ВВЕДЕНИЕ 8
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 10
1.1. Бутилкаучук 10
1.2. Методы получения бутилкаучука 13
1.2.1. Технология получения бутилкаучука в суспензии 13
1.2.2. Технология получения бутилкаучука в растворе 15
1.3. Физико-химические основы процесса получения бутилкаучука в изопентане 18
1.3.1. Механизм полимеризации 18
1.3.2. Катализаторы 19
1.3.3. Получение высокомолекулярного бутилкаучука в растворе углеводорода 21
1.4. Патентный поиск 27
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 33
2.1. Характеристика сырья и готовой продукции 33
2.2. Описание технологической схемы производства 38
2.2.1. Технологическая схема сополимеризации изобутилена и изопрена 39
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 44
3.1. Материальный баланс реакционного узла 44
3.2. Энергетический баланс реакционного узла 46
3.3. Расчет энергоэффективности увеличения содержания полярной добавки в
смеси растворителей 51
3.4. Технологический расчет 55
4. Аналитический контроль качества производства 57
5. Безопасность и экологичность производства 62
5.1. Основные опасные факторы производства 62
5.2. Отходы производства 64
5.3. Выбросы в атмосферу и сточные воды, 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 67
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Промышленность синтетического каучука является поставщиком инновационной продукции, применение которой затрагивает многие области потребительского рынка. Мировой объём производства и потребления синтетических каучуков за 2015 г. составил около 14,43 млн. т. В России в 2015 г. было произведено около 1241 кт, что соответствует 8,6% от общемирового показателя [1]. Значительное количество производимого в России каучука отправляется на экспорт. Объём экспорта в 90-х годах составлял более 50% от объема выпуска продукции. Почти половина экспортных поставок приходится на бутиловые и изопреновые каучуки. Крупнейшими покупателями российского синтетического каучука являются Китай, США, Словакия, страны СНГ. Доля России на китайском рынке каучуков составляет 46% В настоящее время значительная часть продукции реализуется на внутреннем рынке посредством прямых поставок на смежные заводы.
Бутилкаучук представляет собой значимый продукт промышленности синтетического каучука. Анализ производства свидетельствует о ежегодном наращивании объёмов выпуска этого полимера. Более 80% сополимеров изобутилена и изопрена используется в шинной и резинотехнической промышленности. В России шинная промышленность потребляет каучук марки БК-1675 Н, данная марка каучука производится на заводах ПАО «Нижнекамскнефтехим» суспензионным способом и ООО «Тольяттикаучук» полимеризацией в растворе. Качественным отличием бутилкаучука полученным полимеризацией в растворе является показатель непредельности (1,8%мол. против 1,6% мол.). Зарубежными аналогами данной марки являются: полисарбутил (Канада), эксолбутил - 268 и бюкарбутил - 5000NS (США), эссобутил - 268 (Англия). Данные аналоги в сравнение с каучуком, производимым в России имеют более низкие показатели вязкости по Муни и значения молекулярных масс [2].
Целью дипломной работы является оптимизация технологии растворной полимеризации бутилкаучука. В соответствии с указанной целью задачами данной работы являются:
• снижение энергетических затрат
• увеличение содержания полярной добавки в шихте
• повышение температуры процесса
• замена хладагента
В данной работе предложен способ оптимизации технологии, который заключается в увеличении содержания полярной добавки, что приводит к повышению температуры процесса. Показана возможность замены хладагента, стоимость жидкого пропана в 2 раза ниже, чем жидкого этилена.
В основной части работы был рассмотрен химизм полимеризации в растворе, изучено влияние состава и количества каталитического комплекса и применяемого растворителя на константы сополимеризации изобутилена и изопрена. Рассмотрены различные способы получения бутилкаучука.
В технологической части приведена характеристика сырья и готовой продукции, технологическая схема процесса полимеризации.
В расчетной части были выполнен расчет материального и энергетического балансов реакционного узла, произведен расчет энергоэффективности оптимизации.
