CC BY
99
УДК 678.4
М. В. Асташина (к.т.н., доц.) 1, Е. А. Удалова (д.т.н., проф.) 2, В. В. Ямилова (студ.)
СОВРЕМЕННЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Уфимский государственный нефтяной технический университет,
1 кафедра физической и органической химии,
2 кафедра водоснабжения и водоотведения
450062, ул. Космонавтов, 1, тел. (347) 2420855, e-mail: vakil2004@mail.ru, marisha_1982@mail.ru
M. V. Astashina, E. A. Udalova, V. V. Yamilova
MODERN PERSPECTIVES OF REALIZATION OF THE TECHNOLOGY OF PRODUCTION OF NATURAL
RUBBER FROM PLANT RAW
Ufa State Petroleum Terchnological University I, Kosmonavtov Str, 450062, Ufa, Russia; ph.(347) 2420855, e-mail: vakil2004@mail.ru, marisha_1982@mail.ru
С появлением новых технологий культивирования растений без использования природной почвы появляется новая возможность реализовать технологию получения натурального каучука из корней кок-сагыза. Представлена усовершенствованная технологическая схема переработки каучуконосного растительного сырья любого происхождения. Дополнительным ее преимуществом является возможность использования действующего оборудования сельскохозяйственных предприятий, перерабатывающих овощную продукцию.
Ключевые слова: Д. Л. Рахманкулов; кок-сагыз; латекс; натуральный каучук; растительное сырье; Уфимский завод натурального каучука; Taraxacum kok-saghyz.
Начиная с 2000-х годов, национальная валюта России укреплялась в основном за счет приоритетного развития нефтегазодобывающего сектора, и активный рост нефтяных цен в этот период привел к увеличению вклада энергодобывающих отраслей в экономику. Результатом такой зависимости стал обвал российской валюты в декабре 2014 г. на 58% по отношению к доллару США, и как следствие кризис в экономике, увеличение инфляции, снижение ВВП.
В новых условиях Правительство России в течение 2014-2015 гг. стало принимать меры по стабилизации экономической обстановки, и одним из важных и эффективных решений
Дата поступления 05.11.16
With the advent of new technologies for cultivating plants without the use of natural soil, a new opportunity to realize the technology of obtaining natural rubber from the roots of kok-sagyz appears. An improved technological scheme for the processing of rubber plant raw materials of any origin is presented. Its additional advantage is the possibility of using the existing equipment of agricultural enterprises processing vegetable products.
Key words: D. L. Rakhmankulov; Kok-sagyz; latex; Natural rubber; plant raw; Taraxacum kok-saghyz; Ufa plant of natural rubber.
был переход на импортозамещение технологий в стратегически важных отраслях, используя внутренние источники роста.
Одним из таких производств является производство натурального каучука. Он является необходимым сырьем для многих промышленных предприятий. В Россию его ввозят только из стран Юго-Восточной Азии, поскольку доставка из Южной Америки обходится слишком дорого. Основной вид импортируемого сырья — так называемый стандартный натуральный каучук, производимый во Вьетнаме. На его долю приходится около 80% поставок в Россию.
Известно, что в 1920-х гг. в СССР существовала целая отрасль промышленности производства натурального каучука из отечествен-
ного возобновляемого сырья — каучуконосов. К тому же рентабельность производства каучука заметно увеличивается при использовании технологии совместного получения его со спиртами, продуктами для производства биологически активных веществ и кормами для животноводства 1'2.
В период с 2006—2008 гг. в рамках научной школы Академика Академии наук Республики Башкортостан, доктора химических наук, профессора Д. Л. Рахманкулова (1939— 2008) нами был проведен масштабный анализ исторических этапов возникновения и становления отечественного производства и применения каучука из растительного сырья, исследованы технические и технико-экономи- ческие результаты модернизации оборудования и процесса производства натурального каучука, спирта, инулина и других химических продуктов .
В результате работы было предложено две схемы производства натурального каучука: механическая и химико-механическая. Качество натурального каучука, получаемого по данным технологиям, и получаемой из него резины не уступало соответствующим материалам из бразильской гевеи. Однако в связи с бурным развитием производства синтетического каучука в нашей стране заводы натурального каучука в 1950-е гг. были закрыты или перепрофилированы. Но мировой опыт неумолимо свидетельствует о том, что эти решения были преждевременными — ни один синтетический каучук по совокупности свойств не может конкурировать с натуральным. Поэтому спрос на натуральный каучук из года в год растет, соответственно растут и мировые цены 4.
На данном этапе исследований нами предлагается усовершенствованная схема переработки каучуконосного растительного сырья (рис. 1).
Сырье через сеть гидротранспортеров подается на переработку. При подаче корнеплодов по гидротранспортерам происходит частичная мойка корнеплодов, в устроенных ловушках отделяется большая часть примесей (песка, камней, ботвы). Затем они поступает в бурачную или на сплавную площадку. Бурачные разгружают струей воды, выходящей из головки гидранта под давлением. Вода смывает корнеплоды в желоб гидравлического транспортера. На гидротранспортере оборудуют песко-, ботво- и камнеловушки, которые отделяют примеси в два этапа. Для предотвращения заторов на главном гидротранспортере устанавливают регулирующие шиберы. После
отделения примесей во втором каскаде из кок-сагызной смеси отводится избыток транспорт-но-моечной воды. Окончательное отмывание корнеплодов происходит в клубнемоечных машинах. Эти машины оборудованы также камне- и песколовушками. Корнеплоды отмываются кулачными или барабанными моечными машинами и струйным отмывом с температурой воды не выше 18 °С (рис. 2). Корнеплоды после ополаскивания поступают на контрольный ленточный транспортер, на котором они обдуваются сильной струей воздуха для удаления оставшихся легких примесей и поверхностной влаги. Мытые и обсушенные корнеплоды взвешивают на автоматических порционных весах и выгружают в бункер-накопитель. Из бункера корнеплоды самотеком поступают в клубнерезки и измельчаются (рис. 3). Для этого можно использовать центробежные, дисковые и барабанные клубнерезки. При этом часть латекса вытекает в воду. Латекс — млечный сок каучуконосных растений, молочно-белая жидкость с желтым, розовым или сероватым оттенком. Концентрация каучука в воде должна составлять 15—20 %. Разбавление необходимо для более равномерного проведения процесса коагуляции, предотвращения преждевременной коагуляции и упрощения перекачивания жидкости в технологическом оборудовании. Каучук в нем находится в виде отрицательно заряженных глобул — взвешенных частиц шаровидной или грушевидной формы от 0.1 до 6 мк в поперечнике. Реакция свежего латекса щелочная (рН 7.2). Необходимо произвести дополнительное одновременное фильтрование от сгустков и механических примесей. К тому же на стадии извлечения нужно учитывать первоначальную концентрацию латекса. Если сок высококонцентрированный, то вносят небольшое количество антикоагулянта. Обычно в качестве антикоагулянта используют раствор аммиака, реже формальдегида.
Латекс подвергается коагуляции в специальных бассейнах путем добавления муравьиной кислоты, процесс продолжается 12 ч. В результате получается масса, с виду похожая на творог или пастилу. С помощью специального агрегата каучуковую пластину вытягивают из бассейна и по водной дорожке передают на транспортер. Дальше каучук идет по транспортеру и попадает в измельчитель. Здесь пластина измельчается и по трубам подается в специальный контейнер, а затем каучуковая крошка распределяется по формам для просушки и отправляется в печь на просушку.
Рис. 1. Принципиальная схема получения натурального каучука из корней кок-сагыза
Рис. 2. Вариант моечной машины
Рис. 3 Примеры машин для резки корнеплодов
Современное оборудование для процесса переработки корней может значительно упростить схему. В этом случае процесс протекает также с добавлением коагулянта, но в реакторе с турбинной мешалкой при непрерывном перемешивании (рис. 4) 5. Турбинные мешалки открытого типа в основном используются для процесса диспергирования высоковязких сред, при подготовке растворов в емкостях и аппаратах, для взвешивания и растворения твердых кристаллических частиц с массовым содержанием до 80% и волокнистых с массовым содержанием до 5%, а также для эмульгирования жидкостей с большой разностью плотностей.
Рис. 4. Турбинная мешалка открытого типа.
Увеличение частоты вращения мешалки приводит к образованию слишком маленьких частиц коагулята, а уменьшение частоты влечет за собой образование сгустков неоднородного состава и структуры, поэтому оптимальная частота вращения должна подбираться для каждой партии перерабатываемого сырья. После коагуляции производят фильтрацию коагулята от жидкой фазы, эту операцию раньше производили на плоских фильтрах, которые периодически ополаскивали водой и прочищали вручную. Сегодня фильтрация может осуществляется в барабанных установках (рис. 5), а также в ситах-грохотах (рис. 6), с последующим отжимом остатков воды на шнековом прессе с перфорированной стенкой 5'6.
Рис. 5. Барабанный вакуум-фильтр.
Рис. 6. Сито-грохот
Окончательными операциями производства каучука являются: вальцевание, промывка от остатков коагулирующих агентов, сушка и упаковка. Перед упаковкой каучук прессуют в брикеты или прокатывают в лист требуемой толщины. Основное назначение вальцевания заключается в отжимании жидкости (вода с коагулирующими реагентами и примесями) из внутренних пор и усреднение массы по всему объему.
Таким образом, в перспективе натуральный каучук можно производить на любом предприятии, перерабатывающем растительное сырье, и наиболее актуальной и нерешенной в настоящее время проблемой является разработка агротехники возделывания кок-сагыза для получения реальных объемов сырья.
Литература
1. Рахманкулов Д.Л., Удалова Е.А., Курас М.В. Исторические аспекты использования альтернативных видов углеродного сырья для производства натурального каучука. Сообщение 1. Исторические аспекты зарождения производства и применения каучука из растительного сырья // Баш. хим. ж.- 2006.- Т.13, №4.- С.143-145.
2. Рахманкулов Д.Л., Удалова Е.А., Курас М.В. Исторические аспекты использования альтернативных видов углеродного сырья для производства натурального каучука. Сообщение 2. Исторические аспекты зарождения и развития исследований в области поиска растительного сырья для получения натурального каучука // Баш. хим. ж.- 2006.- Т.13, №4.- С.165-167.
3. Курас М. В. Исторические аспекты использования отечественных видов растительного сырья для промышленного производства натурального каучука и спирта: дисс. ... канд. техн. н.- Уфа: УГНТУ, 2008.- 143 с.
References
1. Rakhmankulov D.L., Udalova E.A., Kuras M.V. Istoricheskiye aspekty ispol'zovaniya al'ternativ-nykh vidov uglerodnogo syr'ya dlya proizvodstva natural'nogo kauchuka. Soobshcheniye 1. Istoricheskiye aspekty zarozhdeniya proizvodstva i primeneniya kauchuka iz rastitel'nogo syr'ya [The historical aspects of use of alternative hydrocarbons for manufacture of natural rubber. Report 1. The historical aspects of origin of manufacture and application of rubber from plants]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2006, vol.13, no.4, pp.143-145.
2. Rakhmankulov D.L., Udalova E.A., Kuras M.V. Istoricheskiye aspekty ispol'zovaniya al'ternativ-nykh vidov uglerodnogo syr'ya dlya proizvodstva natural'nogo kauchuka. Soobshcheniye 2. Istoricheskiye aspekty zarozhdeniya i razvitiya issledovaniy v oblasti poiska rastitel'nogo syr'ya dlya polucheniya natural'nogo kauchuka [The historical aspects of use of alternative hydrocarbons for manufacture of natural rubber. report 2. historical aspects of researches in the field of search of plants for reception of natural rubber]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2006, vol.13, no.4, pp.165-167.
4. Караев А.Э., Рахманкулов Д.Л., Удалова Е.А., Курас М.В. Исторические этапы развития технологии совместного получения химического сырья и натурального каучука // Баш. хим. ж.- 2008.- Т.15, №1.- С.71-74.
5. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.- М.: ООО ТИД «Альянс», 2004.- 753 с.
6. Островская Э.Н., Полякова Т. В. Конструирование химических аппаратов с мешалками.-Казань, 2006.- 120 с.
Kuras M. V. Istoricheskiye aspekty ispol'zova-niya otechestvennykh vidov rastitel'nogo syr'ya dlya promyshlennogo proizvodstva natural'nogo kauchuka i spirta: diss. ... kand. tekhn. n. [Historical Aspects of Using Domestic Vegetable Raw Materials for Industrial Production of Natural Rubber and Alcohol. PhD diss. techn. sci.]. Ufa, UGNTU, 2008, 143 p. Karayev A.E., Rakhmankulov D.L., Udalova Ye.A., Kuras M.V. Istoricheskiye etapy razvitiya tekhnologii sovmestnogo polucheniya khimiches-kogo syr'ya i natural'nogo kauchuka [Historical stages of development of technology of joint reception of chemical raw material and natural rubber]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2008, vol.15, no.1, pp.71-74.
Kasatkin A.G. Osnovnyye protsessy i apparaty khimicheskoy tekhnologii [Basic processes and apparatuses of chemical technology]. Moscow, «Al'yans» Publ., 2004, 753 p. Ostrovskaya E.N., Polyakova T. V. Konstruiro-vaniye khimicheskikh apparatov s meshalkami [The construction of chemical apparatus with stirrers]. Kazan', 2006, 120 p.
3
4
5
6
