В цехе полимеризации бутадиена в массе

В этом большом и довольно низком цехе много совершенно одинаковых аппаратов — жидкофазных полимеризаторов. Для удобства обслуживания аппараты заглублены в пол цеха и выступают лишь настолько, что приходятся примерно по пояс человеку, хотя их действительная высота значительно больше. Тихо в этом цехе... Слышится лишь иногда негромкий лязг металла — это выгружают очередной «блок» полимера из аппарата, где закончился процесс полимеризации.

Посмотрим, как устроен аппарат для полимеризации бутадиена в массе (в жидкой фазе).

Рис. 25. Аппарат для полимеризации бутадиена в массе.

Полимеризатор (рис. 25) представляет цилиндрический полый стальной аппарат, имеющий рубашку (для подачи воды), нижнее приварное днище и верхнюю крышку. Фланцы крышки аммиачного типа, т. е. они имеют кольцевые углубления (риски), в которые помещается уплотняющая прокладка. Крышка полимеризатора закрепляется откидными болтами, называемыми на производстве «барашками».

Полимеризатор — это аппарат, рассчитанный на давление. Он сделан из прочной стали, стенки его толсты. Температура замеряется в полимеризаторе длинным (1,5 м) стеклянным термометром, давление — манометром. Жидкофазный полимеризатор работает периодически. Сначала в аппарат помещают катализатор, затем испытывают его азотом на рабочее давление, далее заливают реакционную смесь — шихту, состоящую в основном из жидкого бутадиена.

Катализатору — металлическому натрию — придают по возможности большую поверхность; для этого разработаны специальные устройства. Чем больше поверхность натрия, тем быстрее и полнее протекает полимеризация. Применяя одно и то же количество катализатора, можно достичь совершенно различных результатов, в зависимости от размеров поверхности.

После заливки (по трубам) полимеризатора шихтой, его осторожно подогревают для ускорения начала реакции. Но вскоре аппарат нужно уже охлаждать: начинается реакция, выделяется теплота. За полимеризатором необходимо тщательное наблюдение со стороны аппаратчика и инженера смены.

Действие металлического натрия, как возбудителя полимеризации, заключается в образовании промежуточных натрийорганических соединений, за счёт присоединения двух атомов натрия к молекуле бутадиена по месту двойных связей:

Следующая молекула бутадиена присоединяется к уже образовавшемуся промежуточному соединению.

Цепь растёт и далее, до образования полимеров, состоящих из 100—150 преобразованных молекул бутадиена. Так образуется натрий-бутадиеновый полимер.

Реакция полимеризации бутадиена в массе происходит при температуре 70° и давлении 9 ат.

Через несколько часов реакция в полимеризаторе заканчивается, давление и температура спадают, и аппарат, после отсоса под разрежением незаполимеризовавшихся продуктов, разгружается. Подъёмник выгружает блок полимера — глыбу, весом около тонны.

Полимер направляют в следующий цех — обработки, где после ряда операций из него получают товарный натрий-бутадиеновый каучук, называемый каучуком СКВ.

Процесс жидкофазной полимеризации, как мы видим, резко отличается от процесса эмульсионной полимеризации. Основным недостатком при полимеризации в массе является периодичность процесса. Несмотря на это, способ полимеризации в массе, наиболее старый, хорошо освоен на заводах синтетического каучука и по нему получают большие количества каучука, дающего высококачественные резиновые изделия, в частности — автомобильные шины.