Разработка примерной упрощенной технологической схемы

Общие сведения и понятия о технологии полимеров

Основными методами синтеза полимеров, применяемыми в промышленности, являются:

полимеризация в массе (блочный метод);

полимеризация в растворе;

полимеризация в водных эмульсиях;

поликонденсация.

Полимеризация в массе осуществляется путем нагревания в реакторе смеси исходного мономера с инициатором или катализатором при заданной температуре. После окончания полимеризации твердый полимер получается в виде блока, стержня, пласты или форму заготовки, предназначенной для дальнейшей механической обработки.

Этот вид полимеризации можно проводить непрерывным методом. Непрерывную полимеризацию ведут в специальных колоннах, которые имеют несколько секций. В каждой секции поддерживают определенную температуру. Исходный мономер подвергают предварительной полимеризации в реакторах. Из реакторов частично полимеризованный жидкий продукт непрерывно подают в верхнюю секцию колонны, из которой он по мере полимеризации стекает в другие секции. Образовавшийся полимер в расплавленном состоянии выдавливается в виде стержня или ленты.

Основным недостатком блочного метода полимеризации заключается в трудности отвода тепла, выделяющегося в результате реакции. Так как полимеры, как правило, обладают малой теплопроводностью, то в этом блоке могут происходить местные перегревы. Что приводит к неоднородности степени полимеризации блока, неодинаковости физико-механических свойств в различных местах блока полимера.

Полимеризация в растворах проводится двумя способами. По первому способу выбирают растворитель, в котором растворяется исходный мономер, но не растворяющий образующийся полимер. Образующийся полимер по мере образования непрерывно осаждается из раствора в виде мелкодисперсных частиц. После окончания процесса выделившийся полимер отфильтровывают (или отделяют с помощью центрифуги), промывают и высушивают.

При проведении полимеризации по второму способу, выбирают растворитель, в котором растворяется как исходный мономер, так и образующийся полимер. В результате образуется раствор полимера, который может быть использован в качестве лака.

Полимеризация в растворе проводится при нагревании и перемешивании (вместе с растворенным инициатором или катализатором). В результате получается полимер с малой дисперсностью (т.е. с макромолекулами, имеющими в основном одинаковую степень полимеризации), что является значительным преимуществом полимеризации в растворе по сравнению с блочным методом. Однако существенный недостаток метода заключается в том, что образующиеся полимеры имеют меньший молекулярный вес, чем при блочной полимеризации, из-за возможности легкого обрыва реакционной цепи под влиянием растворителя. Степень полимеризации в данном случае зависит от температуры, количества инициатора, характера растворителя и концентрации мономера в смеси.

Полимеризация в эмульсии. Сущность метода заключается в том, что мономер эмульгируют в тщательно очищенной воде. Для облегчения диспергирования мономера к смеси добавляют эмульгатор. В качестве эмульгаторов применяются поверхностно-активные вещества, высокомолекулярные водорастворимые соединения, или высокодисперсные гидрофильные порошки. В качестве инициаторов эмульсионной полимеризации применяют обычно перекиси.

Кроме того, в состав реакционной смеси входят: регуляторы кислотности среды (ацетат цинка и др.), которые регулируют скорость реакции, так как величина рН влияет на скорость разложения инициатора; регуляторы поверхностного натяжения (аллиловый, гексиловый спирты и др.), с помощью которых можно регулировать размер капель мономера в эмульсии; регуляторы степени полимеризации и разветвленности полимера (меркаптаны, четыреххлористый углерод и др.).

Данным методом получают полимеры желаемого молекулярного веса и высокой степени полимеризации. Метод характеризуется большой скоростью протекания реакции, сопровождается выделением тепла.

Поликонденсация. Процесс проводят в реакторах периодического действия, процесс ускоряется в присутствии катализаторов кислотного и щелочного характера.

Что же такое принципиальная технологическая схема? Это схема, которая определяет последовательность технологических операций по превращению сырья в готовую продукцию, места ввода в процесс сырья и вспомогательных веществ, места выделения полуфабрикатов и получения готовой продукции.

Принципиальная технологическая схема строится путем упрощения реальной технологической схемы. Вместо нескольких параллельных одинаковых технологических ниток показывается одна нитка с цепью последовательных технологических операций, при повторении однотипных операций показывается одна операция.

Принципиальная схема технологического процесса строится в виде прямоугольников, в которые вписывается: стадии технологического процесса, наименование обращающихся веществ, указываются технологические параметры процесса (Р - давление, Т - температура, С концентрация вещества и т.п.). На схеме также обозначаются точки ввода продукта. Прямоугольники соединяются стрелками, указывающими направление движения материального потока. Над стрелками желательно указать агрегатное состояние технологической среды.

Чтобы установить опасности, которые могут возникнуть при эксплуатации схемы, производят изучение технологического процесса.

Изучение технологического процесса проводится с целью определения оборудования, участков или мест, где сосредоточены горючие материалы или возможно образование пыле- и парогазовоздушных горючих смесей, и включает в себя.