Способ выделения синтетических эмульсионных каучуков

 

Изобретение относится к химической и нефтехимической промышленности и предназначено для выделения синтетических эмульсионных каучуков. Проводят коагуляцию каучукового латекса в присутствии серумной воды, серной кислоты и коагулирующих добавок, отмывку крошки каучука от остатков кислоты и коагулирующих добавок, отжим и сушку каучука, сбор серумной, промывной и отжимной воды. Концентрирование крошки каучука, содержащейся в серумной, промывной и отжимной водах осуществляют путем подачи потоков в соответствующий разделитель фаз через сопло в зазор между корпусом и фильтрующим элементом при поддержании скорости потока концентрата 15-25 м/с. Разделитель фаз имеет установленную между цилиндрическим корпусом и фильтрующим элементом спиральную перегородку. Шаг спиральной перегородки уменьшается от сопла к выходу на величину, обратно пропорциональную отведенному фильтрату. Концентрат серумной воды подают на стадию коагуляции, фильтраты - для приготовления растворов коагулирующих агентов, водный концентрат - на стадию отмывки каучука. Остатки воды выводят на биологическую очистку. Технический результат - увеличение межремонтного пробега фильтрующего элемента. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способу выделения синтетических эмульсионных каучуков из латексов, в частности к очистке серумной, промывной и отжимной вод, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известен 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 [Технологический регламент производства каучуков СКМС-30 АРК, СКМС-30 АРКМ-27, ТР-1.03.162-85, с. 59-68].

Недостатком данного способа является значительное потребление умягченной воды при промывке каучука, потери органических кислот, не полное извлечение полимера из серума, промывной и отжимной воды. Периодический возврат в каскад коагуляции мелкой крошки полимера из верхней части отстойника приводит к разбавлению коагулянтов в серумной воде и, как следствие, наблюдается неполная коагуляция латекса. Вводимая в большом количестве мелкая крошка полимера дестабилизирует работу концентратора, экспеллера и сушилки.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является способ выделения синтетического каучука из латекса, включающего коагуляцию синтетического латекса в присутствии серумной воды, серной кислоты и коагулирующих добавок, отмывки крошки каучука от остатков кислоты, коагулирующих добавок подщелоченной водой, отжим и сушку каучука, а также включающий сбор серумной промывной и отжимной воды, концентрирование крошки каучука в собранной воде в разделителе фаз 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. [Патент N 2048476, РФ, МКИ C 08 C 1/00, опубл. бюл. N 32, 1995 г.].

Основными недостатками используемого в данном способе разделителя фаз являются: - фильтрующий элемент забивается мельчайшими частицами крошки каучука, попадающими внутрь пор. Кроме того, в порах образуется осадок эмульгаторов; - забивка фильтрующего элемента происходит неравномерно, т.е. на входе меньше, а на выходе больше, что резко сокращает пробег фильтра между чистками (250-300 часов). Это связано прежде всего со значительным падением турбулентности потока к выходу концентрата из фильтра из-за сокращения его объема.

Целью изобретения является стабилизация процесса очистки серумных и промывных вод и увеличение межремонтного пробега фильтрующего элемента.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе выделения синтетических эмульсионных каучуков путем коагуляции каучукового латекса в присутствии серумной воды, серной кислоты и коагулирующих добавок, отмывки крошки каучука от остатков кислоты, коагулирующих добавок, отжима и сушки каучука, включающий также сбор серумной, промывной и отжимной воды, концентрирование крошки каучука, содержащейся в серумной, промывной и отжимной водах путем подачи потоков в соответствующий разделитель фаз через сопло в зазор между корпусом и фильтрующим элементом, с последующей подачей концентрата серумной воды на стадию коагуляции, фильтратов - для приготовления растворов коагулирующих агентов, водного концентрата - на стадию отмывки каучука и вывод остатков воды на биологическую очистку, концентрирование крошки каучука, содержащейся в серумной, промывной и отжимной водах осуществляют при поддержании скорости потока концентрата 15-25 м/с в разделителе фаз, имеющем установленную между цилиндрический корпус и фильтрующим элементом спиральную перегородку с шагом, уменьшающимся от сопла к выходу на величину, обратно пропорциональную отведенному фильтрату.

Указанная цель может быть достигнута следующим образом.

Серумная вода и слабоминерализованные воды из сборников подаются в разделитель фаз (фиг. 1), состоящий из цилиндрического корпуса 1, фильтрующего элемента 2 и входного патрубка 3, через который подается исходная смесь в зазор между корпусом и фильтрующим элементом, где установлена спиральная перегородка 4, с шагом уменьшающимся от сопла к выходу на величину, обратно пропорциональную отведенному фильтрату. Это способствует сохранению высокой скорости движения водной фазы в разделителе фаз и центробежных сил отбрасывания мелкой крошки каучука к наружной стенке корпуса и сохранение слоя чистой жидкости, контактирующей с фильтрующим элементом. Высокая скорость водного потока сохраняется от входа до выхода из разделителя фаз, что и позволяет резко снизить налипание крошки каучука на фильтрующий элемент и значительно увеличить срок его службы (пробег между чистками), до 3 месяцев. Выход концентрата из разделителя фаз осуществляется через патрубок 5, а фильтрата через патрубок 6. Использование способа по патенту N 2048476 требовало проводить вскрытие и чистку фильтров через каждые 10-15 дней.

Указанная цель может быть достигнута следующим образом (см. фиг. 2). Латекс по линии 1^I, эмульсия масла и антиоксиданта по линии 1^II, водные растворы коагулирующих агентов по линии 1^III подаются в отделение коагуляции 1, где происходит выделение каучука из латекса в виде крошки. Образующаяся серумная вода по линии 2 поступает в сборник 3. Из сборника 3 серумная вода насосом 4 подается в разделитель фаз 5, предназначенный для очистки серумной воды от мелкодисперсной крошки каучука. Ввод серумной воды осуществляется через патрубок в зазор между корпусом и фильтрующим элементом, в котором установлена спиральная перегородка с шагом, уменьшающимся от сопла к выходу на величину, обратно пропорциональную отведенному фильтрату для поддержания скорости потока концентрата (водная фаза с повышенным содержанием крошки каучука) от 15 до 25 м/с (см. фиг. 1). Из разделителя фаз 5 водный поток фильтрата подается по линии 6 на приготовление растворов коагулянтов, а концентрат серумной воды по линии 7 возвращается на стадию коагуляции. Полученная крошка каучука подается по линии 8 в отделение 9 на отмывку для удаления остатков коагулирующих агентов, кислоты. После проведения отмывки крошка каучука подается на отжимную машину. Промывная вода, содержащая небольшое количество мелкодисперсной крошки каучука, собирается по линии 10 в сборник 11. Из сборника 11 промывная вода направляется насосом 12 в разделитель фаз 13 через патрубок в зазор между корпусом и фильтрующим элементом, в котором установлена спиральная перегородка (фиг. 1), с шагом уменьшающимся от сопла к выходу на величину, обратно пропорциональную отведенному фильтрату для поддержания скорости потока концентрата 15-25 м/с. Водно-каучуковая дисперсия (концентрат) возвращается по линии 14 на стадию отмывки, а очищенная водная фаза (фильтрат) по линии 15 выводится или на биологическую очистку, или используется для приготовления растворов коагулирующих агентов, раствора щелочи и др. Из отделения отмывки 9 крошка каучука по линии 16 направляется в отделение 17 на отжим и далее по линии 18 на стадию сушки в отделение 19.

Пример 1 (контрольный).

Выделение каучука из латекса проводят по известному способу. Латексы каучуков СКС-30 АРКМ-15 и СКС-30 АРКМ-27 перед коагуляцией заправляют соответственно маслом ПН-6 и антиоксидантом ВС-1. Коагуляцию латекса СКС-30 АРКП проводят водным раствором белкового гидролизата, латексы СКС-30 АРКМ-15, СКС-30 АРКМ-27 и СКМС-30 АРК - раствором поваренной соли в присутствии серной кислоты и серумной воды. Количество избытка серумной воды, выводимой на локальную очистку, составляет для каучуков, выделяемых из латексов СКС-30 АРКМ-15, СКС-30 АРКП, СКМС-39 АРК, СКМС-30 АРКМ-27 - 4,2 м³/т каучука. Промывку крошки каучука проводят свежей частично умягченной водой в количестве 12 м³/т каучука. Суммарное количество сточной воды, сбрасываемой в ХЗК через отстойник, составило для каучуков СКС-30 АРКП, СКС-30 АРКМ-15, СКМС-30 АРК, СКМС-30 АРКМ-27 - 15,5 м³/т. Содержание мелкой крошки каучука в стоках составило 28 г/м³. Потери крошки каучука со стоками перечисленных каучуков достигали 0,43 кг/т каучука СК(М)С.

Верхний слой пульпы, состоящий из мелкой крошки каучука, откачивают периодически в аппараты коагуляции латекса через каждые 4 часа. Объем разовой откачки пульпы составляет 20 м³. При этом подачу латекса в каскад коагуляции прерывали на 0,5 часа. Выработка каучука на одной технологической нитке составила 28 т в смену. Фактический расход поваренной соли и серной кислоты соответственно составил 200 и 20 кг/т каучука.

Пример 2.

Выделение каучуков из латексов по предлагаемому способу.

Маслонаполненные латексы СКС-30 АРКМ-15 и СКМС-30 АРКМ-27 перед подачей на коагуляцию заправляют маслом и антиоксидантом ВС-1. Коагуляцию латекса СКС-39 АРКП, СКМС-30 АРК проводят раствором белкового гидролизата, латексы маслонаполненных каучуков СКС-30 АРКМ-15 и СКМС-30 АРКМ-27 коагулировали в присутствии 24-26%-ного водного раствора хлорида натрия, серной кислоты и серумной воды.

В процессе отжима каучука в экспеллере получают водную фазу в количестве 1,0 м³/т каучука. Производительность одной технологической нитки по каучуку 4,0 т/ч или 32 т/смену. Серумная вода собирается в сборник, откуда с помощью насоса через патрубок вводится в разделитель фаз. Полученный концентрат возвращается в аппарат для коагуляции латекса, а фильтрат, представляющий собой избыточную водную фазу, в количестве 4,2 м³/т направляется на приготовление растворов коагулянтов.

Промывные воды собираются в сборник и далее насосом через патрубок вводят в разделитель фаз откуда концентрат возвращают на стадию отмывки каучука, а фильтрат направляют на биологическую очистку.

В качестве фильтрующей перегородки в разделителе фаз серумной и промывной воды установлен жесткий сетчатый стакан, наружная поверхность которого покрыта слоем фильтрующего элемента с размером пор 0,01-0,1 мм. Серум и промывная вода, содержащие мелкую крошку каучука, вводятся через патрубок со скоростью 15-25 м/с в разделитель фаз, в котором установлена спиральная перегородка шаг, которой уменьшается от входного к выходному патрубкам, что позволяет сохранить высокую скорость движения (15-25 м/с) на выходе у концентрата. Это в свою очередь значительно уменьшает забивку фильтрующего элемента. Существенным недостатком фильтрующих элементов, используемых в патенте 2048476, является резкое снижение турбулентности и скорости водного потока концентрата к выходу из разделителя фаз, что и приводит к налипанию крошки каучука на фильтрующую перегородку, особенно в верхней его части. Резкое снижение турбулентности и скорости потока концентрата происходит из-за отвода значительного количества фильтрата (очищенной водной фазы). Данные по влиянию скорости потока на продолжительность работы разделителя фаз представлены в таблицах 1 и 2.

Формула изобретения

Способ выделения синтетических эмульсионных каучуков путем коагуляции каучукового латекса в присутствии серумной воды, серной кислоты и коагулирующих добавок, отмывки крошки каучука от остатков кислоты и коагулирующих добавок, отжима и сушки каучука, включающий также сбор серумной, промывной и отжимной воды, концентрирование крошки каучука, содержащейся в серумной, промывной и отжимной водах, путем подачи потоков в соответствующий разделитель фаз через сопло в зазор между корпусом и фильтрующим элементом, с последующей подачей концентрата серумной воды на стадию коагуляции, фильтратов - для приготовления растворов коагулирующих агентов, водного концентрата - на стадию отмывки каучука и вывод остатков воды на биологическую очистку, отличающийся тем, что концентрирование крошки каучука, содержащейся в серумной, промывной и отжимной водах, осуществляют при поддержании скорости потока концентрата 15 - 25 м/с в разделителе фаз, имеющем установленную между цилиндрическим корпусом и фильтрующим элементом спиральную перегородку с шагом, уменьшающимся от сопла к выходу на величину, обратнопропорциональную отведенному фильтрату.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4