125614 (Тиоколы)

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

КЗСК- Казанский Завод Синтетического Каучука

ТХП- трихлорпропан

ПСО- полисульфидные олигомеры

ЭХГ- этиленхлоргидрин

ПФ- параформальдегид

РЕФЕРАТ

Страниц- 64

Таблиц- 9

Рисунков - 1

Использованных литературных источников - 13

Ключевые слова:

-полисульфид,

-тиокол,

-формаль,

-этиленхлоргидрин,

-трихлорпропан,

-полиакриламид,

-трилон Б,

-поликонденсация,

-расщепление,

-коагуляция,

Рассчитано и спроектировано производство тиокола марки НВБ-2 с годовой производительностью 40 000 т/год, а также был внесён ряд изменений: для снижения длительности отмывки добавляем в реактор полиакриламид, который увеличивает скорость осаждения дисперсии. Время отмывки сокращается. Благодаря этому возрастает производительность реактора, уменьшается количество аппаратов и увеличивается производительная мощность.

СОДЕРЖАНИЕ

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

РЕФЕРАТ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА И РАЗМЕЩЕНИЕ ОБЪЕКТА

1.1 Обоснование выбранного метода производства

1.2 Выбор района и площадки под строительсво

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Теоретические основы процесса

2.1.1 Химические и физико-химические основы

2.1.2 Технологические основы

2.2 Характеристика сырья, полуфабрикатов и вспомогательных материалов

2.3 Характеристика готовой продукции и отходов производства

2.4 Разработка принципиальной схемы производства

2.5 Материальный расчёт производства

2.6 Описание аппаратурно-технологической схемы производства

2.7 Технологическая документация процесса

2.8 Выбор и расчёт количества основного и вспомогательного оборудования

2.9 Расчёты оборудования

2.9.1 Механический расчёт

2.9.2 Тепловой расчёт

3 АВТОМАТИЗАЦИЯ И АСУТП

4 СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНАЯ ЧАСТЬ

5 СТАНДАРТИЗАЦИЯ

6 ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

7 ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА И УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВОМ

8 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ПРОЕКТУ

СПИСОК ИСПЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Ведомость проекта

ВВЕДЕНИЕ

Полисульфидные каучуки (тиоколы) получили широкое распространение. Герметики на их основе используются в автомобильной промышленности, в авиапромышленности, в судостроении и в строительстве. Также они используются в качестве компонента в смесевых твердых ракетных топливах. Срок службы полисульфидных полимеров 25 лет.

На ОАО «КЗСК» производственное подразделение для производства полисульфидных полимеров введено в действие в 1965 году. Разработчиком технологического процесса является НИИСК, генеральным проектировщиком – ГИПРОКАУЧУК.

На данный момент оборудование сильно изношено, однако в связи с большим спросом производство тиокола растет. Данное подразделение является одним из трех производителей тиокола в мире.

Историческая справка

Полисульфидные полимеры являются одним из первых видов синтетических каучуков и относятся к классу полимеров специального назначения. Отличительными особенностями вулканизатов этих полимеров являются стойкость к набуханию в различных растворителях и маслах, влаго- и газонепроницаемостью, озоностойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям, стабильность при длительном хранении и эксплуатации, сочетающиеся с хорошей морозостойкостью. Промышленное производство полисульфидных эластомеров начато в 1929 году в США фирмой «Тиокол Кемикл Корпорэйшн».

Наиболее широкое применение получили жидкие полимеры или жидкие тиоколы на основе ди(-хлорэтил)формаля, выпуск которых составляет 80% от общего производства полисульфидных полимеров. С целью расширения ассортимента жидких тиоколов производятся

исследования по модификации жидких тиоколов и созданию новых материалов. Получен тиоуретановый эластомер, характеризующийся лучшим комплексом физико-механических свойств и более высокой адгезией по сравнению с вулканизатами обычных жидких тиоколов.

Области применения

Области применения полисульфидных эластомеров определяются их свойствами. Тиокол FA применяют для изготовления печатных валиков, маслостойких рукавов для нефтяных продуктов и ароматических топлив, для бензомаслостойких прокладок, которые эксплуатируются в условиях, не требующих сопротивления остаточному сжатию.

Тиокол ST используют в тех случаях, когда необходимо сочетание низкотемпературных свойств со стойкостью к растворителям и высоким сопротивлениям к остаточному сжатию. Из него главным образом изготавливают диафрагмы в газовых счетчиках.

На основе жидких тиоколов как зарубежом, так и у нас выпускается ряд торговых марок герметиков, отличающихся природой наполнителя, консистенцией, скоростью вулканизации и специфическими свойствами при эксплуатации.

В авиационной промышленности эти материалы применяют для герметизации, уплотнения фюзеляжей, воздухопроводов, кабины пилота, иллюминаторов и металлических соединений различного типа. Герметики должны иметь адгезию к алюминиевым сплавам, стойкость к обычному и реактивному топливам и хорошие эксплуатационные свойства в условиях полета.

В судостроении герметики используют для защиты стальных корпусов от кавитации и эрозии в подводных условиях.

В строительной технике тиоколовые герметики применяют для герметизации наружных навесных стен, температурных и осадочных швов.

В автомобилестроении полисульфидными герметиками заменяют резиновые прокладки для создания крепления неподвижных ветровых стекол.

Водные тиоколовые дисперсии можно применять для получения антикоррозионных покрытий для металлов. Дисперсии наносятся на поверхность и после высыхания образуются пленки с хорошей бензо- и маслостойкостью, влаго- и газонепроницаемостью.

Жидкие тиоколы более распространены, чем твердые, что связано с их способностью вулканизироваться при комнатной температуре с образованием эластичных воздухонепроницаемых покрытий, способных устойчиво работать в широком интервале температур (от –40 до 100130⁰C) в среде масел, растворителей, в условиях вибрации, при повышенной влажности среды.

1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА И РАЗМЕЩЕНИЕ ОБЪЕКТА

1.1 Обоснование выбранного метода производства

Полисульфидные олигомеры представляют собой реакционноспособные олигомеры, образующие после отверждения герметики с уникальным комплексом свойств. Высокая термодинамическая гибкость и наличие в основной цепи химически связанной серы (до 80%) сообщают герметикам на основе полисульфидных олигомеров высокую устойчивость к действию топлива, газопроницаемость, водостойкость и благодаря насыщенности основной цепи, высокую стойкость к ультрафиолету, озону, радиации.

В основе синтеза жидких тиоколов лежит реакция поликонденсации ди- или тригалогенпроизводных органических соединений с ди- или полисульфидами натрия. Наиболее распространенным мономером является 2,2-дихлорэтилформаль, который обеспечивает наиболее высокую термодинамическую гибкость макромолекулярных цепей.

Увеличение содержания трихлорпропана (ТХП) в жидком тиоколе в первую очередь приводит к уменьшению относительного удлинения. В связи с этим, как правило, там, где от герметиков требуется высокие значения деформации (строительство), используют тиоколы с содержанием ТХП до 0,5%.

Применение ТХП в качестве разветвляющего агента обеспечивает стабильность состава и функциональности серосодержащих олигомеров и существенно влияет на физико-механические свойства. В зависимости от степени расщепления дисперсии тиокола и содержание ТХП может быть получена целая гамма марок жидкого тиокола с различной молекулярной массой, вязкостью, содержанием концевых SH-групп.

Химизм получения жидкого полисульфидного полимера.

Процесс получения жидких полисульфидных полимеров многостадийный и состоит из следующих основных стадий:

• приготовление шихты;

• поликонденсация хлорпроизводных с тетрасульфидом или дисульфидом натрия.

1. Взаимодействие формаля с полисульфидом натрия:

nCl-CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂-Cl + nNa₂S_x

(-CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂S_x) + 2nNaCl

x=3,8-4,2 – для тетрасульфида;

x=2,5-2,7 – для дисульфида.

2) Взаимодействие ТХП с полисульфидом натрия:

2nCl-CH₂-Cl-CH-CH₂-Cl + 3nNaS_x (S_x-CH₂-CH-CH₂-S_x) + 6nNaCl

S_x

3)Взаимодействие формаля с ТХП и тетрасульфидом:

0,98nCl-CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂-Cl + 0.02Cl-CH₂-CH-CH₂-Cl +

Cl

+ 1.15nNaS_x (-CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂S_x)_0.98n (CH₂-CH-CH₂-S_x)_0.02n

S_x/2

+ 2.02nNaCl + 0.15nNa₂S_x

4) Взаимодействие 1,2-дихлорэтана с полисульфидом натрия:

nCl-CH₂-CH₂-Cl + nNa₂S_x (CH₂-CH₂-S_x)_n + 2nNaCl

5) Дисульфурирование водной дисперсии полисульфиного полимера с раствором едкого натра:

6nNaOH

3n(R- S -S) 3n(R-S-S-) + Na₂S₂O₃ + Na₂S_x + H₂O

S S

6) Отмывка водной дисперсии полисульфидного полимера от избытка полисульфида и солей.

7) Расщепление водной дисперсии высокомолекулярного полисульфидного полимера гидросульфидом натрия в присутствии сульфита натрия:

(R-S-S)_n + nNaSH + nNa₂SO₃ (R-S-Na)_n + (R-S-H)_n + nNa₂S₂O₃

8) Коагуляция водной дисперсии жидкого полисульфидного полимера кислотой:

2n(R-S-Na) + nH₂SO₄ 2n(R-S-H) + nNa₂SO₄

9) Отмывка от кислот и солей и предварительное обезвоживание жидкого полисульфидного полимера на центрифугах.

10) Сушка жидкого полисульфидного полимера при вакуумметрическом давлении.

11) Фильтрация готового продукта.

Вышеперечисленные стадии технологического процесса имеют место при синтезе всех марок жидких полисульфидных полимеров. Получение различных марок полимеров отличается рецептурой и технологическими параметрами.

Вторым способом получения тиоколов является способ электрического окисления. Однако из-за отсутствия описания технологической схемы производства по этому способу, а также подробного описания самого процесса, мы не можем сравнить эти два способа.

Поэтому для проекта был выбран способ получения жидких тиоколов методом поликонденсации, и взята технологическая схема аналогичная той, которая существует на ОАО «КЗСК». Эта схема позволяет получать все марки жидких тиоколов.

1.2 Выбор района и площадки под строительство

На выбор района под строительство предприятия влияют очень многие факторы. Климатические условия выбранного места под строительство, его географическое расположение оказывают существенное влияние на выбор наиболее оптимальных условий процесса, а также на расчет по технике безопасности данного производства. Нельзя упустить и тот момент, что выбор самого метода производства в значительной мере зависит от выбора места строительства.

Местом строительства цеха по производству жидких тиоколов является территория завода ОАО «КЗСК» города Казани.

Выбор района определяется следующими факторами:

1. наличие дешевого и ценного сырья, газа добываемого в РТ;

2. близость энергетических и тепловых ресурсов, ТЭЦ, обслуживающих данное производство;

3. наличие густой сети железных и автотранспортных дорог;

4. климатические– континентальный климат, редкое колебание температур;

5. близкое наличие водных ресурсов – река Волга и озеро Кабан;

6. наличие ИТР, которые имеют профессиональный опыт и соответствующую квалификацию.

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Теоретические основы процесса

2.1.1 Химические и физико-химические основы

Основными исходными соединениями для получения полисульфидных полимеров являются алифатические галогенпроизводные и полисульфид натрия. Основным мономером, применяемым для получения как эластомеров, так и жидких полимеров, является ди (-хлорэтил) формаль, который получают из безводных этиленхлоргидрина и формальдегида в присутствии различных соединений, способных удалять образующуюся при этом воду в виде азеотропов. Синтез ди (-хлорэтил) формаля также может быть легко осуществлен непосредственно из окиси этилена, хлористого водорода и формальдегида.

Ди (-хлорэтил) формаль является достаточно стабильным соединением, но для длительного хранения его необходимо заправлять незначительными количествами антиоксиданта фенольного типа или газообразном аммиаком. Он может быть использован для поликонденсации с полисульфидом натрия без дополнительной перегонки.

В процессе синтеза полисульфидных полимеров, как правило, применяют от 0,1 до 4%(мол.) трифункционального мономера 1,2,3-трихлорпропана, который получают хлорированием пропилена или хлористого аллила.