ПОЛИМЕРНАЯ СЕРА В ТОНКОЙ ПЛЁНКЕ: ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ООО «Губкинский инженерно- технический центр»

Направления использования серы - побочного продукта нефтегазопереработки Уникальные свойства серы, способность к быстрому набору прочности при остывании расплава определяют возможность создания энергосберегающих технологий серных строительных материалов, производство которых в настоящее время интенсивно развивается. Долгое время серьезным препятствием широкому применению серы были ее относительно высокая стоимость и дефицит. Однако в настоящее время во многих промышленно развитых странах в связи с высоким выходом серы как побочного продукта ряда производств наблюдается устойчивая тенденция к снижению ее стоимости (в течение последних лет стоимость серы снизилась в 4-6 раз). Применение серы в производстве отделочных материалов (гидроизоляционные материалы) экономически эффективно. Экономический эффект в производстве изделий – 25% по сравнению с отделочными материалами из цементобетонов и – 15% по сравнению с полимерами. Направления использования серы - побочного продукта нефтегазопереработки Уникальные свойства серы, способность к быстрому набору прочности при остывании расплава определяют возможность создания энергосберегающих технологий серных строительных материалов, производство которых в настоящее время интенсивно развивается. Долгое время серьезным препятствием широкому применению серы были ее относительно высокая стоимость и дефицит. Однако в настоящее время во многих промышленно развитых странах в связи с высоким выходом серы как побочного продукта ряда производств наблюдается устойчивая тенденция к снижению ее стоимости (в течение последних лет стоимость серы снизилась в 4-6 раз). Применение серы в производстве отделочных материалов (гидроизоляционные материалы) экономически эффективно. Экономический эффект в производстве изделий – 25% по сравнению с отделочными материалами из цементобетонов и – 15% по сравнению с полимерами. ООО «Губкинский инженерно- технический центр»

Полимерная сера с высокой степенью полимеризации обретает ряд новых необычных физических свойств, в частности способность долгое время, до 30 часов, сохранять пластичное (вязкотекучее или высокоэластическое) состояние.

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» области применения полимерной серы:. Резинотехническая и шинная промышленность - Вулканизирующий агент при вулканизации каучука Резинотехническая и шинная промышленность - Вулканизирующий агент при вулканизации каучука Дорожное строительство - Компонент серо асфальта Дорожное строительство - Компонент серо асфальта Промышленное и гражданское строительство - Компонент серобетона; -Утилизация радиоактивных отходов; - Гидроизоляционный (кровельный) материал Промышленное и гражданское строительство - Компонент серобетона; -Утилизация радиоактивных отходов; - Гидроизоляционный (кровельный) материал

способы получения полимерной серы: 2. метод взаимодействия двуокиси серы с сероводородом в водной среде 1. метод быстрого охлаждения расплавов 3. метод быстрого охлаждения паров серы ООО «Губкинский инженерно- технический центр»

1. метод быстрого охлаждения расплавов ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Первый вариант наиболее экономичен, но не позволяет получать продукт с содержанием нерастворимой (полимерной) части более 50-55%, поэтому предусматривается стадия экстракция растворимой части.

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Второй метод позволяет получать высокопроцентную (80- 90%) полимерную серу при достаточно сложном аппаратурном оформлении, очень перспективно совмещение процессов газоочистки и получения полимерной серы в рамках одного процесса. 2. метод взаимодействия двуокиси серы с сероводородом в водной среде

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» 3. метод быстрого охлаждения паров серы Основное отличие третьего подхода – образование высокочистого полимерного продукта при значительных энергозатратах на получение паров серы.

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Наибольшее внимание в настоящее время уделяется не столько изысканию новых методов получения полимерной серы, сколько поиску наиболее эффективных стабилизаторов, инициаторов, пластификаторов. По этому пути пошла именно наша компания для разработки технологии получения высокополимеризованной серы

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Разработанная в ООО «Губкинский инженерно- технический центр» технология получения полимерной серы отличается простотой и высокой эффективностью. Опытно- промышленная установка производительностью 1000 т/год характеризуется компактностью (занимает площадь 6 х 12 м 2 )и экономичностью, связанной с использованием стандартного оборудования технологии получения пластичных смазок.

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Технологическая схема установки в 3D

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Контроль качества продукции По физико-химическим показателям полимерная модифицированная сера должна соответствовать нормам, указанным в таблице (на основании ТУ ) *Полимерная модифицированная сера для шинной промышленности должна иметь степень полимеризации не ниже 80 % (измеренная по нерастворимому остатку в сероуглероде). Наименование показателя Норма Сорт Массовая доля серы, %, не менее 98,00 2 Массовая доля золы, %, не более 0,8 3 Массовая доля кислот, %, не более 0,02 4 Массовая доля органической добавки-стабилизатора, %, не более 1,00 5 Массовая доля воды, %, не более 0,088

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Транспортирование и хранение ПМС 1. Полимерную модифицированную серу транспортируют в крытых вагонах или автомашинах, накрытых брезентом. 2. Транспортирование полимерной модифицированной серы, предназначенной для экспорта, осуществляют в соответствии с требованиями стандарта или контракта. 3. Полимерную модифицированную серу хранят в крытых помещениях. Серу, упакованную в контейнеры, допускается хранить на покрытых площадках на деревянных поддонах. 4. Мешки с полимерной модифицированной серой складывают в штабеля. Между штабелями должен быть проход шириной не менее 0,75 м. 5. Не допускается размещение мешков с полимерной модифицированной серой вблизи отопительных приборов

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Полимерная сера в тонкой пленке: 1. Покрытие поверхности бетонных изделий для улучшения их качества Данная технология может быть использована непосредственно на заводах, выпускающих бетонные изделия для дополнительной защиты бетонных изделий за счет снижения водопоглощения и улучшения прочностных свойств бетона.

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Полимерная сера в тонкой пленке: 2. Покровельные плёнки Чтобы предотвратить воздействие влаги на конструкции, могут быть использованы специальные защитные гидроизоляционные и пароизоляционные пленки из полимерной серы. Этот материал участвуют также в общей вентиляционной системе крыши

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Полимерная сера в тонкой пленке: 3. Гидроизоляционный и радиационно-изоляционный материал. для фундаментов, полов, стен, бассейнов.

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Полимерная сера в тонкой пленке: 4. Декоративные функции: украшение фасадов зданий, ландшафтный дизайн. Направление может быть реализовано при добавлении в полимерную серу специальных люминофоров, которые позволяют получить многообразные декоративные эффекты свечения в темноте.

Технология получения полимерной серы в тонкой пленке ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Многообразие видов применяемых пленок определяет разнообразие методов их производства. Основной объем изготовляемых в мире полимерных пленок приходится на пленки из расплавов пластических масс, основу которых составляют полимеры, способные при нагреве переходить в вязкотекучее или высокоэластическое состояние, не подвергаясь при этом термической деструкции. Метод производства пленки определяется химической природой полимера и назначением готовой пленки. В настоящее время можно выделить, как равнодоступные к применению в случае полимерной серы, три основные группы методов изготовления пленки: из материала, находящегося в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии: экструзия-каландрование, производство комбинированных пленок, физико-химическая модификация пленок.

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Экструционно-каландровый способ получения. Многостадийное производство, оснащенное разнообразным оборудованием для хранения, подготовки и транспортировки сырья, для изготовления композиции (смесей полимера с соответствующими ингредиентами) и их пластикации, каландром определенного типа для формования пленки, устройствами для охлаждения пленки, измерения ее толщины, обрезки кромок. Кроме того, каландровые линии могут быть укомплектованы дополнительным оборудованием для нанесения печати, лакирования, термоформования, переработки отходов. Обработке материала на каландре предшествуют получение композиции полимера и пластикация. Поэтому свойства пленок, полученных каландровым способом, зависят в основном от трех факторов: свойств исходного материала и состава композиции; условий смешения и пластикации; условий каландрования.

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» 1 двухвалковый каландр с вертикальным расположением валков для изготовления толстых пленок; 2 трехвалковый каландр с вертикальным расположением валков 3 четырехвалковый каландр с вертикальным расположением валков для изготовления жестких (малопластифицированных) пленок; 4 и 5 наиболее распространенные конструкции четырехвалковых каландров с Г- образным расположением валков для дублирования; при дублировании устанавливается дополнительный консольный валок; 6 и 7 четырех- и пятивалковый каландры с L-образным расположением валков 5 и 9 универсальные четырехвалковые каландры Z- и S-образного типа 1 двухвалковый каландр с вертикальным расположением валков для изготовления толстых пленок; 2 трехвалковый каландр с вертикальным расположением валков 3 четырехвалковый каландр с вертикальным расположением валков для изготовления жестких (малопластифицированных) пленок; 4 и 5 наиболее распространенные конструкции четырехвалковых каландров с Г- образным расположением валков для дублирования; при дублировании устанавливается дополнительный консольный валок; 6 и 7 четырех- и пятивалковый каландры с L-образным расположением валков 5 и 9 универсальные четырехвалковые каландры Z- и S-образного типа Основные типы каландрования

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Каландрование - это непрерывное формирование пленки из расплава полимера в зазорах между вращающимися валками. Для получения тонкой равнотолщинной пленки с гладкой поверхностью полимер последовательно пропускают через несколько зазоров. В основном каландровым способом изготовляют пленки из жестких и мягких композиций. Полимер и другие компоненты (стабилизирующие и пластифицирующие добавки) загружают в смеситель, где обеспечивается получение гомогенной смеси, которая затем поступает в экструдер или на вальцы. Из экструдера (с вальцев) гомогенный расплав в виде ленты или жгута поступает в зазор каландра, где формируется пленочное полотно. Для изготовления пленок используют многовалковые каландры с различным расположением валков. Хорошее качество пленки обеспечивается при прохождении пленки через три зазора. Из последнего зазора пленка поступает в охлаждающее устройство, состоящее из нескольких барабанов, где пленка охлаждается за счет контакта с их поверхностью.

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Формование на каландре протекает в переходной области между высокоэластическим состоянием и вязким течением полимера. Таким образом, термопластичный материал должен обладать широким температурным интервалом текучести и достаточной вязкостью расплава, чтобы обеспечить получение однородной, гладкой и равнотолщинной пленки и беспрепятственное снятие ее без разрушения и растягивания с валков каландра. Введение различных добавок в серу необходимо из-за характера самого полимера и особенностей его переработки. Для предотвращения процесса термодеструкции полимерной серы, а также для придания гибкости и эластичности, улучшения морозостойкости и температуры текучести (облегчение переработки) вводят различные добавки - стабилизаторы. Пигменты и наполнители (люминофоры) создают определенный декоративный эффект, а также служат модификаторами пленок.

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Технологическая линия по производству полимерной серы в тонкой пленке 1- двухстадийный смеситель; 9 – съемные валки; 2 – транспортер; 10 –транспортер; 3 – истовальные вальцы; 11 – охлаждающие валки; 4- подогревательные вальцы; 12 – компенсатор; 5 - качающийся транспортер; 13- счетчик метража; 6 – устройство для обогрева 14 – устройство для обрезки кромок; края среднего валка; 7 – толщиномер; 15 – узел складирования 8 – каландр;

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» Схемы получения пленки (а) и комбинированного материала (б) на кашировальной установке: 1,2 плавящие валки; 3 обрезиненный отборочный валок; 4 отделочный валок (полированный, хромированный или гравированный); 5 барабан для предварительного подогрева основы; 6 охлаждающий барабан; 7 обрезка кромок; 8 намотка; 9 подача основы для покрытия

ООО «Губкинский инженерно- технический центр» ЗАКЛЮЧЕНИЕ : 1. Использование полимерной серы в тонкой пленке является перспективным направлением, позволяющим решить сразу две проблемы: утилизация побочного продукта нефтегазопереработки – серы, а также получение уникального качественного нового товарного продукта, который найдет широкое применение в строительной индустрии; 2. Полимерная сера в тонкой пленке может быть использована для улучшения прочностных, а также водопоглащающих свойств бетонов, в качестве гидроизоляционного материала для фундаментов, крыш домов и бассейнов; 3. При добавлении в полимерную серу специальных пигментов (люминофоров), у плёночной серы появляются еще и декоративные функции, которые могут быть использованы для украшения фасадов зданий и ландшафтного дизайна; 4. Предложена технология получения полимерной серы в тонкой пленке каландровым методом и комбинированного материала на кашировальной установке