу полимера. Также для осуществления поставленной цели рассчитаны технологические параметры и геометрические размеры реактора идеального смешения для экзотермической реакции. Произведены расчет материального баланса на повышенную производительность реактора-полимеризатора и расчет теплового баланса в новых условиях. Рассчитана требуемая поверхность рубашки охлаждения и мощность привода мешалки. Также описан аналитический контроль производства. Хроматографический метод анализа позволяет устанавливать концентрации реагентов в анализируемых пробах и определять ряд примесей в реакционной смеси. Представлена таблица с основными данными о контроле качества СКИ.
