1.3 Технологическая схема и ее описание.

Исходный продукт (линейные парафины со средней молеку­лярной мас­сой 200 ) поступает из емкости Е1 с помощью насоса Н1 в сульфоокислитель СО. Реактор находится в индивидуальной чугунной защи­те. Через сульфоокислитель барботируется смесь SO₂ c O₂. Не про­реагировав­шая газовая смесь отводится из аппарата на очистку. Смесь сульфо­кислоты и не прореагировавших парафинов поступает в смеситель Р1 где они смешиваются с водой, поступающей из ем­кости Е2, в ре­зультате чего происходит охлаждение смеси для пре­дотвращения дальнейшей реакции, алкилсульфокислота переходит в водную фазу отделяясь от парафинов. Эта смесь перекачивается с помощью на­соса Н2 в сепаратор С где происходит отделение вод­ного раствора алкилсульфокислоты от парафинов которые возвра­щаются в емкость Е1. Раствор сульфокислоты нейтрализуется в ре­акторе Р2 и образует раствор алкилсульфоната натрия. Раствор сульфоната поступает на депарафинизацию в экстрактор Э, где с помощью гексана из него экстрагируют примесь парафинов но­рмального строения. После этого в выпарном аппарате АВ из него удаляют воду. На конечной стадии сульфонат натрия выделяют в виде сухого порошка.

Радиационно-химический синтез элементорганических соединений

1. Радиационно-химический синтез кремнеорганических соединений.

Продукты данного синтеза используются в создании композиционных материалов, обладающих высокой радиационной стойкостью, влаго- и термостойкостью, стойкостью к атмосферным воздействиям, микробиологической коррозии вследствие чего используются в качестве покрытий для изделий работающих в агрессивных условиях (для покрытия изделий из глины, дерева, консервации музейных экспонатов).

Реакция идет по следующему механизму:

Как правило гидросилилированию подвергаются фторсодержащие алкены, при этом соотношение исходных реагентов выбирают так, чтобы радиационно-химический выход целевого продукта был высоким, а это достигается при 5-ти и более кратном превышении силана и его производных по массе.

Тогда G=10³-10⁵ мол/100эВ, что указывает на радикально-цепной механизм протекания процесса. Присоединение силильного радикала происходит против правила Марковникова.

2. Синтез олово-органических соединений

Синтез дибром дибутил олова, который используется для получения пожаростойких материалов

реакцию проводят при небольшом избытке RBr для экономии олова

Механизм реакции:

Ионизирующее излучение способствует выходу электрона из металла в адсорбционном слое и образованию ион-радикальных комплекса.

Подобную реакцию с оловом нельзя провести, используя традиционные методы химической технологии и в этом уникальность данного метода.

Подобные соединения можно получать с германием при температуре 373К, однако при этой температуре кипит бромэтан, что затрудняет проведение процесса при этой температуре. Радиационно-химический процесс проводят при комнатной температуре.

Полимеризация этилена

Полимеризация этилена взрывоопасный процесс, протекает под высоким давлением поэтому облучение проводят в специальных камерах радиационно-химических установок типа «Вулкан» с подвижным облучателем изменяющейся геометрии. Камера снабжена приборами контроля концентрации этилена, которая не должна превышать 1/1000 от нижнего предела взрываемости, что достигается путем вводу в камеру СО₂ Камера снабжена углекислотной системой пожаротушения. Радиационно-химический процесс проводят при температуре ниже 100˚С (тогда как классический процесс проводят при температуре больше 100˚С), что снижает вероятность неконтролируемой взрывной реакции.

При радиационном методе полимеризации образуется слаборазветвленный полимер, степень разветвления которого уменьшается с температурой, и увеличивается с уменьшением давления, не зависит от мощности поглощенной дозы.

Полученный радиационно-химическим методом полиэтилен содержит меньшее число кратных связей, чем полимер полученный классическим методом.

Производство древеснополимерных, бетонополимерных материалов

Суть метода заключается в пропитке дешевых сортов древесины (береза, ольха) мономером с последующим облучением с целью получения полимера в пустотах древесины. В результате у древесины уменьшается усадка, набухание, повышается механическая прочность и увеличивается стойкость к атмосферным воздействиям. Полученные продукты используются для имитации дорогих сортов древесины.

Процесс проводят в 4 стадии:

1. Предварительная обработка древесины механическим способом (придание формы)

2. Пропитка мономером в специальных ваннах

3. Облучение (-излучение)

4. окончательная обработка изделия

В качестве мономеров используют ММА, стирол и его смеси с акрилонитрилом, смеси стирола ненасыщенными полиэфирами, реже – винил ацетат.

Такие же мономеры и технологию используют для получения бетонополимерных материалов. В результате у модифицированного бетона улучшаются следующие свойства: сопротивление сжатию увеличивается в 4 раза, модуль упругости на 80% модуль при разрыве на 256%, водопоглощение уменьшается на 95%. Применяется для производства труб и водостоков, находящихся в контакте с агрессивными веществами и для производства плит для дорожных покрытий.

Радиационно-отверждение лакокрасочных покрытий

Суть метода: на поверхности изделия наносится тонкий слой полимеризующейся массы и потом происходит облучение электронами с энергией 0.15÷0.5МэВ. Для этого используются ускорители типа «Аврора» или «ЭОЛ-4000». Это самозащищенные ускорители с вертикальным расположением. Процесс полимеризации может происходить на любой поверхности: дерево, бумага, металл и т.п.

В настоящее время широко используется термический способ отверждения покрытий. В сравнении с радиационном методом он имеет следующие недостатки:

1. Использование электронных пучков требует значительно меньшее (в 685 раз) энергопотребление по сравнению с термическим.

2. Для радиационного способа требуется существенно меньше производственной площади. Печь для термического отверждения покрытий имеет длину 30÷90м, а длинна для радиационного отверждения 15-20м.

3. Имеет большую скорость – РХ процесс проходит за несколько секунд, а термический за несколько часов.

4. Проводят при комнатной температуре, что снижает до минимума испарение полимеризующейся массы (термический при температуре 60÷70˚С)

5. Снижение расхода сырья. Для проведения термического отверждения требуются инициаторы, катализаторы.

6. одновременно с полимеризацией лакокрасочного покрытия происходит прививочная полимеризация, что увеличивает связь покрытия с подложкой.

Производство кабеля и проводов с радиационно-модифицированной изоляцией

Материал изоляции проводов представляет собой сшивающийся полимер, и в результате его облучения происходит улучшение его механических свойств, что в свою очередь улучшает работу кабеля и проводов. Для модифицирования изоляции используют ускорители с энергией 0.3-0.5МэВ, но применяется и ⁶⁰Со. Первая установка по производству кабеля и проводов была создана в России, поселок Голицино.

«-» схемы: невозможно вплотную расположить витки провода, что приводит к уменьшению коэффициента используемости пучка электронов;

При изменении диаметра проводов необходимо менять блоки приемного устройства и многороликового конвейера;

При перемотке создаются большие усилия, что приводит к деформации полимерной изоляции.

При -облучении нет необходимости создания систем двухстороннего облучения, отдающих и принимающих систем, отсутствие деформации изоляции и упрощение технологической схемы. Однако так кА необходимая доза для процесса составляет 0.2-0.4МГр то это требует больших капитальных затрат для изотопных установок. При применении электронного пучка создание таких поглощенных доз значительно легче.

Производство полиэтиленовых труб

При действии излучения происходит сшивание полимеров и увиличение их теплостойкости.

Производство термоусаживающихся трубок и пленок

Данные изделия изменяют свои размеры и принимают форму упакованного изделия, так же они используются в электротехники, электроники и приборостроении.

Технологическая линия включает следующие узлы:

1. Эксктрудер для получения трубок заданного размера

2. Облучатель (электронный ускоритель) необходимая доза 0.12МГр

3. Нагревающие устройство (до температуры 100-120˚С)

4. Система ориентации придающие необходимую форму изделию

5. приемное устройство

Продольная ориентация происходит за счет разницы в скоростях подающих и принимающих устройств. Продольная ориентация происходит благодаря сжатому воздуху подающемуся в ориентационную камеру.

После ориентации трубку охлаждают обдувом воздухом.

Для пленок используют ускоренные электроны с энергией 0.5-1МэВ доза 0.12МГр; для трубок электроны с энергией 1-3МэВ.

Использование радиационных технологий

в природоохранных мероприятиях

Радиационная обработка воды

1. Обработка природной воды – очистка от органических примесей, которые обуславливают её цветность, запах, вкус. Традиционная схема обработки воды заключается в проведении следующего процесса: обработка воды коагулянтом, известью, полученную взвесь отстаивают и фильтруют; затем проводят обеззараживание воды для чего используют хлор, хлорную известь, озон. Удаление органических примесей не полное, технологическая схема достаточно сложна. В то время как облучение воды с помощью ионизирующих облучений дозой от 1 кГр приводит её в соответствие с ГОСТ-ом «Вода питьевая» идет полное устранение цветности, улучшаются органолептические качества, снижается количество вирусов и микроорганизмов. Радиационную очистку проводят в две стадии: 1 – микрофильтрация природной воды; 2 – облучение.

2. Очистка сточных вод предприятий от ядовитых и трудноразлагаемых веществ (красители, фенолы, соли ртути и другие). Доза облучения должна быть больше 10кГр, что является препятствием для осуществления данного метода поэтому применяют доочистку

   1. проведение химико-биологической очистки которая не приводит воду к необходимому качеству(до питьевой воды), после которой проводят облучение (0.1-0.3кГр) после которого вода соответствует ГОСТ-у «Вода питьевая».

   2. радиационно-флотационная очистка используется для очистки промышленных сточных вод загрязненных солями ртути

3. радиационно-адсорбционная очистка заключается в адсорбции загрязнений сточных вод активированным углем при постоянном облучении

4. радиационно-полимеризующая очистка эффективна при очистке сточных вод загрязненных мономерами, заключается в получении нерастворимого полимера из мономеров.

5. озонно-радиационная очистка комбинированный озонный и радиационный метод очистки при котором происходит синергетический эффект.

1. Бытовые сточные воды и сточные воды животноводческих предприятий. Особенностью очистки бытовых сточных вод является удаление ПАВ разветвленного строения, так как под действием микроорганизмов они не разлагаются. Сточные воды животноводческих предприятий и фекальные вначале отстаиваются и образуется избыточно-активный ил, который богат питательными веществами, которые используют в сельском хозяйстве. Поэтому цель радиационной очистки обеззараживание ила. Кроме удобрений, ил используется как корм животным. Необходимая доза 25кГр

Радиационная очистка выбросных газов предприятий

Очистка от SO₂ N_xO_y

1. Очистка от SO₂ – газы пропускаются через раствор марганца в присутствии кислорода:

2. комплексная очистка от SO₂ N_xO_y