2.Технологическая схема полимеризации хлоропрена
Производство хлоропреновых каучуков состоит из следующих стадий:
приготовление растворов ингредиентов для полимеризации;
приготовление водной и углеводородной фаз;
полимеризация;
дегазация и выделение каучука.
Латекс наиритов СР и КР проходит еще стадию «щелочного созревания».
Ввиду того, что в основном выпускается наирит типа СР, ниже приведена рецептура этого каучука (в масс, ч.):
Хлоропрен 100
Сера 0,75- 0,80
Канифоль 4,0
Аммиачная вода (20%-ный раствор) 1,7
СТЭК (25%-ный раствор) 12,5
Едкий натр (10%-ный раствор) 3,0
Персульфат калия 0,6
Сульфит натрия 0,03
Вода 142
За рубежом и в России хлоропреновый каучук получают в основном по периодической схеме. Разработанный непрерывный процесс эмульсионной полимеризации хлоропрена применяется только для получения наирита КР.
Рис. 2. Схема полимеризации хлоропрена периодическим способом[4]:
1-аппарат для приготовления углеводородной фазы; 2- аппарат для приготовления водной фазы; 3-эмульгатор фаз; 4,11- насосы; 5-полимеризатор; 6-аппарат для приготовления водного раствора аммиака; 7- аппарат для приготовления раствора инициатора;8- аппарат для приготовления раствора активатора; 9-аппарат для приготовления суспензии стабилизатора; 10- сборник латекса.
Принципиальная схема периодического процесса полимеризации хлоропрена приведена на рис.2. Полимеризацию проводят при 40+2 °С в течение 3—3,5 ч.
Углеводородную фазу - раствор серы и канифоли в хлоропрене готовят в эмалированном аппарате снабженном мешалкой и рубашкой. При перемешивании и нагреве хлоропрена до 15-20 °С в аппарат загружают канифоль и серу.
Водную фазу- щелочной раствор СТЭК или алкилсульфната натрия - готовят в аппарате 2.
Инициатор- 4%-ный водный раствор персульфата калия- готовят в аппарате 7 при 35 °С. Аппарат выполнен из нержавеющей стали, снабжен мешалкой и рубашкой для подогрева горячей водой. Активаторы полимеризации- аммиачную воду и водный раствор сульфита натрия- готовят в аппаратах 6 и 8. Последний снабжен мешалкой для ускорения растворения сульфита натрия.
Углеводородная и водная фазы поступают самотеком в эмульгатор фаз 3. Эмульгатор изнутри эмалирован, снабжен мешалкой и рубашкой. При интенсивном перемешивании мешалкой, циркуляции эмульсии с помощью насоса 4 и подогреве горячей водой (или паром) через рубашку создается устойчивая эмульсия хлоропрена с частицами размером 3- 5 мкм Полученная эмульсия из аппарата 3 и раствор персульфата калия из аппарата 7 подаются в полимеризатор 5.
Полимеризаторы изготавливают из коррозионностойкой стали (с полированной внутренней поверхностью) или из углеродистой стали (с эмалированной внутренней поверхностью).
Объем полимеризаторов от 2,5—3,0 м3 до 15—20 м3. Полимеризаторы снабжены мешалкой и рубашкой. Выделяющаяся при полимеризации теплота отводится рассолом или охлажденной водой (8—10 °С) через рубашку. Температура регулируется автоматически включением и выключением мешалки. Для ускорения полимеризации и поддержания требуемой щелочности в латекс подается аммиачная вода из аппарата 6. В конце процесса, после образования основной массы полимера, реакция замедляется. Для активации полимеризации в латекс из аппарата 8 подается водный раствор сульфита натрия. Полимеризация продолжается до достижения требуемой конверсии хлоропрена, что определяется по изменению плотности латекса (плотность латекса прямо пропорциональна степени конверсии хлоропрена).
По достижении заданной конверсии хлоропрена для стабилизации латекса в полимеризатор 5 вводят эмульсию бензольного раствора смеси тиурама Е и нафтама-2, приготовленную в аппарате 9. Стабилизованный латекс передавливается азотом из полимеризатора 5 в сборник-смеситель 10, где латекс охлаждается до 28—30 °С. Затем латекс через фильтр (на рисунке не показан) поступает на последующую переработку: дегазацию от незаполимеризовавшегося хлоропрена, щелочное дозревание и выделение каучука. До передачи латекса на дегазацию в сборник 10 добавляют пеногаситель. Освобожденный от латекса полимеризатор 5 после каждой операции промывают водой и очищают от образовавшегося на стенках и мешалке коагулюма и со-полимера[4].