Forschung zur All-in-One-Maschine für die Raffination, Reinigung, Filtration, Wäsche und Trocknung von Kautschukbeschleunigern

Der Vulkanisationsbeschleuniger MBT ist das Produkt mit der höchsten Produktionsmenge. Die Vorteile des Säure-Base-Verfahrens M liegen in der hohen Qualität, Reinheit und guten Anwendungseigenschaften der Kautschukprodukte. Allerdings weist das in China üblicherweise angewandte Säure-Base-Verfahren Probleme wie einen hohen Rohstoffverbrauch im Raffinationsprozess und erhebliche Umweltbelastungen auf. Das entstehende Abwasser zeichnet sich durch einen hohen Salzgehalt, eine hohe Schadstoffkonzentration und geringe Abbaubarkeit aus, was die Abwasserbehandlung erschwert.

Gleichzeitig birgt das Säure-Base-Produktionsverfahren das Problem der Abgas- und Rückstandsentsorgung. Die Entwicklung umweltfreundlicherer Produktionstechnologien für Beschleuniger hat sich in den letzten Jahren zu einem wichtigen und zugleich herausfordernden Thema der Technologieentwicklung in der Kautschukadditivindustrie entwickelt.

Analyse des saubereren Produktionsprozesses von Kautschukbeschleuniger

Die saubere Herstellung von Kautschukbeschleunigern hat sich in den letzten Jahren ebenfalls zu einem Brennpunkt und einer Herausforderung in der Technologieentwicklung der Kautschukadditivindustrie entwickelt.

Das Reinigungsverfahren nutzt die Lösemittelmethode, wobei die bisherigen Verfahren der Alkali- und Säurefällung durch organische Lösemittel ersetzt werden. Früher wurden für die Herstellung von einer Tonne gereinigtem Material über 20 Tonnen verdünnte Lauge, verdünnte Schwefelsäure und Prozesswasser benötigt; heute wird kein Wasser mehr verwendet. Dadurch entsteht kein Abwasser, und das Ziel der Abwasserbehandlung an der Quelle wird erreicht.

Ausgehend von einer jährlichen Inlandsproduktion von 200.000 Tonnen Beschleunigern kann nach Förderung der gesamten Branche die jährliche Abwasserproduktion um 4 Millionen Tonnen, die Einleitung anorganischer Salze (Natriumsulfat) um mehr als 100.000 Tonnen und die CSB-Emissionen um 800 Tonnen reduziert werden. Eine umfassende Nutzung der Abgase wird erreicht.

Sicherheitsanforderungen für eine sauberere Produktion von Gummibeschleunigern

Umweltschutz und die sichere und effiziente Auswahl neuer organischer Lösungsmittel sind der Schlüssel zur Lösungsmittelreinigung. Zu den bestehenden Extraktionsverfahren zählen hauptsächlich Lösungsmittelkristallisation, Destillationsextraktion, Fest-Flüssig-Extraktion und Flüssig-Flüssig-Extraktion, doch die Technologie ist noch nicht ausgereift.

Zurzeit können organische Lösungsmittel wie Toluol, Kohlenstoffdisulfid, Anilin, Benzol und ähnliche ausgewählt werden.

(1) Bei der Verwendung von Schwefelkohlenstoff als Lösungsmittel sind Kostenkontrolle und Sicherheitsmanagement von zentraler Bedeutung. Obwohl die Qualität stabil ist und das Produkt internationalen Anforderungen entspricht, muss die Sicherheit verbessert werden, da Schwefelkohlenstoff brennbar und explosiv ist.

(2) Wird Anilin als Lösungsmittel verwendet, so ist Anilin in Wasser nur geringfügig löslich, was zu einer Erhöhung der Anilinmenge in der Lösung führt, was der Produktion nicht förderlich ist.

(3) Benzol und Toluol werden als Lösungsmittel verwendet, die jedoch in Harz schlecht löslich sind und die Reinheit des Produkts M beeinträchtigen. Auch die Lösungsmittelrückgewinnung muss berücksichtigt werden. Benzol und Toluol sind entzündlich und explosiv, weisen geringe Sicherheitsfaktoren auf und sind flüchtig, was zu Lösungsmittelverlusten in der Luft führt. Dies verursacht nicht nur erhöhte Produktionskosten, sondern ist auch schädlich für die Umwelt.

Prozessschritte einer vollständig geschlossenen Filterwasch- und Trocknungsanlage zur Raffination und Reinigung von Kautschukbeschleunigern mittels Lösungsmittelverfahren

(1) Extraktion und Raffination

Zuerst wird ein Lösungsmittelgemisch (eine Mischung aus Kohlenstoffdisulfid, Chloroform und Tetrachlorethylen) in den Reaktor gegeben, Rühren und Rückfluss eingeleitet und die Rührgeschwindigkeit angepasst; anschließend wird das nach der herkömmlichen Hochdruckmethode synthetisierte Rohprodukt von 2-Mercaptobenzothiazol langsam in den Reaktor gegeben. Dabei wird die Temperatur zur Extraktion und Reinigung auf 60 °C erhöht.

(2) Waschen und Reinigen

Nach Beendigung der Wärmebehandlung wird die Temperatur auf 25 °C gesenkt und anschließend eine Fest-Flüssig-Trennung durchgeführt (nach der Fest-Flüssig-Trennung erhält man das feste Produkt und die Mutterlauge des Lösungsmittelgemisches; die erhaltene Mutterlauge wird destilliert, um das Lösungsmittelgemisch zur Wiederverwendung zu gewinnen). Der abgetrennte Feststoff wird anschließend mit einem Lösungsmittelgemisch weiter abgetrennt und gewaschen; nach dem Waschen erhält man das feuchte Produkt.

(3) Trocknung bei niedrigen Temperaturen

Das erhaltene feuchte Produkt wurde getrocknet (die Trocknungstemperatur betrug 110° C und die Trocknungszeit 5 h), und nach dem Trocknen wurde der verfeinerte Vulkanisationsbeschleuniger 2-Mercaptobenzothiazol erhalten.

(4) Das erhaltene raffinierte Beschleunigerpulver liegt als hellgelbes Pulver mit einem Schmelzpunkt von 175,0 °C vor. Die HPLC-Analyse ergab eine Reinheit von 98,66 % und eine Ausbeute von 93,72 %.

Technische Merkmale

(1) Eine Maschine ist vielseitig einsetzbar und kann verschiedene Arbeitsgänge wie Reaktion, Extraktion, Filtration, wiederholte Filtration, Waschen und Trocknen in einer Maschine durchführen, und das fertige Produkt kann direkt gewonnen werden.

(2) Die Bedienungsflexibilität ist groß, und der Betriebszyklus kann durch Anpassen der Filterdruckdifferenz, der Drehzahl, der Schneckenextrusionssteigung usw. angepasst werden, um sich an Änderungen der Prozessbedingungen anzupassen.

(3) Die Maschine kann unter Bedingungen ohne Filterkuchenbildung einen sehr dünnen Filterkuchen auf der Oberfläche des Filtermediums oder Filters erzeugen. Die Filtrationsrate pro Filterflächeneinheit ist sehr hoch, wodurch die Anlage klein und kompakt ist.

(4) Vollständig geschlossenes System mit guten Betriebsbedingungen, besonders geeignet für den Umgang mit giftigen, entzündlichen und explosiven Gefahrstoffen sowie mit köstlichen Lebensmitteln, biologischen Produkten und Arzneimitteln, die nicht verunreinigt werden dürfen.

(5) Es kann konzentriert und filtriert werden. Insbesondere wenn das Material gewaschen werden muss, kann es zunächst konzentriert, im suspendierten Zustand gewaschen und anschließend pressfiltriert werden. Dies reduziert den Materialaufwand, verringert den Abfall und macht ein erneutes Aufschließen während des Waschens überflüssig. Die Qualität des aufbereiteten Produkts ist sehr hoch.

(6) Es kann für die drei Arbeitsgänge Reaktion, Filtration und Trocknung verwendet werden, sodass die Funktionen der drei Anlagenteile auf diesem einen Gerät vereint werden können, wodurch die Anlagenkosten, der Platzbedarf, der Arbeitsaufwand, der Energieverbrauch usw. erheblich reduziert werden.

(7) Der Energieverbrauch dieser Maschine ist gering, und der extrudierte Filterkuchen hat im Allgemeinen einen geringeren Wassergehalt als die flache Drei-in-Eins-Maschine. Außerdem ist die Bedienung bequem.

Da dem Umweltschutz in China zunehmend Bedeutung beigemessen wird, haben Wuxi ZhangHua und andere Forschungseinrichtungen ihre Forschung zum Lösungsmittelverfahren intensiviert. Die neu entwickelte, vollständig geschlossene Filter-, Wasch- und Trocknungsanlage erfüllt die Sicherheitsanforderungen des Lösungsmittelverfahrens zur Raffination und Reinigung von Kautschukbeschleunigern. Sie ermöglicht eine saubere Produktion und legt damit den Grundstein für die langfristige Entwicklung der Kautschukadditivindustrie.