способ выделения синтетического каучука из латекса

Формула изобретения

1. СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА ИЗ ЛАТЕКСА путем коагуляции каучукового латекса в присутствии серумной воды, серной кислоты и коагулирующих добавок, отмывки крошки каучука от остатков кислоты, коагулирующих добавок подщелоченной водой, отжима и сушки каучука, а также включающий сбор серумной промывной и отжимной воды, концентрирование крошки полимера в собранной воде с последующим возвратом ее в процесс выделения и выводом остатков воды на биологическую очистку, отличающийся тем, что осуществляют раздельное концентрирование крошки полимера в серумной и промывной отжимной водах путем фильтрации концентрируемых потоков через пористую перегородку при степени турбулентности потоков в зазоре между фильтрующей перегородкой и корпусом фильтра 30000 180000 ед. Рейнольдса, при этом концентрат промывных отжимных вод подают на стадию отмывки каучука, а концентрат серумной воды подают на стадию коагуляции вместо серумной воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу концентрата промывных вод осуществляют непрерывно.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют выделение маслонаполненного каучука.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу выделения синтетического каучука из латекса, полученного эмульсионной полимеризацией, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ выделения каучука из латекса, включающий заправку последнего ингредиентами (маслом), коагуляцию латекса растворами коагулянтов в присутствии серумной воды, отмывку и нейтрализацию крошки каучука от остатков коагулянтов умягченной водой в присутствии щелочи, вакуум-фильтрацию полимера, дробление и сушку каучука, а также вывод промывной воды и избытка серума на биологическую очистку [1]

Недостатком способа является значительное потребление умягченной воды при промывке каучука и большие потери органических кислот и полимера в виде мелких частиц со сточными водами, содержащей частицы полимера и органические кислоты, что затрудняет ее биологическую очистку.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому способу является способ выделения каучука из латекса, включающий коагуляцию латекса растворами коагулянтов в присутствии серумной воды, отмывку и нейтрализацию крошки каучука от остатков коагулянтов умягченной водой в присутствии щелочи, отжим и сушку каучука, сбор серумной, промывной и отжимной вод, извлечение частиц полимера из смеси собранных (сточных) вод отстоем с последующим периодическим возвратом в процесс коагуляции латекса [2]

Однако сохраняется большое потребление умягченной воды при промывке крошки каучука и, следовательно, высокий объем сброса загрязненной воды на биологическую очистку. Нет полного извлечения частиц полимера из сточной воды при отстое. В результате имеют место потери каучука и синтетических жирных кислот. Существенным недостатком способа является дестабилизация процесса коагуляции латекса. При периодическом возврате в каскад коагуляции пульпы полимера из верхней части отстойника происходит разбавление коагулянтов в серумной воде и, как следствие, наблюдается неполная коагуляция латекса. В связи с этим в период возврата пульпы полимера в каскад коагуляции подачу латекса вынуждены прекращать. В свою очередь, залповое поступление большого количества мелких частиц полимера дестабилизирует работу концентратора, экспеллера и сушилки.

В результате имеет место повышенный расход коагулянтов, снижается сменная производительность технологической нитки, качественные показатели товарного каучука, в особенности, велик разброс массовой доли органических кислот в каучуке.

Целью изобретения является уменьшение потерь сырья, стабилизации процесса выделения и снижения сброса сточной воды.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе выделения синтетических каучуков из латекса, заключающемся в коагуляции латекса в присутствии серумной воды, серной кислоты и коагулирующих добавок, отмывке крошки каучука от остатков кислоты и коагулянтов подщелочной водой, отжиме и сушке каучука, включающий сбор серумной, промывной и отжимной вод, извлечении частиц полимера из собранной сточной воды с последующим их возвратом в процесс выделения, а также выводе остаточной сточной воды на биологическую очистку, осуществляют раздельное концентрирование частиц полимера в серумной и промывной отжимной водах в процессе частичной фильтрации через пористую перегородку и степени турбулентности концентрируемых потоков в зазоре ограниченном фильтрующей перегородкой и корпусом фильтра 30000-180000 ед. Рейнольдса, причем возврат концентрата промывных вод проводят (непрерывно) на стадию отмывки каучука. Способ пригоден для выделения маслонаполненных каучуков.

Указанная цель может быть достигнута следующим образом (см. чертеж). Латекс, эмульсия масла ПН-6 или раствор костного клея, раствор поваренной соли (или эмульсия переаминированного основания МАННИХА (ОМП), подаваемые соответственно, по линиям 1, 2, 3 смешивают в смесителе 4. При этом происходит процесс флокуляции, так как частично разрушаются оболочки из эмульгатора вокруг частиц полимера. Образующийся флокулят поступает в аппарат 5, снабженный мешалкой. Для создания требуемой рН среды по линии 6 вводят раствор серной кислоты. При коагуляции латекса каучуки СКН-18С серную кислоту не подают. Коагуляцию латекса в аппарате 5 проводят в присутствии серумной воды. В результате взаимодействия серной кислоты (или ОМП) с эмульгатором последний разрушается с образованием свободных органических кислот (или комплекса ОМП с эмульгатором). При этом происходит выделение каучука из латекса в виде крошки.

Скоагулированная масса (пульпа) крошки каучука вместе с серумной водой по переливной трубе поступает в аппарат 7 для завершения разложения эмульгатора и окончательного формирования крошки каучука. Пульпа крошки каучука из аппарата 7 поступает в концентратор 8, где происходит отделение крошки от серумной воды. Крошка всплывает, сгребают граблями и сбрасывают через карман в промывной аппарат 9, а серумную воду через гидрозатвор аппарата 8 самотеком выводят по линии 10 в сборник 11. В промывной аппарат 9 по линии 12 подают частично умягченную (ЧУМ) воду. Для нейтрализации остатков серной кислоты, не уступившей в реакцию, в аппарат 9 по линии 13 вводят раствор натриевой щелочи. Из аппарата 9 крошка каучука с промывной водой по переливу попадает в концентратор 14 для отделения крошки от промывной воды и дополнительной отмывки от остатков коагулянтов умягченной водой, крошку каучука сгребают граблями и через карман и шнековый транспортер подают в отжимную машину (экспеллер) 15 и далее в сушилку (по схеме не показано). Промывную воду через гидрозатвор концентратора 14 самотеком по линии 16 сбрасывают в сборник 17. В экспеллере 15 проводят сжатие каучука, а отжимную воду по лотку 18 выводят в сборник 17.

Слабоминерализованные воды, содержащие не более 0,5 мас. минеральных солей в сборнике 17 перемешивают с помощью циркуляционного контура для предотвращения отстоя частиц полимера. Кратность циркуляции (отношение производительности циркуляционного насоса к объему жидкости в аппарате) составляет 2-9 ч^-1.

В отличие от известного способа осуществляют концентрирование частиц полимера в промывном-отжимном водах отдельно от серумной воды в процессе частичной фильтрации через пористую перегородку и степени турбулентности концентрируемых потоков в зазоре ограниченном фильтрующей перегородкой и корпусом фильтра 30000-180000 ед. Рейнольдса, Для этого промывные воды насосом 19 направляют в устройство концентрирования, представляющее собой проходной фильтр 20 с фильтрующей перегородкой из керамики или пористого металла с размером пор 0,01-0,05 мм. Отношение расходов концентрата к фильтрату выдерживается в пределах 0,09-1,0. В отличие от известного способа поток промывных вод, обогащенный частицами полимера (концентрат), по линии 21 непрерывно возвращают на стадию промывки каучука в аппарат 14.

В результате исключаются следующие недостатки известного способа:

разбавление коагулянтов серумной водой;

неполная коагуляция латекса или полное прекращение его подачи;

залповое поступление мелких частиц полимера в каскад коагуляции, экспеллер и сушку.

Непрерывный возврат промывных вод обогащенных частицами полимера в промывной аппарат 14 стабилизирует работу оборудования технологической нитки, повышает сменную производительность оборудования. Снижается разброс массовой доли органических кислот в каучуке. Заметно сокращается расход поваренной соли и серной кислоты. В свою очередь, частичное повторное использование концентрата промывных вод для отмывки каучука позволяет существенно снизить потребление ЧУМ воды. Фильтрат промывной воды по линии 22 выводят на биологическую очистку и(или) используется при приготовлении эмульсии масла, раствора щелочи, белкового гидролизата, костного клея (на схеме не показано). Серумную воду в сборнике 11 перемешивают с помощью циркуляционного контура с целью предотвращения отстоя частиц полимера. При этом кратность циркуляции выдерживает 2-9 ч^-1.

В отличие от известного способа осуществляют концентрирование частиц полимера в серумной воде отдельно от промывных вод в процессе частичной фильтрации через пористую перегородку при числах Рейнольдса в зазоре между фильтрующей перегородкой и корпусом фильтра в пределах 30000-180000. Серумную воду насосом 23 направляют в проходы фильтра 24 с фильтрующей перегородкой из пористой керамики с размером пор 0,06-0,1 мм. При этом отношение расходов концентрата к фильтрату выдерживается в пределах от 0,8 до 3,5. Концентрат серумной воды по линии 25 возвращают в каскад коагуляции в аппарат 5. Фильтрат серумной воды по линии 26 выводят на биологическую очистку, и(или) используют при приготовлении раствора серной кислоты и(или) раствора поваренной соли (на схеме не показано).

П р и м е р 1 (контрольный). Выделение каучука из латекса проводят по известному способу. Латекс каучука СКМС-30 АРКМ-27 и латекс каучука СКС-30-АРКМ-15 перед коагуляцией заправляют соответственно водной эмульсией и чистым маслом ПН-6. Коагуляцию латекса каучука СКС-30АКО проводят водным раствором белкового гидролизата, латекса каучуков СКМС-30 АРКМ-27 и СКС-30АРКМ-15 раствором поваренной соли, латекса каучука СКМС-30 АРК водной эмульсией ОМП, а также серной кислотой в присутствии серумной воды. Коагуляцию латекса каучука СКН-18С раствором поваренной соли. Количество избытка серумной воды, выводимой на локальную очистку, 2,4 м³/т для каучуков СКС-30 АРК-15, СКС-30 АКО, СКМС-30 АРК; 1,8 м³/т для каучука СКМС-30 АРКМ-27 и 9,4 м³/т каучука СКН-18с. Промывку крошки каучука проводят свежей ЧУМ водой в количестве 12 м³/т каучука. Количество воды, отжатой из каучука в экспеллере, составило 1,7 м³/т каучука. Суммарное количество сточной воды, сбрасываемой в ХЗК через отстойник, составило для каучуков СКС-30 АРК-15, СКС-30 АКО, СКМС-30 АРК-16,1 м³/т; 15,5 м³/т для каучука СКМС-30 АРКМ-27 и 21,4 м³/т для каучука СКН-18С. Содержание частиц полимера и синтетических жирных кислот в стоках составило соответственно 28 и 285 г/м³. Потери частиц полимера и синтетических жирных кислот со стоками перечисленных каучуков достигали соответственно 0,44 и 4,5 кг/т каучука СК(М)С, а также 0,6 и 6,1 кг/т СКН-18С.

Верхний слой пульпы из отстоявшихся частиц полимера откачивают периодически в аппараты коагуляции латекса через каждые 4 ч. Объем разовой откачки пульпы составил 20 м³. При этом подачу латекса в каскад коагуляции прерывали на 0,5 ч. Выработка каучука на одной технологической нитке составила 25 т/смену. Для восстановления первоначальной концентрации коагулянта в серумной воде после разбавления сточной водой дополнительно расходуют 200 кг поваренной соли (8 кг/т каучука) или 4 кг ОМП (0,2 кг/т каучука) и 20 кг серной кислоты (1 кг/т каучука). Отсюда фактический расход поваренной соли (ОМП) и серной кислоты соответственно составил 220 (3,5) и 20 кг/т каучука. Разброс массовой доли органических кислот в товарном каучуке ограничивался интервалом 3-8% мас. Фактический расход поваренной соли при коагуляции латекса каучука СКН-18С составил 830 кг/т.

П р и м е р 2. Выделение каучуков из латексов проводят по предлагаемому способу. Латекс каучука СКМС-30 АРКМ-27 и каучука СКС-30 АРКМ-15 перед коагуляцией заправляют соответственно водной эмульсией и чистым маслом ПН-6. Коагуляцию латекса каучука СКС-30 АКО проводят раствором белкового гидролизата, латекса каучука СКМС-30 АРКМ-27 и СКС-30 АРКМ-15 раствором поваренной соли, латекса каучука СКМС-30 АРК эмульсией ОМП, а также серной кислотой в присутствии серумной воды. Коагуляцию латекса каучука СКН-18С осуществляют раствором поваренной соли. Количество избытка серумной воды, выводимой на биологическую очистку, составило 1,8 м³/т, каучука СКМС-30 АРКМ-27, 2,4 м³/т других стирольных каучуков и 9,4 м³/т каучука СКН-18С. В процессе отжима каучука в экспеллере получают 1,7 м³/т каучука. Производительность одной технологической нитки по каучуку 3,5 т/ч или 28 т/смену. Серумную воду перемешивают в сборнике 11 с помощью циркуляционного контура, включающего насос 23, фильтр 24, аппараты 5, 7, 8 и линии 25, 10. Промывные воды перемешивают в сборнике 17 с помощью циркуляционного контура, включающего насос 19, фильтр 20, аппараты 9, 14 и линии 16, 20, 21. Кратность циркуляции серумной и промывных вод в сборниках 11 и 17 выдерживали 5 ч^-1. В качестве фильтрующей перегородки для очистки серумной воды используют керамическую трубу диаметром 220 мм с размером пор 0,06-0,1 мм, а в фильтре очистки промывной воды 7 трубок диаметром 40 мм из пористого титана с размером пор 0,01-0,05 мм. Степень турбулентности серумной воды в фильтре 122000 ед. Рейнольдса. Данные приведены в табл. 1.

Таким образом, увеличение турбулентности обогащаемого потока более 180000 ед. Рейнольдса при отношении расходов концентрата к фильтрату более 1,0 нецелесообразно, поскольку резко снижает степень отмывки крошки каучука от остатков коагулянтов. Уменьшение турбулентности обогащаемого потока менее 30000 ед. Рейнольдса при отношении расходов концентрата к фильтрату менее 0,09 нежелательно, поскольку способствует быстрой забивке фильтра. Отсюда оптимальный интервал степени турбулентности обогащаемого потока ограничивался числами Рейнольдса 30000-180000, а отношение расходов концентрата к фильтрату 0,09-1,0.

Содержание частиц полимера и синтетических жирных кислот в стоках каучуков в среднем составило соответственно 1,7 и 208 г/м³. Отсюда потери полимера и жирных кислот со стоками снизилось соответственно до 0,02 и 2,45 кг/т стирольных каучуков и до 0,03 и 3,62 кг/т СКН-18С. Разброс массовой доли органических кислот в товарном каучуке ограничился интервалом 6,5-7,5 мас.

П р и м е р 3. Выделение каучуков из латексов проводили по предлагаемому способу. Условия выделения каучуков аналогичны условиям, приведенным в примере 2. Промывку крошки каучука проводят равными объемами свежей ЧУМ воды и концентрата промывных вод по 6 м³/т каучука. Отношение расходов концентрата к фильтрату промывных вод 0,5. Данные приведены в табл. 2.

Таким образом, увеличение турбулентности потока более 180000 ед. Рейнольдса при отношении расходов концентрата к фильтрату более 3,5 нецелесообразно, поскольку резко снижает полноту коагуляции латекса по причине уменьшения времени пребывания латекса в каскаде коагуляции. Уменьшение турбулентности обогащаемого потока менее 30000 ед. Рейнольдса при отношении расходов концентрата к фильтрату менее 0,5 нежелательно, поскольку способствует перегрузке двигателей мешалок каскада коагуляции по причине большой концентрации крошки каучука в пульпе. Отсюда оптимальный интервал степени турбулентности обогащаемого потока ограничивался интервалом 30000-180000 ед. Рейнольдса. Прекращение разбавления коагулянтов в серумной воде позволило расход поваренной соли (или ОМП) и серной кислоты сократить соответственно до 205 (или 3,0) и до 18 кг/т каучука. Вследствие непрерывного возврата частиц полимера с концентратом серумной воды, разброс массовой доли синтетических жирных кислот в товарном каучуке ограничился интервалом 6,5-7,5 мас. Сменная производительность технологической линии возросла до 28 т. Потери частиц полимера и органических кислот так же, как и в примере 2, снизились соответственно до 0,02 и 2,45 кг/т каучука. Отсюда внедрение предлагаемого способа позволит снизить потери полимера и синтетических жирных кислот соответственно до 0,4 и до 2,0 кг/т каучука, уменьшить сброс сточной воды на 3-6 м³/т каучука, а также сократить расход коагулянтов и серной кислоты на 6-8% при увеличении сменной производительности на 4-5% и улучшении качественных показателей товарного каучука.