Модернизация процесса выделения каучука марки

     Введение
     Промышленность синтетических каучуков  производит  2 сегмента  каучуков: общего и специального назначения. Первые применяются в  изделиях с комплексом достаточно высоких технических свойств (эластичность, прочность и т.д.). Вторые – в изделиях с одним или несколькими свойствами, такими как: маслостойкость, теплосойкость, износостойкость и т.д.
     Эмульсионные бутадиен-стирольные (?-метилстирольные) каучуки
являются каучуками общего назначения, которые находят основное применение в шинной промышленности. 
     Эмульсионная полимеризация латекса для получения каучуков общего назначения  проводится при низкой (5 °С) температуре. Более распространенными являются каучуки, полученные низкотемпературным методом.
     В настоящее время на ПАО «Омский каучук» процесс коагуляции осуществляется в двух аппаратах, расположенных по каскаду. В первый подается раствор коагулянта, латекса, хлорида натрия и рециркулирующий серум, а во второй  аппарат каскада  растворы серной кислоты и серума. Ежегодно сбрасывается 20-30 тыс. тонн хлорида натрия в пресные водоемы.  Физико-химические методы очищения сточных вод от хлористого натрия являются достаточно трудоемкими,  дорогостоящими, поэтому  не получили промышленного применения. Данный способ приводит к потере каучука вследствие  образующейся мельчайшей крошки, выводящейся из процесса  промывными водами. Таким образом, применение хлорида натрия из-за загрязнения промышленных сточных вод, не является безопасным с точки зрения экологических требований.
     На современном этапе развития технологии получения
эмульсионных синтетических каучуков наиболее перспективным
является применение методов бессолевого выделения с использованием
водорастворимых катионных полиэлектролитов. Возможность избежать подобных недостатков дает  использование бессолевого способа коагуляции латекса. Он заключается в обработке полученных латексов органическими коагулятами. Однако, перевод производства полностью на бессолевой метод невозможен, ввиду остатка липкой крошки  каучука на оборудовании, что существенно ухудшает работу всего каскада коагуляции, снижает производительность процесса, а, следовательно, приводит к уменьшению выхода каучука
     Целью данной работы является – модернизация процесса выделения каучука марки СКМС-30АРК. Для достижения данной цели предложен комбинированный способ проведения коагуляции, заключающийся в сочетании солевого и бессолевого способов выделения каучука. 

     

1. 
Технологическая часть
1.1.Теоретические основы коагуляции латекса и существующие
способы выделения каучука
    Процесс получения бутадиен-альфаметилстирольных каучуков, осуществляемый по непрерывной схеме, состоит из следующих стадий: приготовление углеводородной и водной фаз; приготовление растворов инициатора, активатора, регулятора и стоппера, и эмульсии антиоксиданта; полимеризация и ее обрыв; отгонка не заполимеризовавшихся мономеров из латекса; выделение и сушка каучука.
   При выпуске каучука СКМС-30 АРК применяется сополимер бутадиена 1,4 (дивинил) и ?-метилстирол, получаемый путем их сополимеризации в водной эмульсии. 
   Свежий латекс - устойчивая система. Он является водной дисперсией синтетического каучука. Его можно длительное время хранить в чистом закрытом сосуде. Устойчивость латекса объясняется тем, что: а) в латексе присутствует эмульгатор, создающий плёнку вокруг каждой глобулы полимера и этим препятствует им соединяться друг с другом;
    б) частицы (глобулы) латекса несут одинаковый электрический заряд, вследствие чего они отталкиваются друг от друга.
   Для получения устойчивой эмульсии мономеров в воде применяется эмульгаторы и диспергатор-лейканол. 
   Эмульгаторы – это водные растворы мыла в виде ионов отдельных молекул мицелл.
   Гидрофильные и гидрофобные группы, содержащиеся в молекуле эмульгатора создают скопление - мицеллы (рисунок 1).
   
                                        CH3-(CH2)16 - COOK
   	         Гидрофобная часть	                       Гидрофильная часть	
   
   
   
   
   
         Гидрофильная группа 
         Гидрофобная группа                     
   
   
                                      Рисунок 1.: Мицелла
                                      
   Мицелла (англ. micelle) - отдельная частица высокодисперсной коллоидной системы с жидкой дисперсионной средой, состоящая из ядра и поверхностной стабилизирующей оболочки. Средний размер мицелл составляет от 1 до 100 нм. Мицелла – есть составная часть поверхностно-активных веществ. Агрегат молекул лиофильных золей состоит из гидрофобной части, растворяющейся в мономере, и гидрофильной части, растворяющейся в воде. При образовании мицеллы множество молекул сливаются таким образом, что первые – радикалы - образуют внутреннее ядро, последние (полярные) – верхний слой. Предел минимальной концентрации поверхностно-активных веществ, который необходим для образования устойчивых мицелл – есть критическая концентрация мицеллообразования. Если дисперсионной средой является органическая жидкость, ориентация молекул в мицелле может быть обратной: ядро содержит полярные группы, а гидрофобные радикалы обращены во внешнюю фазу (обратная мицелла). 
   Механизм эмульсионной полимеризации молекулы мономеров (бутадиена и  ?-метилстирола) проникают внутрь мицелл и образуют полимер. Такая коллоидная система, в которой мелкие частицы сополимера находятся во взвешенном состоянии в водной фазе и имеют одинаковый заряд, называется латекс. Под влиянием этих зарядов частицы отталкиваются одна от другой, чем обеспечивают стабильность латекса.
   Как отмечалось выше, коагуляции латекса, т. е. самопроизвольному слипанию латексных частиц, препятствует наличие энергетического барьера, имеющего электростатическую или структурно- механическую природу.
   Ионы мыла, например, мыл карбоновых кислот, образуют вешний положительный заряд типа СООК+, а противоины представляют собой ионы ОН- водной фазы.
   Разница плотностей адсорбционного и диффузного (гидратного) слоев приводит к определенной разнице потенциалов между поверхностью полимера и водной фазой, называемой дзета-потенциалом.
   Основой коагуляции является процесс снятия защитного барьера поверхностного заряда латексных частиц, при котором силы отталкивания между одноименно заряженными частицами исчезают, что приводит к резкому увеличению эффективных соударений частиц, их укрупнению в процессе слипания и последующему необратимому разделению дисперсной системы на каучук и водорастворимые компоненты – серум.
   При коагуляции к латексу добавляют растворы кислот или солей щелочных металлов, диссоциирующих, как известно, в воде с образованием различно заряжённых ионов. Эмульгаторы типа мыла на поверхности каждой частицы каучука превращаются при этом в жирную кислоту. С другой стороны, положительно заряженные ионы (водорода, металлов) нейтрализуют отрицательно заряженные глобулы каучука, после чего они соединяются между собой. Оба эти процесса — разрушение эмульгатора и нейтрализация зарядов — и вызывают явление коагуляции.
   Процесс коагуляции – процесс разрушения полимерно - мономерных частиц, превращение мыл в органические кислоты, выделение крошки каучука.
   Как описано выше, коагуляции латекса, препятствует наличие энергетического барьера в некоторой области расстояний между частицами, препятствующего  их дальнейшему сближению и связанного с преобладанием отталкивания частиц над их притяжением, обусловленным межмолекулярными взаимодействиями. 
   Основой коагуляции является процесс снятия защитного барьера поверхностного заряда латексных частиц, при котором силы отталкивания между одноименно заряженными частицами исчезают, что приводит к резкому увеличению эффективных соударений частиц, их укрупнению в процессе слипания и последующему необратимому разделению дисперсной системы на каучук и водорастворимые компоненты – серум.
   Флокуляция - образование рыхлых хлопьевидных агрегатов (флокул) из мелких частиц дисперсной фазы, находящихся во взвешенном состоянии в жидкой или газовой среде. Ф. - разновидность Коагуляции. B жидких дисперсных системах (золях, суспензиях, эмульсиях, латексах) Ф. вызывается спец. добавками - Флокулянтами и реагентами, лиофобизирующие поверхность частиц, a также тепловыми, механическими воздействиями. B присутствии флокулянтов и лиофобизирующих реагентов происходит сцепление частиц дисперсной фазы и возникновение пространств дисперсных структур.
   Способы выделения каучука из латексов условно можно разбить на безреагентные, электролитные и бессолевые или малосолевые с применением аминных полиэлектролитов, четвертичных аммониевых солей с добавками минеральных кислот. 
   Безреагентные способы коагуляции:
   Физические системы коагуляции 
   Выделение каучуков нагреванием на горячем, обогреваемом водяным паром барабане или в шнековых машинах с подачей острого водяного пара(при выделении небольших количеств хлоропренового каучука).
   Коагуляция вымораживанием, которая осуществляется на барабанах охлаждающим рассолом при температуре -10-15°С, используется также при выделении хлоропренового каучука и для других типов каучуков не применяется, как и способ коагуляции вымораживанием в шнековых машинах или соплах с подачей углекислоты или другого хладоагента. Недостатки способа - низкая производительность, загрязнение рабочего места и окружающей среды летучими мономерами по причине невозможности герметизации узла вымораживания, большой расход электроэнергии при получении хладагента, водяного пара при оттаивании коагулюма с серой.
   Интенсивное механическое воздействие, осуществляется в шнековой машине с одновременным вводом серной кислоты, требует отсутствия диспергатора – лейканола в латексе и очень кислого рН (1-2) коагуляции и также не нашло промышленного применения.
   Электролитные способы коагуляции
   Традиционным способом выделения каучука является коагуляция с использованием NaCl и H2SO4. Главным недостатком этого относительно недорогого способа является высокая экологическая нагрузка на водоемы.  При этом большое количество соли (190-250 кг на 1 т каучука) сбрасывается в водоемы, что приводит к их загрязнению. Также, данный способ приводит к потере каучука вследствие  образующейся мельчайшей крошки, выводящейся из процесса  промывными водами. Остаток Cl- вызывает  существенное ухудшение  качества  получившегося каучука и его потребительских свойств,  ввиду снижения как эффективности антиоксидантов, так и скорости вулканизации.
   Подобных недостатков дает возможность избежать использование бессолевого способа коагуляции латекса. Он заключается в обработке полученных латексов органическими коагулятами.
   Коагуляция хлоридом натрия и серной кислотой – представляется  эффективной и относительно дешевой, но из-за загрязнения промышленных сточных вод, не является безопасной с точки зрения экологических требований. Биологически не разлагаемый продукт лейканол и хлориды загрязняют внутренние водоемы.
   Известно достаточно много способов выделения каучука из латексов, которые в первую очередь зависят от типа применяемого эмульгатора.
   Роль диспергатора – лейканола до недавнего времени е рассматривалась теорией как важный фактор, влияющий на процессы выделения каучуков из латексов.
   Вместе с тем этот диспергатор входит во все рецепты синтеза эмульсионных каучуков как дополнительный стабилизатор, обеспечивающий высокую агрегативную устойчивость латексов на всех стадиях процесса. Он имеет собственный заряд и, распределяясь между латексными частицами, предотвращает их преждевременное «слипание».
   Реакция взаимодействия белка с лейканолами протекает в водной среде при рН=2,5-3,5 по схеме:
        СОО-                                                                 СООH
      /                               H+                    /
   В          + RSO3 -                                     В             
      \                                               \
        NН2                                          NН3- O3SR
   При этом 1 г лейканола эквивалентен 4,3 г белкового продукта. На практике на 1 г лейканола требовалось 2-2,5 кг белковых продуктов.
   Наличие лейканола в системе требует или его «высаливания» из водной фазы электролитами или связывая в нерастворимый комплекс аминными полиэлектролитами.
   Кроме солевой технологии выделения БСК известные другие технологии: белковая, аминными коагулянтами и полиэлектролитами.
   Существует способ получения бутадиен-стирольных каучуков коагуляцией белковым гидролизатом. Данный способ также обладает недостатками – главные из которых – низкая прочность вулканизатов и их низкое гелеобразование, низкая скорость вулканизации, а также остатки липкой крошки  каучука на оборудовании, что существенно ухудшает работу всего каскада коагуляции, снижает производительность процесса, а следовательно приводит к уменьшению выхода каучука. Кроме того,  гидролизаты белковой структуры  при повышенной температуре окружающей среды подвергаются бактериальному заражению.  Гидролизаты при этом загнивают и, как следствие, источают неприятный запах. При использовании белковых коагулятов в промышленности СК был выявлен недостаток, который затрудняет перевод всей промышленности на бессолевое выделение, - необходимость консервации растворов коагулянтов - его тщательная промывка водой, длительная обработка острым паром и дезинфицирующим раствором формалина. 
   Таким образом, из-за отсутствия в процессе коагуляции применения хлориcтого натрия падает значение массовая доля золы выделенного каучука. Но тем не менее, происходит уменьшение экологической нагрузки, так как биологически неразлагаемый лейканол связывается из-за образования нерастворимого в воде комплекса, остающегося в каучуке. Данный факт дает возможность повторного употребления  промывных вод на стадии выделения каучука. 
   Но и в этом случае имеет место быть ощутимая  повышенная липкость скоагулировавшей крошки каучука. Как следствие, это провоцирует трудоемкость  ведения коагуляции каучуков - осложнение работы оборудования, снижение производительности всего процесса получения каучука и снижение выхода каучука.
   В литературных источниках было высказано предложение использовать совместно белковый коагулянт и неорганические соли.
   Наиболее распространены катионные коагулянты на основе аминных соединений. Выделение каучука в присутствии аминных коагулянтов обеспечивается двумя факторами: мостичным механизмом коагуляции и связыванием сульфокислотных эмульгаторов и диспергаторов в кислой среде в водонерастворимый ионный комплекс, что облегчает процесс коагуляции под действием кислоты.  Коагулянт такого типа (торговое название «Nalko – 107») представляет собой смесь высокомолекулярных полиалкилполиаминов, обладает высокой коагулирующей активностью. Его расход при выделении БСК составляет 2-3кг/т каучука.
   Разработан способ выделения БСК с помощью сополимеров низкомолекулярных полиаминов с эпихлор- и эпибромпидрином. При этом выделенный каучук обладает хорошей пористостью.
   Фирмой «SNF Floerger» был предложен ряд катионно-анионноактивных и неионогенных коагулянтов. 
   В ООО «Тольяттикаучук» в производстве БСК был испытан коагулянт «ЭПАМ» - продукт взаимодействия эпихлоргидрида и диметиламина. При расходе 3 кг/т каучука происходит полная коагуляция без использования хлорида натрия. 
   В ПАО «Омский каучук» используется коагулянт «АПК-46», показавший хорошие результаты при коагуляции при расходе 3-4 кг/т каучука.
   Переаминированием основания Манниха полиэтиленполиамином получен нелетучий продукт ОМП – поли(N-3,5-ди-трет-бутил-4окситолил)этилендиамин, который может одновременно служить коагулянтом и стабилизатором каучука.
   ОМП был успешно испытан в производстве БСК в АО «Воронежсинтезкаучук», ООО «Тольяттикаучук», ОАО «Омский каучук»,на Бургасском нефтехимическом комбинате в Болгарии. Расход составил 2,7 кг/т при малосолевой коагуляции с добавлением хлорида натрия и 4-5 кг/т при бессолевой. Содержание лейканола в серуме снизилось с 350-400 мг/л до 10-30 мг/л.
   В качестве коагулянтов можно использовать полимерные соли четвертичного аммонийного основания с формулой элементарного звена
   -СН2-СН-С6Н4-СН2N+(CН3)3Cl-.
   Коагулянт ВПК-402 (полидиметилдиаллиаммонийхлорид): полная коагуляция при 1,5-2 кг/т каучука. При этом расход серной кислоты составил 8-12 кг/т каучука, т.к. ВПК-402 активно работает  в слабокислой среде.
   Использование ВПК-402 в сочетании с другими коагулянтами позволило снизить расход хлорида натрия в 5-10 раз.
    В литературных источниках было высказано предложение использовать совместно белковый коагулянт и неорганические соли.
1.2. Предлагаемый способ коагуляции латекса
   В настоящей работе исследовали коагулирующее действие комплексного коагулянта, состоящего из АПК-46 и солей алюминия и железа, которые могли бы снизить порог коагуляции и не сильно повысить зольность полученного каучука.
     В работе исследовали коагулирующую способность на эмульсии латекса СКМС-30АРК отдельно коагулянтами АПК -46, ALCL3, FeCL3 и их комбинации. Проведенные исследования показали пороги коагуляции для  ? (ALCL3)=0,76%,  ? (FeCL3) =0,78%,  ? (АПК-46) =0,89%.
    При соотношении 1:1 ? ( АПК-46: ALCL3) = 0,82% для смеси 1:1 ? ( АПК-46: FeCL3) =0,63% Из полученных данных можно предположить, что смесь АПК-46 и  FeCL3 в соотношении 1:1 обладает коагулирующей способность на 30% больше, чем отдельно АПК-46. Коагулирующая смесь с ALCL3 меняет коагулирующую способность незначительно. При приготовлении коагулирующей смеси в соотношении 1 : 2( АПК-46: ALCL3), порог коагуляции ? ( АПК-46: ALCL3) =0,82% также как и в случае соотношения 1: 1, для смесь1:2 порог коагуляции ? ( АПК-46: FeCL3)= 0,60% снижается еще больше. При соотношении в коагулирующей смеси 1:3  пороги коагуляции для смесей с  хлоридом алюминия и хлоридом железа выравниваются и составляют ? ( АПК-46: ALCL3) =0,56%, ? ( АПК-46: FeCL3) =0,66%. Из приведенных данных следует, что увеличение содержания соли в смеси с АПК-46 пороги коагуляции  у хлорида  железа повышается, а у  хлорида алюминия снижается.
    Вторая серия коагулирующих смесей составлялась с увеличением содержания АПК-46. Соотношения 2:1, 3:1. Для первого соотношения порог коагуляции был одинаков и составил  ?  ( АПК-46: ALCL3) = 0,70%, ? ( АПК-46: FeCL3)=0,70%.  Коагулирующая  способность повысилась на 17%. Дальнейшее увеличение содержания  АПК-46 в коагулирующей смеси приводит к повышению порога коагуляции у ( АПК-46: FeCL3)=0,74%, у ( АПК-46: ALCL3) =0,66%. 
       Приведенные результаты позволяют предложить использовать для коагуляции эмульсии латекса СКМС-30АРК коагулирующую смесь
   АПК-46: FeCL3, в соотношении 1:1, что позволит снизить количество реагентов, не повысив зольность полученного каучука. Проведенные опыты по  определению содержанию золы показали результаты не превышающие 1,5%.
   
1.3. Описание технологического процесса и схемы
     Выделение каучука из латексов ведется методом бессолевой коагуляции. Коагуляция латекса - это объединение частиц дисперсной фазы в агрегаты, вследствие сцепления частиц при их соударении. Механизм бессолевого выделения описывается следующими реакциями:
     1)Взаимодействием сульфогруппы лейканола в кислой среде с азотсодержащим соединением с образованием нерастворимого комплекса:
     
     R - SO3 –Na+ + [R3 'NR"] Cl ? [R – SO3–R3' NR"] + NaCl
     Образующаяся соль аммония нерастворима в воде и почти полностью остается в каучуке.
     2)Реакция взаимодействия эмульгатора (соль карбоновой кислоты) с серной кислотой:
                  O                                         O 
         ??                                      ??
     2R C + H2SO4 ? К2SO4 + 2R C
          ?                                         ?
          OК                                     OH
     3)Нейтрализация избыточной щелочности серной кислотой:
     2KOH + H2SO4 ? K2SO4 + 2H2O
    Латекс СКМС-30 АРК принимается в емкость № 1; 
    Перемешивание латекса производится лопастными мешалками и циркуляцией насосами. Время циркуляции не менее 3 часов после прекращения приема. Давление в емкостях атмосферное.
    После получения результатов анализа по содержанию сухого остатка, антиоксидантов ВТС-150 или АО-6 (полигарда), свободного альфаметилстирола или стирола и вязкости по Муни, соответствующих требованиям технологического регламента, латекс насосами через фильтры №2 подается на каскады коагуляции в смесители № 3.
     Процесс коагуляции осуществляется в двух аппаратах, расположенных по каскаду. Объем аппаратов рассчитан на время пребывания скоагулированной массы, необходимое для созревания крошки каучука.
     Смеситель № 31-6 представляет собой металлический сосуд объемом 0,015 м3. Раствор коагулянта АПК-46 и латекс вводятся в смеситель по касательной для лучшего смешивания. 
     Из смесителя латекс с коагулянтом АПК-46 поступает по опуску в нижнюю часть аппарата № 41-6. Аппарат № 41-6, снабжен мешалкой. Расход латекса и раствора коагулянта АПК-46 в смеситель № 31-6 регулируется автоматически, с помощью АСУТП. Регулирующие клапаны установлены на трубопроводах подачи латекса и раствора коагулянта АПК-46 в смеситель № 31-6.
     В нижнюю часть аппарата № 41-6 насосом подается раствор серума из сборника и другим насосом подается 3-5 % раствор серной кислоты.
     Расход раствора серума регулируется автоматически с помощью АСУТП. Регулирующий клапан установлен на трубопроводе подачи раствора серума в аппарат № 41-6. Температура серума 45-70 0С. Соотношение расходов латекс: серум составляет от 1:1 до 1:3. рН в аппарате № 41-6 в пределах 2-4 ед., регулируется автоматически с помощью АСУТП. рН в 46 регулируется также АСУТП с корректировкой по расходу кислоты. Регулирующие клапана установлены на трубопроводе подачи раствора кислоты в аппарат № 41-6. В аппарате № 41-6 происходит образование крошки каучука. Из аппарата № 41-6 крошка каучука вместе с серумом (пульпа) по перетоку поступает в аппарат № 51-6. В аппарате № 51-6, вследствие увеличения времени контакта, заканчивается процесс формирования крошки каучука. Из аппарата № 51-6 пульпа поступает на отделение промывки в концентратор № 51-6. При освобождении аппаратов № 41-6 и № 51-6 серум сливается в сборник № 61,2,3.
    Крошка каучука всплывает, сгребается граблями и сбрасывается через карман в промывной аппарат № 71-6, а избыток серума через гидрозатвор возвращается в сборник. В аппарат № 71-6 для промывки крошки из общего коллектора поступает частично-умягченная вода с температурой не более 55 0С. Перемешивание в аппаратах № 71-6 производится мешалкой. Расход частично - умягченной воды регулируется автоматически. Регулирующие клапаны установлены на трубопроводах поступления частично-умягченной воды в аппараты № 71-6.
    Для нейтрализации остатков серной кислоты не вступившей в реакцию, в аппарат № 71-6 подается 5-10 %-ый раствор натра едкого насосом, рН в аппарате № 71-6 выдерживается в пределах 6,0-8,5 ед., регулируется автоматически. Регулирующий клапан установлен на трубопроводе подачи раствора натра едкого в аппарат № 71-6.
    Реакция нейтрализации серной кислоты натром едким:
    Н2SO4 + 2NaOH ? Na2SO4 + 2H2O
    При избытке раствора натра едкого, возможно произойдет частичное омыление свободных органических кислот, образовавшихся при коагуляции латекса:
    
          О                              О
         ||                              ||
    R–C   +  NaOH  ?  R–C    +  H2O
          |                                 |
         ОН                           ОNa
    Из аппарата № 71-6 крошка каучука сгребается граблями и через карман направляется на винтовой шнек, который подает крошку каучука в отжимную машину № 81-6 (экспеллер). 
    В отжимной машине (экспеллере) № 81-6 посредством червячного вала в цилиндре происходит сжатие каучука. 
    Отжатый каучук выдавливается через отверстия в фильерной плите экспеллера и срезается ножом № 9 для измельчения крошки каучука перед подачей ее на сушилку. Измельченная крошка каучука пневмотранспортером подается в приемный бункер сушильного агрегата № 101-6.
    Сушка каучука производится горячим воздухом, циркулирующим с помощью циркуляционных вентиляторов через калориферы и перфорацию пластин конвейера. В калориферы из общего коллектора подается пар. Образовавшийся паровой конденсат из калориферов поступает на конденсатную установку для его охлаждения до 40°С.
    Высушенная крошка каучука из сушильных агрегатов № 101-6 шнековыми транспортерами и ковшовыми элеваторами подается в бункер автоматических весов. При достижении установленного веса, шнековый конвейер автовесов останавливается, порция крошки каучука сбрасывается автоматически в камеру прессования автоматического брикетировочного пресса. Вес брикетов должен составлять 30?0,7 кг, а для каучука, выпускаемого на экспорт 30?0,5 кг.
    Брикет каучука по транспортерам направляется на другой транспортер, а затем на рольганг-накопитель. С рольганга-накопителя брикет поступает на входной транспортер пленкооберточной машины, где брикеты каучука оборачиваются в полиэтиленовую пленку, и производится сварка пленки со всех сторон брикета.
    
1.4. Контроль производства и управление технологическим
процессом
    Система контроля, автоматического и дистанционного управления (системы управления), системы противоаварийной защиты (системы ПАЗ), а также системы связи и оповещения об аварийных ситуациях (системы СиО) должны обеспечивать точность поддержания технологических параметров, надежность и безопасность проведения технологических процессов.
Таблица - 
Наименование стадий процесса, места измерения параметров или отбора проб
Контролиру-емый пара-метр
Частота и способ контроля
Норма и технические показатели
Метод испытания и средство контроля
Требу-емая точность парамет-ров
Кто контро-лирует
а) Лабораторный контроль производства
Комплектация партий латекса СКМС-30АРК 







Массовая доля сухого вещества, %, не менее:
каждая партия

19

ГОСТ 25709-83
М-03.33-143-2007

0,2 %

Лабора-тория по контролю за производ-ством каучуков и латексов





      
      

Масс.доля
свободного альфаме-тилстирола (или стирола), %, не более:





           0,1


ГОСТ 10564-75
М-03.43-19-2006


0,012 %

      

Вязкость полимера в латексе по Муни МБ 1+4 (100 0С):






         46-55



ГОСТы 15627-79,10722-76
М-03.33-94-2007

?1 %


      

Массовая доля антиоксиданта ВТС-150, %:


В зависимости от содержания в каучуке

0,25 %

      

1.5. Характеристика сырья, материалов, полупродуктов
Таблица - 

№ п/п
Наименование сырья, материалов, полупродуктов
Государственный или отраслевой стандарт, ТУ, СТП, регламент или методика на подготовку сырья
Показатели по стандарту,
 обязательные для проверки
Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями
1
Латекс для производства каучука СКМС-30АРК
Регламент цеха Е-1-9-10
Массовая доля сухого вещества, %, не менее:
Массовая доля свободного альфаметилстирола или стирола, %, не более:
Вязкость каучука в латексе по Муни МБ 1+4 (100 0С):
Массовая доля антиоксиданта ВТС-150, %:
19



                0,1


               46-55
Задается в зависимости от содержания в каучуке
2
Катионно – активный полимерный коагулянт АПК-46
ТУ 2482-001
74068031-2005
с изм. № 1
Внешний вид:

Массовая доля нелетучих веществ, %, не менее:
Однородная вязкая масса коричневого цвета.





49
3
Кислота серная техническая
ГОСТ 2184-77 с изм. № 1-4
Примечание.
С 01.01.2015 ГОСТ 2184-77 заменяется на ГОСТ 2184-2013


Массовая доля моногидрата (Н2 SО4), %, не менее:
(с 15.04 по 01.11 разрешается не менее)
Массовая доля железа (Fе), %, не более:
Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более:
Цвет в мл раствора сравнения:
1 сорт
             92,5

             90,0





0,02



0,05

6
4
Натр едкий технический
ГОСТ 55064-2012



Внешний вид


Массовая доля гидрооксида натрия, %, не менее:
Массовая доля карбоната натрия, %, не более:
Массовая доля хлористого натрия, %, не более:
Массовая доля железа в пересчете на Fe2О3, %, не более:
Массовая доля хлората натрия, %, не более:
Марка РД
Высший           Первый
сорт                     сорт
Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристаллизованный осадок.

46,0                   44,0

0,6                     0,8

3,0                     3,8


0,007                   0,02
0,25                     0,3



Синтетический латекс марки СКМС-30 АРК получается методом эмульсионной полимеризации с использованием окислительно-восстановительной системы железо-трилон-ронгалит при температуре 4 – 10  0С.
   Все марки латекса обладают общими свойствами 
   Внешний вид – клейкая жидкость молочно-белого цвета.
   Плотность - 0,98 г/см3 .
   Растворимость в воде  - растворимы.
   Удельная теплоемкость  -2933Дж/(г · к)
   Коэффициент теплопроводности- 0,221 Вт/(м · к)
   Показатель преломления  -1,5350.
   Катионно-активный полимерный флокулянт АПК-46 получают при наличии в составе исходных компонентов аминосоединений жирного ряда.
   Кислота серная техническая — соответствует требованиям ГОСТ 2184-2013 — производится контактным методом из серы по короткой схеме с двойным контактированием и промежуточной абсорбцией серного ангидрида.
   Натрий едкий технический ГОСТ 2263-79 ( гидроксид натрия, едкий натр, каустическая сода) представляет собой чешуированный или плавленый продукт белого цвета. Натр едкий технический является едким веществом. 
   1.6.   Характеристика готовой продукции	
   1.6.1. Техническое название продукта в соответствии с нормативно – технической документацией
   Каучук синтетический. Бутадиен-метилстирольный СКМС-30АРК. Для стабилизации каучука применяется антиоксидант ВТС-150.
   СКМС-30 - синтетический каучук альфаметилстирольный (стирольный) с 30 % альфаметилстирола (стирола);
   АРК - низкотемпературный, регулируемый на мыле канифоли.
   
   1.6.2 Наименование государственного или отраслевого стандарта, технических условий, стандарта предприятия, в соответствии с требованиями которых выпускается продукция, с перечислением технических требований

Техническое наименование продукции
Номер государственного или отраслевого стандарта, технических условий
Основные показатели по стандарту, обязательные для проверки
Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями
Каучук синтетический. Бутадиен-метилстирольный СКМС-30АРК 
ГОСТ
15627-79 с изм. № 1-5
Вязкость по Муни МБ 1+4 (100 ?С):

Разброс по вязкости внутри партии, не более:

Условная прочность при растяжении, МПа 
(кгс/см2), не менее:


Относительное удлинение при разрыве, %:
I сорт        II сорт
47-56        46-57


? 2,5          ? 3



27,9          27,4
(285)         (280)


550-750      550-750
Каучук синтетический. Бутадиен-метилстирольный СКМС-30АРК 

Относительная остаточная деформация после разрыва, %, не более:
Эластичность по отскоку, %, не менее:
Массовая доля золы, %, не более:
Массовая доля металлов, %, не более:                     
 меди 
 железа
Потери массы при сушке, %, не более:
Массовая доля антиоксиданта ВТС-150, %:
Массовая доля органических кислот, %:
Массовая доля мыл органических кислот, %, не более:
Массовая доля связанного второго мономера, % :
альфаметилстирола 
стирола

20 20

       39                 38

       0,6                 0,6

     
     0,00015     0,0002
     0,004          0,005

     0,35             0,40

     1,0-1,4        1,0-1,4
     5,0-6,5        5,0-6,5

    0,15             0,2


   22,5-24,5       22-25

  22,5-24,5       22-25
Каучук не должен содержать посторонних включений, а также включений структурированного и влажного полимера.
Примечание: для шинной промышленности выпускается каучук с вязкостью по Муни 45-54

2. Расчетная часть
2.1. Материальный баланс
Исходные данные: производительность по СКМС-30АРК: 70 тыс. тонн каучука/год.
Рассчитаем производительность каучука в час: 
G =70000т/(365-14)·24)= 7,991 т/ч = 7991кг/ч 
                                                                          
                                      
                                                   Едкий натр                                Отходы каучука(коагулюм)                     
                                                                                                            Наполнители
   Латекс                                                                                                                                                   товарный  
     Коагулянт АПК-46                                                                                                                            каучук                                                                                                                                              
      Кислота серная                                                                                              каучук               
                                                                                                                                               Отходы каучука
                                                                                                                                        Выбросы в атмосферу

                     
    
     Таблица  – Материальный баланс на одну тонну каучука

    Наименование компонентов
Поток № 1
Поток № 2

кг/тн
% масс
кг/тн
% масс
Латекс СКМС-30АРК
1020
98,17


Коагулянт АПК-46
3,60
0,35


Кислота серная
13,50
1,30


Натр едкий
1,91
0,18







Наполнители уходящие со стоками


11,94
1,15
Кислота серная


13,50
1,30
Натр едкий


1,91
0,18
Выбросы в атмосферу


9,86
0,95
Отходы пленки (накипи) латекса


0,68
0,06
Композит производства каучуков и латексов


1,12
0,11
Каучук СКМС-30АРК 


1000
96,25
Всего:
1039,01
100
1039,01
100
 
Таблица 27 – Сводная таблица материального баланса
Компонент
Приход,
кг/ч
Компонент
Расход,
кг/ч
Латекс СКМС-30АРК
7250,13
Скоагулированная масса
7108,34
Коагулянт АПК-46
12,93
Примеси
276,95
Хлорид железа
12,93


Кислота серная
96,01


Хлорид натрия
13,29
     
     
Итого:
7385,29
Итого:
7385,29

4.2.Тепловой баланс

                                                                Q6



                                                                                       Q5  

                                    Q1                                                   Q3
                                                     
                                                                                             Q4.1+ Q4.2
                                      Q2                                                Q4

Q1 – латексная эмульсия; 
Q2 – раствор NaCl; 
Q3 – серум; 
Q4 – раствор H2SO4; 
Q4.1 – АПК-46; 
Q4.2 – FeCl3;
Q5 – скоагулированный латекс; 
Q6 – потери в окружающую среду; 
Количество теплоты каждого компонента находим по формуле: 
Q = G * i, где: G – количество смеси, кг/ч; i – энтальпия.
i=C * t, где С.......................