Раздел 3. Производство термоэластопластов

Раздел 3 Производство термоэластопластов

Производство термоэластопластов (ТЭП) является одной из самых быстроразвивающихся областей полимерной промышленности, с динамично растущим спросом. Эти материалы сочетают свойства вулканизованных каучуков со свойствами термопластов, т.е. они при более низких температурах ведут себя подобно пластикам, позволяя вести переработку на оборудовании для пластиков и не требуя его вулканизации.

ТЭП - полимеры с механическими свойствами эластомеров, однако по способу переработки они являются термопластиками. В целом структура ТЭП состоит из двух микроскопических фаз: одна - низкомодульная и легкодеформируемая, а вторая - жесткая, выполняющая функции связи между упругоэластичными зонами. Такие свойства обусловливают возможность изменения внутренних механических характеристик ТЭП от упругоэластичного полимера до полимерной жидкости. При нагревании ТЭП выше температуры плавления жесткая фаза расплавляется и позволяет полимеру вытекать в перерабатывающее оборудование.

Широкое применение ТЭП обусловлено особенностью их свойств по сравнению с другими пластиками. Термопластичные эластомеры отличаются такими свойствами, как:

- мягкость и упругость;

- высокая технологичность и возможность вторичной переработки;

- высокая эластичность при низких температурах;

- термическая и климатическая стойкость;

- длительный эксплуатационный период;

- нетоксичность;

- стойкость к слабым кислотам, растворам щелочей и солей, спиртам, воде, атмосферным воздействиям;

- диэлектрические характеристики, позволяющие использовать в производстве изоляционные материалы.

ТЭП полностью перерабатываются, не содержат хлор и серу. Новые ТЭП не содержат свинцовых стабилизаторов и других тяжелых металлов. Другим положительным свойством, с точки зрения экологии, является пониженная миграция пластификатора.

Изменяя рецептуры ТЭП, можно регулировать их основные физико-механические и потребительские свойства изделий: твердость, эластичность, маслобензостойкость, морозостойкость, огнестойкость, цвет.

Но важнее всего то, что именно свойства ТЭП гарантируют длительное функционирование изделий без потери эксплуатационных свойств в условиях постоянно меняющихся атмосферных факторов (мороз и жара, высокая и низкая влажность и пр.).

Так же, как и каучуки, они позволяют вводить в свой состав различные минеральные наполнители или стабилизаторы с пластификаторами. Это позволяет регулировать свойства ТЭП.

Различные группы ТЭП образованы на основе химического различия составляющих полимеров. Основой нескольких групп стал полимер, состоящий из макромолекул, сочетающих жесткие и эластичные блоки. Это блоксополимеры, включающие термопластичные стирольные эластомеры (СБС), термопластичные уретаны (ТПУ), сополиэфиры (COPE), сополиамиды (COPA).

Другие группы представляют собой соединения жестких и эластичных полимеров, достаточно совместимых для обеспечения связи. В них входят термопластичные соединения полиолефиновых эластомеров (ТПО) и полипропилена с поливинилхлоридом/бутадиен-нитрильными каучуковыми смесями (ПВХ/БНК). Еще одна группа объединяет отдельные жесткие и эластичные полимеры, вступившие в химические реакции для усиления механических свойств, особенно в местах поперечного сшивания фазы эластомера. ТЭП с фазой эластомера поперечного сшивания являются термопластичными вулканизатами (ТПВ) и, как правило, имеют механические свойства класса термопластичной резины. Резкий количественный рост продуктов в этих областях продолжается, особенно это касается термопластичных вулканизатов (ТПВ).

Помимо этого, ТЭП обладают способностью со временем улучшать свои прочностные показатели, в отличие от резины, которая теряет эластичность, становится хрупкой и ломкой.

3.1 Стирол-бутадиеновый блоксополимер линейный

Бутадиен-стирольные термоэластопласты представляют собой новый класс полимеров, сочетающих свойства эластомеров и пластмасс. При рабочих температурах они ведут себя как вулканизаты каучуков - резины, не требуя вулканизации, а при повышенных температурах перерабатываются как термопласты (литьем под давлением, экструзией и т.д.).

В связи с тем, что термопласты не требуют вулканизации, изделия из них получаются гигиеничнее, дешевле. ТЭП легко окрашиваются в различные тона, что позволяет производить из них большой ассортимент изделий.

Стирол-бутадиен-стирольные (СБС) блоксополимеры являются наиболее известными и распространенными материалами этого класса ТЭП. Также их называют дивинилстирольные термоэластопласты (ДСТ).

В настоящее время получены различные типы стирол-бутадиен-стирольных ТЭП линейного и разветвленного строения с низким, средним и высоким содержанием связанного стирола, а также маслонаполненных с повышенной текучестью.

При получении СБС (или ДСТ), предназначенных для различных областей применения, учитывают влияние различных факторов на их свойства: соотношение мономеров, количество блоков и их размеры, микроструктуру полибутадиенового блока, содержание статистически распределенного стирола в эластомерном блоке.

Обычно полибутадиеновый блок в СБС содержит 40 % - 45 % цис-1,4 и 8 % - 12 % 1,2-звеньев и имеет температуру стеклования от - 90 °C до - 100 °C. Полистирольные блоки имеют атактическое строение, и их температура стеклования в зависимости от молекулярной массы колеблется от 80 °C до 100 °C. Размер полистирольного блока оказывает большое влияние на прочностные свойства стирол-бутадиен-стирольных ТЭП. При молекулярных массах полистирольных блоков ниже 5- ТЭП практически полностью утрачивают прочность, так как из-за низкой температуры стеклования такие блоки не создают достаточно прочных связей в структуре.

Бутадиен-стирольные ТЭП представляют собой блоксополимеры типа полистирол - полибутадиен - полистирол:

.

Наибольший практический интерес представляют трехблочные сополимеры, в которых срединный блок обладает достаточно высокой гибкостью полимерных цепей (полибутадиен или полиизопрен), а концевые блоки являются жесткоцепными (полистирол или поли--метилстирол). Такие сополимеры проявляют свойства термоэластопластов и при обычных температурах являются гетерофазными. Жесткоцепные микроблоки при комнатной температуре находятся в стеклообразном состоянии и, поскольку полистирол в полибутадиене не растворяется, сегрегируются в эластичной матрице с образованием доменов диаметром 10-40 нм с последующим их микрофазовым разделением. Домены, связанные друг с другом цепями мягкого блока, выполняют функцию полифункциональных узлов полимерной пространственной сетки, хотя межмолекулярные связи в такой системе имеют исключительно физическую природу. Тем не менее при обычных условиях полимер ведет себя как сетчатый, т.е. по свойствам приближается к резине. При температурах переработки полимер жестких блоков переходит в вязкотекучее (или высокоэластическое) состояние; блоксополимер проявляет свойства линейного полимера и хорошо формуется обычными приемами переработки термопластов. Чтобы сополимер обладал хорошей эластичностью и термопластичностью, необходимо, чтобы содержание гибкоцепных блоков в его макромолекулах было не менее 50 %.

Синтез таких "трехблочников" основан на анионной полимеризации с использованием "живых" полимеров. Достоинством этого процесса является возможность управления строением получаемого продукта, т.е. химическим составом, длиной и последовательностью блоков. В качестве катализаторов полимеризации обычно применяют литийорганические соединения, чаще всего втор-бутиллитий. Для получения в составе блоксополимеров бутадиеновых или изопреновых блоков с преимущественным содержанием 1,4-цис-звеньев процесс проводят в неполярной среде.

Бутадиен образуют блоки, состоящие из нерегулярно чередующихся звеньев различного строения. В полибутадиеновых блоках 1,4-цис-звеньев обычно содержится меньше (40 % - 45 %), а 1,2-звеньев - больше (8 % - 12 %). Блоки полистирола являются атактическими, и размеры образуемых ими доменов зависят от молекулярной массы блока. Свойства термоэластопластов при переработке и эксплуатации значительно зависят от молекулярных масс гибкоцепного и жесткоцепного блоков. Наилучшими физико-механическими свойствами обладают бутадиен-стирольные ТЭП при молекулярных массах полибутадиенового блока от 80 до 100 тыс., а полистирольных блоков - около 30 тыс.

ТЭП выпускаются в виде небрикетированной массы (крошки, гранул или сыпучего порошка с размером частиц менее 2,5 мм), опудренной антиагломератором (тальком, белой сажей или стеаратом кальция).

3.1.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время

Процесс получения ТЭП может осуществляться двумя способами. В обоих случаях применяют литийорганический катализатор, как правило втор-бутиллитий, позволяющий получать сополимеры с узким ММР. Полимеризацию необходимо проводить в неполярном растворителе. Поскольку ароматические углеводороды участвуют в реакциях переноса кинетических цепей, то предпочтительным является использование алифатических или циклоалифатических растворителей.

В первом варианте процесс получения каучука может проводиться по непрерывной схеме, а его блочное строение достигается за счет большой разницы в константах сополимеризации бутадиена и стирола (в данных условиях r _бут = 10,0 и r _ст = 0,035). Однако при этом не удается получать строго трехблочные сополимеры и всегда какая-то часть стирола статистически распределяется в составе бутадиеновых (изопреновых) блоков.

В отечественной промышленности процесс проводится в две стадии: полимеризация стирола, затем - бутадиена. Температура реакции на второй стадии составляет 95 °C - 105 °C. На каждой из стадий мономер полностью исчерпывается. Если на первой стадии температура составляет 40 °C - 45 °C, то на второй и третьей она равна 50 °C - 60 °C и 70 °C - 80 °C соответственно. При производстве ТЭП-35 вся циклограмма в идеальных условиях с откачкой из реактора составляет 90-100 мин. Процесс полимеризации длится 70-75 мин.

Дезактивацию катализатора проводят стабилизатором, вводимым в виде раствора. Дегазацию блочных сополимеров можно проводить как путем традиционной водной дегазации, так и безводным способом на обогреваемых валковых машинах. Каучук далее гомогенизируют в червячном прессе, гранулируют или выпускают в виде порошка и упаковывают.

Обозначения промышленных марок термоэластопластов зависят от типа применяемых мономеров и содержания связанного стирола, показываемого цифрами после буквенных обозначений. Так, бутадиен-стирольные сополимеры обозначают как ДСТ-30, ДМСТ-35 (линейные) или ДМСТ-Р (разветвленные). Разветвленные (звездообразные, радиальные) полимеры получают сшиванием двухблочных сополимеров три- или тетрафункциональными низкомолекулярными органическими соединениями. Выпускают также маслонаполненные термоэластопласты.

Бутадиен-стирольные термоэластопласты обладают наиболее ценным комплексом свойств при содержании связанного стирола 25 масс. % - 35 масс. %. Они сохраняют эластические свойства при низких температурах (до - 60 °C), тогда как макромолекулы других сополимеров такого же состава при этих температурах утрачивают гибкость. Поскольку эти полимеры не требуют вулканизации, их можно перерабатывать такими высокоэффективными методами, как литье под давлением, экструзия с последующим раздувом, прессование, вакуумформование, каландрование. Переработку осуществляют при температуре 140 °C - 190 °C; существенным достоинством этого класса полимеров является возможность их многократной переработки.

ТЭП имеют большую износостойкость, являются хорошими диэлектриками, совмещаются с НК и синтетическими каучуками. Общим недостатком ТЭП является низкая температуростойкость, которая может быть несколько повышена при замене стирола на его высшие гомологи, в частности на -метилстирол. Высокая регулярность физической пространственной сетки ТЭП обеспечивает им большую прочность - до 40 МПа при относительном удлинении до 1000 %. Но в то же время они имеют малое сопротивление раздиру, неустойчивы к многократным деформациям.

Процесс производства бутадиен-стирольных ТЭП состоит из следующих основных стадий:

- очистки возвратного растворителя;

- очистки бутадиена;

- очистки стирола;

- приема и приготовления растворов катализатора, электродонора, сочетающего агента, антиоксиданта, компонентов антиагломератора;

- блоксополимеризации бутадиена со стиролом в среде растворителя;

- дезактивации, стабилизации, наполнения маслом полимеризата;

- усреднения полимеризата;

- водной дегазации полимеризата;

- усреднения пульпы крошки ТЭП;

- выделения, сушки и упаковки готового продукта;

- вспомогательные установки (очистка воздушных выбросов и сточных вод).

Химико-технологические основы процесса получения термоэластопластов представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Химико-технологические основы процесса получения термоэластопластов

N п/п	Стадии и узлы процесса	Химико-технологические параметры и условия процесса
1	Очистка возвратного растворителя	Ректификация в аппарате колонного типа Адсорбция остаточной влаги на молекулярных ситах после ректификации Адсорбция хлорорганических соединений из сухого растворителя, поступающего от аппаратов мгновенного испарения
2	Очистка бутадиена	Осушка от влаги, ректификация от тяжелокипящих примесей и ингибитора по непрерывной схеме на ректификационных колоннах
3	Очистка стирола	Осушка от влаги и очистка от примесей и ингибитора методом адсорбции в осушителях
4	Полимеризация	Процесс полимеризации проводится в реакторах с перемешивающим устройством периодическим способом
4.1	Получение 1-го блока (полистирол-лития)	Смешение растворителя, инициатора и стирола осуществляется непосредственно в полимеризаторе. Тепловой эффект растворения стирола в смеси циклогексан/нефрас. (75:25 масс. %) составляет 25 кДж/кг (6,0 ккал/кг). Полимеризация стирола проводится в адиабатическом режиме
4.2	Получение "живого" двухблочника	Подача бутадиена в полимеризатор после окончания полимеризации стирола. Тепловой эффект растворения бутадиена в смешанном растворителе (циклогексан/нефрас. 75/25) + 110 кДж/кг (+ 26 ккал/кг). Полимеризация бутадиена проводится в адиабатическом режиме. Для снятия тепла предусматривается охлаждение хладагентом + 25 °C через рубашку аппарата
4.3	Сшивка двухблочника	Смешение раствора "живого" двухблочника с раствором сшивающего агента и проведение реакции "сшивки" проводится непосредственно в полимеризаторе. Реакция идет без теплового эффекта
4.4	Стабилизация ТЭП	Стабилизация проводится непрерывно в потоке с применением интенсивного механического смесителя
4.5	Усреднение	Усреднение растворов ТЭП осуществляется в усреднителях, снабженных мешалками. Чистка аппаратов не реже одного раза в год
5	Получение маслонаполненного ДСТ - (для 30РМ)	Непрерывное смешение раствора ТЭП с маслом в безобъемном смесителе перед водной дегазацией
6	Дегазация при получении ТЭП	ТЭП выделяются из раствора методом водной дегазации. Процесс проводится по непрерывной схеме
7	Сушка ТЭП и упаковка	Сушка проводится в червячных машинах по непрерывной схеме. Упаковка в мешки в виде крошки по непрерывной схеме
8	Улавливание газов стравливания	Узел улавливания газов стравливания в струйном аппарате, на который направляются все постоянные отдувки
9	Очистка воздушных выбросов стадии выделения и сушки	Очистка воздуха из аппарата досушки и отсосов с мокрой группы от органических примесей (циклогексан, нефрас, стирол, ионол и др.) проводится на установке очистки воздушных выбросов. Процесс проводится по непрерывной схеме
10	Очистка сточных вод от органических примесей	Основная масса углеводородов из сточной воды (циклогексан, гексан, стирол) удаляется в технологическом процессе на стадии отпарки углеводородов из воды. Доочистка стоков до требований ПДК осуществляется на ОС
11	Вспомогательные операции	Приготовление рабочих растворов антиоксидантов, антиагломераторов и др. проводится по периодической схеме

Примерный цикл работы реактора при получении линейного ДСТ состоит из следующих стадий: загрузки растворителя, стирола и катализатора; полимеризации стирола; подачи и полимеризации бутадиена; загрузки чистого диметилдихлорсилана либо дифенилдихлорсилана; выгрузки продукта из реактора.

Принципиальные технологические схемы основных стадий процесса приведены на рисунках 3.1-3.3.

1 - реактор периодического действия; 2, 6, 7, 10, 14, 16 - насос; 3, 11 - испарительная емкость; 4, 12 - конденсатор; 5, 13 - сборник растворителя; 8, 15 - смеситель; 9 - смесительная емкость (усреднитель раствора полимера); 4, 12 - конденсатор

Рисунок 3.1 - Принципиальная технологическая схема полимеризации, предварительной дегазации, стабилизации и усреднения раствора полимера ТЭП

1 - дегазатор I ступени; 18, 20, 26, 28 - насос; 19 - дегазатор II ступени; 22, 25, 29 - конденсатор; 21 - отбойник; 23 - отстойник; 24 - сборник влажного растворителя; 27 - буферная емкость (усреднитель пульпы)

Рисунок 3.2 - Принципиальная технологическая схема двухступенчатой водной дегазации и усреднения пульпы крошки ТЭП

1 - вибросито; 31 - экспеллер; 32 - экспандер; 33 - вибросушилка; 34 - линия упаковки и пакетирования; 35, 36, 39 - емкости циркулярной воды; 37, 40 - насос; 38 - крошкоуловитель

Рисунок 3.3 - Принципиальная технологическая схема выделения, сушки и упаковки крошки ТЭП

3.1.2 Текущие уровни эмиссии в окружающую среду

Показатели потребления сырья и энергоресурсов (нормы расхода) при производстве ТЭП приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Показатели потребления сырья и энергоресурсов ^* при производстве ТЭП

Наименование	Единицы измерения	Расход на 1 т продукции
		Минимальный	Максимальный
Бутадиен	кг/т	707,00	715,00
Стирол привозной	кг/т	305,00	313,00
Электроэнергия	/т	750,00	830,00
Пар водяной	Гкал/т	8,00	9,00
* Удельные расходы по потреблению энергоресурсов показаны только по энергоресурсам, поставляемым со стороны, собственные энергоресурсы в расчетах удельных показателей не учтены.

В таблицах 3.3 и 3.4 представлена информация по выбросам и сбросам производства термоэластопластов.

При производстве ТЭП загрязняющие вещества (ЗВ) в окружающую среду попадают с воздушными выбросами и сточными водами.

Основным источником выделения ЗВ является технологическое оборудование на стадиях дегазации полимера, выделения и сушки полимера. Основными ЗВ в производстве ТЭП являются: бутадиен, гексан, циклогексан, стирол, производные н-литийбутила и сшивающий агент.

Воздушные выбросы

Для минимизации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от всех технологических установок предусматривается узел улавливания газов стравливания, на который направляются все постоянные отдувки.

Газы стравливания с дыхательных клапанов технологического оборудования производства ТЭП, содержащие азот и пары органических растворителей (гексана, циклогексана, бутанов и стирола), поступают в коллектор приема газов в струйный аппарат, откуда газовая фаза выводится через сепаратор и направляется по отводящему трубопроводу в каплеотбойник, а затем - на утилизацию.

При выделении и сушке ТЭП образуются воздушные выбросы, содержащие в основном гексан, циклогексан, толуол, бутадиен, взвешенные вещества (полимерная пыль).

Очистка воздушных выбросов от оборудования выделения и сушки (от вибросита, шнека-дозатора ТЭП с ворошителем, экспеллеров, вибросушилки) производится на установке очистки воздушных выбросов, также предусмотрены обводные линии для настройки оборудования при первоначальных пусках. Установка работает под разряжением, создаваемым вентилятором, воздух после которого выбрасывается в атмосферу.

Сточные воды

При получении ТЭП образуются сточные воды, содержащие в качестве основных загрязнителей нефтепродукты, стирол, соли неорганических кислот, взвешенные вещества.

В производстве ТЭП образуются сточные воды: балансовый сброс воды дегазации и балансовый избыток циркуляционной воды участка выделения, сушки, упаковки. Сточные воды сбрасываются в ХЗК, откуда направляются на биологические очистные сооружения.

Сброс сточных вод в поверхность водоемов отсутствует.

Твердые отходы

При производстве ТЭП образуются следующие основные типы твердых отходов:

- отходы полимерных материалов (крошка ТЭП);

- отработанная окись алюминия с узла очистки и осушки стирола;

- отработанный цеолит;

- термополимер, образующийся на стадиях сушки и очистки мономеров.

Отходы передаются на утилизацию организациям - потребителям отходов, имеющим лицензию по обращению с отходами.

Таблица 3.3 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве ТЭП

Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 т продукции, кг/т
		Диапазон		Среднее значение
		Минимальное значение	Максимальное значение
Оксиды азота (в сумме)	-	-	2,0	-
Оксид углерода			2,0
Циклогексан		-	6,0	-
Гексан		-	2,0	-
Нефрас ЧС 94/99		-	1,0	-
1,3-бутадиен (дивинил)		-	1,1	-
Толуол		-	1,0	-
Углеводороды предельные С 1-С 5 (исключая метан)		-	0,04	-
Взвешенные вещества		-	0,03	-

Таблица 3.4 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве ТЭП

Наименование загрязняющего вещества	Направление сбросов	Показатели сбросов загрязняющих веществ в расчете на 1 т продукции, кг/т
		Диапазон		Среднее значение
		Минимальное значение	Максимальное значение
Нефтепродукты	-	-	0,017	-
Стирол		-	0,094	-
ХПК		-	5,76	-

3.2 Стирол-бутадиеновый блоксополимер разветвленный (в том числе маслонаполненный)

ТЭП синтетические бутадиен-стирольные разветвленной структуры СБС Р 30-00 являются продуктами блоксополимеризации бутадиена-1,3 со стиролом в растворе углеводородов в присутствии литийорганического инициатора, стабилизированными неокрашивающими антиоксидантами.

ТЭП ДСТ-РМ получают наполнением полимеризата соответствующих базовых полимеров маслом-мягчителем в количестве 50-55 масс. ч перед дегазацией полимера.

Содержание связанного стирола для ТЭП ДСТ-30Р, ДСТ-30РМ составляет 27 % - 31 %, для ДСТ-40Р, ДСТ-40РМ - 38 % - 42 %, для ДСТ-45РМ - 43 % - 47 % (в пересчете на базовый полимер).

ТЭП ДСТ-Р, ДСТ-РМ используются для изготовления битумных кровельных и дорожных материалов, обувных композиций, клеев, адгезивов, медицинских изделий, РТИ, для модификации пластмасс.

Термоэластопласты выпускаются в виде сыпучего порошка с размером частиц менее 2,5 мм; гранул с размером частиц не более 8 мм; крошки неопределенной формы, опудренной антиагломератором (тальком, белой сажей или стеаратом кальция).

3.2.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время

Технология получения бутадиен-стирольных ТЭП разветвленной структуры аналогична технологии получения бутадиен-стирольных ТЭП линейной структуры (см. 3.1.1). Разница заключается только в использовании разных сочетающих агентов.

В производстве трехблочных разветвленных сополимеров типа ТЭП тетрахлорид кремния (Аппрет СА-1) используется для соединения молекул так, чтобы центральный элемент образовывал стержень, от которого отходят четыре цепи молекул. В результате полимерная молекула эластомера приобретает радиальную четырехблочную конфигурацию.

Последовательность работы реактора при получении разветвленного ДСТ аналогична циклу при производстве ТЭП линейной структуры. Разница заключается только в использовании разных сочетающих агентов. В качестве сочетающего агента используется четыреххлористый кремний.

Принципиальная схема производства приведена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Схема получения бутадиен-стирольных ТЭП разветвленной структуры

Описание технологического процесса приведено в таблице 3.5, перечень основного оборудования - в таблице 3.6, перечень природоохранного оборудования - в таблице 3.7.

Таблица 3.5 - Описание технологического процесса производства бутадиен-стирольных ТЭП разветвленной структуры

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Растворитель привозной, возвратный	Очистка растворителя	Очищенный растворитель		Ректификационная колонна
Привозной бутадиен и стирол	Очистка бутадиена и стирола	Очищенный бутадиен и стирол		Аппарат с перемешивающим устройством Реактор Сушильный агрегат Дегазаторы Экспеллер
Растворитель Бутадиен Катализаторы Антиоксидант	Полимеризация	Полимеризат		Аппарат с перемешивающим устройством Реактор Сушильный агрегат Дегазаторы
Полимеризат	Дегазация	Пульпа (крошка в воде)		Реактор Сушильный агрегат Дегазаторы
Пульпа (крошка в воде)	Выделение и сушка	Термоэластопласт гранулы или порошок		Экспеллер Вибросушилка Вибросито	Установка регенеративного термического окисления

Таблица 3.6 - Перечень основного технологического оборудования производства бутадиен-стирольных ТЭП разветвленной структуры

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Реактор	Ведение процесса полимеризации	Вместимость - 34,5 м 3 Рраб. - 0,7 МПа (7,0 кг/см 2) Ррас. - 1,27 МПа (12,7 кг/см 2) Рраб.руб. - 0,40 МПа (4,0 кг/см 2) Ррас.руб. - 0,6 МПа (6,0 кг/см 2) Высота 8,3 м Диаметр 3 м
Дегазатор первой ступени	Дегазация	Рраб. - 0,02 МПа (0,2 кгс/см 2) Ррасч. - 0,31 МПа (3,1 кгс/см 2) Трасч. - 150 °C Вместимость - 58,8 м 3 Диаметр - 3600 мм Высота цилиндрической части - 4600 мм
Дегазатор второй ступени	Дегазация	Вместимость - 58,8 м 3 Рраб. - 0,08 МПа (0,8 кгс/см 2) Ррасч. - 0,31 МПа (3,1 кгс/см 2) Трасч. - 150 °C Диаметр - 3600 мм Высота цилиндрической части - 4505 мм
Дегазатор (первая ступень)	Дегазация	Вместимость - 100 м 3 Высота ц.ч. - 11100 мм Диаметр - 3200 мм Расчетное давление - 0,2 МПа (2,0 кгс/см 2) Рраб. - 0,07 МПа (0,7 кгс/см 2)
Дегазатор (вторая ступень)	Дегазация	Вместимость - 100 м 3 Высота ц.ч. - 11100 мм Диаметр - 3200 мм Ррас. - 0,2 МПа (2 кгс/см 2) Рраб. - 0,07 МПа (0,7 кгс/см 2) Число оборотов мешалки - 46 об/мин Мощность - 55 кВт, 1460 об/мин. Напряжение - 500 В
Вибросито GS-603	Отделение крошки ТЭП от циркуляционной воды и транспортировки крошки к обезвоживателю	Производительность - 4000 кг/ч Габариты - 3210 х 1700 х 2150 мм Мощность привода - 2 х 2 кВт
Обезвоживатель крошки	Удаление воды из крошки ТЭП	Тип - горизонтальный, одношнековый, наружный Диаметр вала - 352 мм Наружный диаметр вала - 352 мм Частота вращения - 120 мин -1 (об/мин) Мощность привода - 600 кВт Производительность - 4000 кг/ч
Экспандер	Удаление воды из ТЭП	Производительность - 4000 кг/ч Мощность привода - 600 кВт Частота вращения червячного вала - от 0 до 315 об/мин Габаритные размеры - 5743 х 1499 х 966 мм
Турбулятор	Измельчение ТЭП	Производительность - 4000 кг/ч Привод фрезы - гидравлический Скорость фрезы - от 500 до 3000 об/мин Мощность электродвигателя - 55 кВт
Вибросушилка	Удаление влаги из ТЭП	Производительность - 4000 кг/ч Габаритные размеры - 8930 х 2510 х 2590 мм
Отжимная машина	Удаление воды из крошки ТЭП	Тип машины - горизонтальная, одношнековая, двухстадийная. Наружный диаметр шнека - 300 мм. Частота вращения - до 250 об/мин Производительность - 4000 кг/ч Привод машины - регулируемый, постоянного тока. Мощность электродвигателя - 420 кВт Напряжение электродвигателя - 220 В Масса отжимной машины с электродвигателем - 14 т Габариты машины - 8120 х 1810 х 1515 мм
Сушильная машина	Сушка	Тип - горизонтальная, одношнековая. Производительность - 4000 кг/ч Наружный диаметр шнекового вала - 250 мм Привод регулируемый, постоянного тока. Направление вращения вала - правое со стороны электродвигателя Мощность электродвигателя - 630 кВт Частота вращения - до 250 об/мин Напряжение - 440 В Масса машины - 15000 кг Габариты - 9360 х 1945 х 1820 мм
Аппарат с перемешивающим устройством	Разбавление раствора НБЛ	Аппарат цельносварной с эллиптическими днищем и крышкой типа 1023.2-32-0,6 Вместимость - 32 м 3 Диаметр - 3000 мм Высота - 7800 мм Расчетное давление - 0,6 МПа
Аппарат с перемешивающим устройством	Приготовление раствора антиокислителя	Аппарат цельносварной с перемешивающим устройством с эллиптическими днищем и крышкой Вместимость - 32 м 3 Диаметр - 3000 мм Высота - 7800 мм Расчетное давление - 0,6 Мпа Мешалка: мощность электродвигателя - 18,5 кВт; частота вращения - 60 об/мин
Аппарат с перемешивающим устройством	Приготовление раствора	Аппарат с плоским днищем и съемной плоской крышкой Вместимость - 2 м 3 Диаметр - 1400 мм Высота - 2700 мм Расчетное давление - атмосферное Расчетная температура - 110 °С Рабочее давление - атмосферное Мешалка: мощность электродвигателя - 3 кВт; частота вращения - 125 об/мин (кгс/см 2)
Аппарат с перемешивающим устройством	Приготовление раствора	Аппарат с плоским днищем и съемной плоской крышкой Вместимость - 2 м 3 Диаметр - 1400 мм Высота - 2700 мм Расчетное давление - атмосферное Расчетная температура - 110 °С Рабочее давление - атмосферное Мешалка: мощность электродвигателя - 3 кВт; частота вращения - 125 об/мин (кгс/см 2)
Ректификационная колонна	Осушка бутадиена	Ректификационная колонна с клапанными тарелками Тарелки колонны - клапанные диаметром 1000 мм - 36 шт. Внутренний объем - 16 м 3 Диаметр - 1000 мм Расчетная температура - 250 °С. Расчетное давление верхней части - 0,7 МПа Расчетное давление кубовой части - 0,7 МПа Рабочее давление верхней части - 0,34 МПа Рабочее давление кубовой части - 0,4 МПа Рабочая температура верхней части - 35-40 °С Рабочая температура кубовой части - 40-45 °С Габаритные размеры: 25910 х 3250 х 1880 мм
Ректификационная колонна	Очистка бутадиена	Ректификационная колонна с клапанными тарелками Тарелки колонны диметром 1000 мм - 15 шт. Внутренний объем - 8,3 м 3 Диаметр - 1000 мм Расчетная температура - 250 °С Расчетное давление верхней части - 0,7 МПа Расчетное давление кубовой части - 0,7 МПа Рабочее давление верхней части - 0,34 МПа Рабочее давление кубовой части - 0,4 МПа Рабочая температура верхней части - 35-40 °С Рабочая температура кубовой части - 40-45 °С Габаритные размеры - 17150 х 3240 х 1880 мм
Ректификационная колонна	Осушка и очистка растворителя	Ректификационная колонна с клапанными тарелками Диаметр верхней части - 1400 мм Диаметр кубовой части - 2200 мм Расчетное давление: верхней части колонны - 0,6 МПа; кубовой части колонны - 0,6 МПа Расчетная температура: верхней части колонны - 180 °C; кубовой части колоны - 180 °C Рабочее давление: верхней части колонны - 0,253 МПа; кубовой части колонны - 0,268 МПа Рабочая температура: верхней части колонны - 100-125 °C; кубовой части колоны - 120 °C
Реактор	Ведение реакции	Аппарат цельносварной с эллиптическими днищем и крышкой. Вместимость - 63,3 м 3 Расчетное давление корпуса - 1,5 МПа Расчетное давление рубашки - 0,6 МПа Расчетное давление змеевика - 0,6 МПа Расчетная температура корпуса - 220 °С Расчетная температура рубашки - 115 °С Расчетная температура змеевика - 115 °С Рабочее давление корпуса - 0,5 МПа Рабочее давление рубашки - 0,4 МПа Рабочее давление змеевика - 0,4 МПа Рабочая температура корпуса - 115 °С Рабочая температура рубашки - 40 °С Рабочая температура змеевика - 40 °С Мощность электродвигателя - 75 кВт Частота вращения мешалки - 71 об/мин
Дегазатор первой ступени	Дегазация	Вертикальный сварной аппарат с перемешивающим устройством Вместимость - 92 м 3 Диаметр - 4000 мм Высота - 11650 мм. Расчетное давление - 0,6 МПа Расчетная температура - 200 °C Рабочее давление - 0,03 МПа Рабочая температура - 95-100 °С Мешалка: мощность электродвигателя - 132 кВт; частота вращения - 105 об/мин
Дегазатор второй ступени	Дегазация	Вертикальный сварной аппарат с перемешивающим устройством. Вместимость - 92 м 3. Диаметр - 4000 мм. Высота - 11550 мм. Расчетное давление - 0,6 МПа. Расчетная температура - 200 °C. Рабочее давление - 0,04 МПа. Рабочая температура - 107-115 °С. Мешалка: мощность электродвигателя - 132 кВт; частота вращения - 105 об/мин

Таблица 3.7 - Перечень природоохранного оборудования производства бутадиен-стирольных ТЭП разветвленной структуры

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Скруббер	Очистка воздушных выбросов от твердых частиц	Аппарат пылегазоочистки Производительность - 50000 м 3/ч Аэродинамическое сопротивление - 4800 Па Рабочая температура - (30 80) °С Вода на орошение: - давление - (3 5) кгс/см 2, - температура - (4 600) °С, - расход - (5 30) м 3/ч Dц = 2200 мм Dверх = 4500 мм Hц. = 6635 мм Высота ШВ-50 - 9100 мм Рабочее или номинальное давление - атм. Расчетное давление - 0,015 МПа Пробное давление - 0,015 МПа Испытательная среда - вода температурой 20 °С Рабочая среда - газовоздушный поток, вода Электроэнергия (шкаф управления): - напряжение - 380 В, - частота - 50 Гц, - мощность - 1,0 кВт
Установка регенеративного термического окисления	Очистка воздушных выбросов	Производительность по очищаемой газовоздушной смеси - 50000 м 3/ч Рабочая температура - 840 °С Наименование вредного вещества - гексан Теплота сгорания вредных веществ - 44000 кДж/кг Коэффициент полезного действия теплообменника - (94,7 95,0) % Электроэнергия: рабочее напряжение - 240/400 В (частота - 50 Гц) Габаритные размеры (без учета вытяжных вентиляторов и дымовой трубы), мм - 9730 х 3630 х 8580

3.2.2 Текущие уровни эмиссии в окружающую среду

При производстве ТЭП разветвленной структуры загрязняющие вещества (ЗВ) в окружающую среду попадают с воздушными выбросами и сточными водами и аналогичны производству ТЭП линейной структуры.

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов производства бутадиен-стирольных ТЭП разветвленной структуры приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8 - Показатели потребления сырья и энергоресурсов ^* при производстве бутадиен-стирольных ТЭП разветвленной структуры

Наименование	Единицы измерения	Расход на 1 т продукции
		Минимальный	Максимальный
Стирол	кг/т	294	310
Бутадиен	кг/т	682	708
Растворители гексановые	кг/т	2	4,2
Циклогексан технический	кг/т	7,3	10,5
Электроэнергия	/т	310	830
Пар	Гкал/т	2,4	3,3
* Удельные расходы по потреблению энергоресурсов показаны только по энергоресурсам, поставляемым со стороны, собственные энергоресурсы в расчетах удельных показателей не учтены.

Характеристика выбросов, сбросов, отходов, образующихся при производстве бутадиен-стирольных ТЭП разветвленной структуры, приведены в таблицах 3.9-3.11.

Таблица 3.9 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве бутадиен-стирольных ТЭП разветвленной структуры

Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 т продукции, кг/т
		Диапазон		Среднее значение
		Минимальное значение	Максимальное значение
Азота диоксид		-	1,64	-
Азота оксид		-	0,29	-
Углерода оксид		-	2,0	-
1,3-бутадиен		-	1,1	-
Циклогексан		-	5,8	-
Гексан (гептановая фракция, нефрас)		-	2,73	-
Взвешенные вещества		-	0,4	-

Таблица 3.10 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве бутадиен-стирольных ТЭП разветвленной структуры

Наименование загрязняющего вещества	Направление сбросов	Показатели сбросов загрязняющих веществ в расчете на 1 т продукции, кг/т
		Диапазон		Среднее значение
		Минимальное значение	Максимальное значение
Стирол	Сброс сточных вод от производства в систему заводской канализации	-	0,00816	-
Нефтепродукты		-	0,0163	-
ХПК		-	5,76	-

Таблица 3.11 - Отходы, образующиеся при производстве бутадиен-стирольных ТЭП разветвленной структуры

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Масса образующихся отходов производства в расчете на 1 т продукции, кг/т
				Диапазон		Среднее значение
				Минимальное значение	Максимальное значение
Оксид алюминия, отработанный при осушке и очистке растворителя	IV	Осушка растворителя	Утилизация пиролизом	0,56	1,67	1,18
Керамические изделия технического назначения, отработанные незагрязненные практически неопасные	V	Осушка возвратного растворителя	Размещение на полигоне	0,19	0,20	0,19
Катализатор на основе оксида алюминия активного, содержащий палладий отработанный	III	Каталитическая очистка загрязненного воздуха	Регенерация	0,18	0,19	0,18