Введение 5
1 Теоретическая часть
1.1 Синтетические латексы: общие принципы производства 7
1.2 Химизм процесса сополимеризации 9
1.3 Производство бутадиен-стирольных каучуков 16
1.4 Методы выделения каучука из латекса 25
2 Технологическая часть
2.1 Описание технологической установки 32
3 Расчетная часть
3.1 Материальный расчет и материальный баланс установки 35
3.2 Технологический и конструктивный расчет основного аппарата 42
4 Охрана окружающей среды
4.1 Меры, обеспечивающие надежность охраны водных ресурсов, воздушного бассейна и почвы от загрязнения 48
4.2 Меры безопасности при эксплуатации производства 49
Заключение 53
Список использованных источников 54
Промышленность синтетического каучука (СК) является одной из ведущих отраслей химической и нефтехимической индустрии.
Для удовлетворения определенных отраслей промышленности, таких как шины, резина, электричество, свет и другие, на рынке представлено более 200 марок синтетического каучука и латекса. Такое изобилие получается благодаря постоянному совершенствованию существующих и внедрению новых технологических процессов.
Особенностью производства синтетического каучука на данном этапе является большой масштаб производства.
Производство новых типов синтетических каучуков, которые обладают рядом ценных эксплуатационных свойств, было достигнуто благодаря достижениям в области химии и технологии. Прежде всего, это стереорегулярные изопреновые и бутадиеновые каучуки. Они полностью заменяют натуральный каучук при производстве большинства шин и резинотехнических изделий. Наша страна находится на передовых позициях по производству изопренового каучука, выпуская его больше, чем другие страны мира [1].
Каучук и резина, полученная из него, обладают уникальным набором свойств: эластичность в широком диапазоне температур, высокая износостойкость, низкая газопроницаемость, хорошие диэлектрические свойства, устойчивость к многочисленным деформациям и ко многим средам. Области применения каучуков очень разнообразны и постоянно увеличиваются. Каучук использовался в производстве многих товаров, в настоящее время он считается одним из наиболее важных сырьевых материалов.
Ассортимент резиновых изделий насчитывает десятки тысяч наименований. Около 60 % производимого каучука расходуется на резины для механизированных транспортных средств: автомобилей, самолетов, кораблей и т.д. Кроме того, резина и каучуки в настоящее время используются практически во всех секторах экономики: для производства обуви, кабелей, резины и других товаров.
Цель работы - оптимизировать технологический процесс выделения каучука из латекса.
Задачи:
1. Изучить производство бутадиен-стирольных каучуков на примере «Тольяттикаучук».
2. Проанализировать и выбрать объект для усовершенствования.
3. Произвести расчет материального баланса и расчет основного аппарата.
В выпускной квалификационной работе рассмотрена возможность оптимизации технологического процесса выделения каучука из латекса, направленной на снижение энергетических затрат существующего производства эмульсионных бутадиен-стирольных каучуков, что является актуальной задачей. При проведении коагуляции латекса с использованием полиэлектролитов нет необходимости применения повышенных температур, поэтому возможна утилизация тепла латекса, поступающего со стадии дегазации.
В теоретической части рассмотрены физико-химические основы производства бутадиен-стирольных каучуков, методы их выделения, меры безопасности при эксплуатации производства, а также меры, обеспечивающие надежность охраны водных ресурсов, воздушного бассейна и почвы от загрязнения.
В технологической части рассмотрена схема выделения бутадиен-стирольного каучука бессолевым методом, который используется в ООО «Тольяттикаучук».
В расчетной части приведены расчеты материального баланса при работе установки на нормальной нагрузке и конструктивный расчет дополнительного теплообменного аппарата.
В данной работе проведен сравнительный анализ двух конструкций теплообменника для подогрева умягченной воды за счет тепла латекса, таких как кожухотрубный и «труба в трубе». Было выявлено, что целесообразней использовать кожухотрубный теплообменник, т.к. площадь поверхности составила меньшее значение, чем у теплобменника конструкции «труба в трубе» при данных параметрах. Выбран шестиходовой теплообменник с трубами длиной 4,0 м, числом труб 196 и номинальной поверхностью F = 61
1. Кирпичников П. А., Береснев В. В., Попова Л. М. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука. - Л.: Химия, 1986. 224 с.
2. Blackley D. C. Synthetic latices: general principles of production. In: Polymer Latices. Springer, Dordrecht. - 1997.
3. Технологический регламент «Получение латекса СКС-30АРК» ТР-Е-1-01-13. Тольятти: ООО «Тольяттикаучук», 2013.
4. Лебедева С. А., Орлов Ю. Н. Исследование возможности
получения латекса СКМС-30АРК (для каучука марки «БСК-1502» при применении дробной подачи эмульгатора) - Тольятти: ООО
«Тольяттикаучук», 2015.
5. Банкетов Е. А. [и др.]. Получение латекса СКМС-30 АРК в цехе Е-1: Технологический регламент ТР-Е-1-01-13 - Тольятти; ООО «Тольяттикаучук», 2013. - 315 с.
6. Гусев Ю. К., Папков В. Н. Каучуки эмульсионной полимеризации. Состояние производства в Российской федерации и научно¬исследовательские работы Воронежского Филиала ФГУП «НИИСК» // Каучук и резина. 2009. С. 1-16.
7. Лебедева С. А., Орлов Ю. Н., Крючкова Н. В. Изучение эффективности коагуляции латекса СКМС-30АРК комбинированным методом с использованием «Реагента «ЭПАМ» и хлорида натрия. Отчет № 1622. - Тольятти: ЗАО «Тольяттисинтез», 2012.
8. Орлов Ю. Н., Крючкова Н. В. и др. Пат. № 2447087 РФ МПК С08 С1/15, С08 С1/14, С08 F 6/14, C08 F 6/22, C08 F236/10. Способ выделения бутадиен-(а-метил)стирольного каучука из латекса; заявл. 14.04.2010; опубл. 10.04.2012, Бюл. № 10.
9. Лебедева С. А., Орлов Ю. Н., Головачева О. А. О выпуске опытно-промышленных партий каучука СКМС-30 АРКМ-15, полученного по бессолевой технологии. - Тольятти: ООО «Тольяттикаучук», 2010.- 16 с.
10. Лебедева С. А., Орлов Ю. Н., Крючкова Н. В. Перевод производства бутадиен-стирольных каучуков на бессолевую коагуляцию: Предложения по реализации проекта - Тольятти: ООО «Тольяттикаучук», 2007. - 21 с.
11. Лебедева С. А., Орлов Ю. Н., Крючкова Н. В. Изменение узла коагуляции бутадиен-альфаметилстирольного латекса в связи с заменой раствора поваренной соли на синтетический коагулянт «ЭПАМ». Исходные данные для проектирования - Тольятти: ООО «Тольяттикаучук», 2007. - 20 с.
12. Rasteiro M. G., Garcia F. A. P., Ferreira P. J. Flocculation by cationic polyelectrolytes: relating efficiency with polyelectrolyte characteristics // J. Applied Polymer Science. - 2010. - V. 116. - P. 3603 - 3612.
13. Christensen P.V., Hinge M., Keiding K. The use of dielectric spectroscopy in the investigation of the effect of polymer choice on the flocculation of polystyrene particles //J. Colloid Interface Sci. - 2009. - V. 331. - P. 113 - 121. DOI: 10.1016/j.jcis.2008.11.027.
14. Popa I., Gillies G., Papastavrou G., Borkovec M. Attractive and Repulsive Electrostatic Forces between Positively Charged Latex Particles in the Presence of Anionic Linear Polyelectrolytes // J. Phys. Chem. B. - 2010. - V. 114.
- P. 3170 - 3177. DOI: 10.1021/jp911482a.
15. Орлов Ю. Н., Крючкова Н. В., Лебедева С. А. Усовершенствование технологии процесса выделения эмульсионных каучуков с целью снижения загрязнений окружающей среды // ELPIT 2011: сб. трудов III Междунар. экологического конгресса «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов»
- Тольятти-Самара, 2011. - Т.7. - С. 13 - 16.
16. Папков В. Н. [и др.]. Современные способы коагуляции синтетических латексов при производстве эмульсионных каучуков // Производство и использование эластомеров. - 2000. - № 6. - С. 3 - 5.
17. Папков В. Н. [и др.]. Разработка экологически чистых способов выделения бутадиен-нитрильных каучуков из латексов // Промышленное производство и использование эластомеров. - 2010. - № 3. - С. 10 - 13.
18. Один А. П. [и др.]. Сравнительная оценка эффективности органических флокулянтов для выделения эмульсионных бутадиен¬стирольных каучуков / - М: Нефтепереработка и нефтехимия, 2006. - 40 с.
19. Midgley C. A., Rea J. B. Styrene-Butadiene Rubber Adhesives. In: Skeist I. (eds) Handbook of Adhesives. Springer, Boston, MA. - 1990.
20. Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. К. П. Мищенко и А. А. Равделя, - Л.: Химия, 1974. - 200 с.
21. Рабинович В. А. Краткий химический справочник. - М.: Химия, 1978. - 392 с.
22. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч.1,2. - М.: Химия, 1995. - 730 с.
23. Бакластов А. М. [и др.]. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок: учеб. пособие для вузов - М.: Энергоиздат, 1981. - 336 с.
24. Франс А., Оцисик М. Расчет и конструирование теплообменников. Перев. с англ. - М.: Атом, 1971.
25. ГОСТ 12.1.007-76. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. Введ. 1976-08-01. - М.: «Стандартинформ», 2007. - 5 с. - (Система стандартов безопасности труда).
26. Кочетков В. Г. Оборудование производств по переработке полимеров [Электронный ресурс]: учебное пособие / В. Ф. Каблов, В. Г. Кочетков; ВПИ (филиал) ВолГТУ. - Электрон. текстовые дан. (1 файл: 2 МБ). - Волгоград, 2017. - Режим доступа: http://lib.volpi.ru. - Загл. с титул. экрана. ISBN 978-5-9948-2760-4
27. Технологический регламент производства латекса СКМС-30АРК.
Тольятти: ООО «Тольяттикаучук», 2003.