У свеце вялікіх малекул
Памер: 262с.
Мінск 1959
Раскладанне пары спірту ў кантактных апаратах праводзіцца пры
1 Упершыню здольнасць металічнага натрыю выклікаць полімерызацыю ненасычаных вугляродных злучэнняў была адкрыта рускім вучоным Кракау.
Рыс. 48. Аляксей Яўграфавіч Фаворскі.
Рыс. 49, Схема атрымання каўчуку са спірту.
тэмпературы 450 градусаў. Рэакцыі дапамагае не толькі каталізатар, але і высокая тэмпература. Пры раскладанні спірту побач з дывінілам утвараюцца і іншыя вуглевадароды.
3 тоны спірту атрымліваецца 600 кілаграмаў дывінілу. Астатнія 400 кілаграмаў—прымесі. Яны робяць цяжкім ператварэнне дывінілу ў каўчук, і ад іх трэба пазбавіцца. Пару дывінілу ачышчаюць. Яна паступае ў калоны вышынёй у трох-,чатырохпавярховы дом. Калоны складаюцца з некалькіх «паверхаў» — аддзяле.чняў. Пераходзячы з аддзялення ў аддзяленне і з калоны ў калону, адны складаныя часткі газавай сумесі ператвараюцца ў вадкасць, другія паглынаюцца асобымі рэчывамі — абсарбентамі («абсарбент» — паглынальнік), з ачышчальных калон выцякае бясколерная вадкасць — дывініл.
Ачышчаны дывініл паступае ў аўтаклавы, у якіх ствараюцца патрэбныя для полімерызацыі тэмпература і ціск. Полімерызацыя праводзіцца ў прысутнасці каталізатара — металічнага натрыю. Пры дзеянні натрыю вадкі дывініл пачынае загусаць. Яго малекулы злучаюцца ў малекулярныя ланцужкі, утвараючы вялікую малекулу цвёрдага каўчуку — полімеру. Натрый «сшывае» маленькія малекулы дывінілу ў вяЛікую малекулу каўчуку. Пры ўшчыльненні дывінілу вылучаецца вялікая колькасць цяпла. Для таго каб атрымаўся добры полімер, неабходна частку цяпла адводзіць, таму аўтаклавы бесперапынна ахалоджваюць.
Аўтаклавы працуюць зусім бясшумна. Рабочых у цэхах мала. Яны загружаюць і выгружаюць аўтаклавы і сочаць за аўтарэгулятарамі.
Дывінілавы каўчук звычайна прадстаўляе сабой бела-шэрую або жаўтавата-карычневую шчыльную масу.
Атрыманы каўчук усё яшчэ змяшчае некаторыя шкодныя прымесі — газы і рэшткі каталізатара. Яго перадаюць на вакуум-мешалкі. Гэта шчыльна закрытыя катлы, з якіх бесперапынна адпампоўваюць паветра. Паніжаны ціск адсмоктвае з каўчуку газападобныя прымесі. У гэтых жа катлах да каўчуку дабаўляю^ рэчыва, якое называецца антыяксідантам. Яно патрэбна для таго, каб^рабіць каўчук больш даўтавечным, засцерагчы яго ад акіслення кіслародам паветра. 3 вакуум-мешалак каўчук перадаюць на вальцы. Тут яго прамываюць для ачысткі ад рэшткаў каталізатара і пракатваюць у пласціны. Каўчукавыя пласціны сушаць, сартуюць і ўпакоўваюць.
Пры ўкараненні сінтэтычнага каўчуку ў рызінавую прамысловасць узніклі новыя цяжкасці. Кансерватыўна настроеныя спецыялісты выступалі супраць новага віду сыравіны для рызінавых заводаў. Яны стараліся зняславіць сінтэтычны каўчук, даказваючы немагчымасць замены натуральнага каўчуку.
Але савецкія вучоныя настойліва працавалі над паляпшэрнем сінтэтычнага каўчуку. Лебедзеў з самага пачатку даказваў, што сінтэтычны каўчук— не толькі заменнік натуральнага каўчуку. Гэта не сурагат, гэта паўнацэнны матэрыял.
Лебедзеў пасылаў сваіх вучняў на заводы рызінавай прамысловасці. Пад іх наглядам рабочыя вытворчасці асвойвалі і ўдасканальвалі спосабы вырабу рызінавых прадметаў, у першую чаргу аўтапакрышак і галёшаў з айчыннага сінтэтычнага каўчуку.
У 1933 годзе Савецкім урадам быў арганізаваны аўтамабільны прабег Масква — Каракумы — Масква працягласцю некалькі дзесяткаў тысяч кіламетраў. У прабегу ўдзельнічалі розныя тыпы аўтамашын — легкавыя, грузавыя, паштовыя і г. д. На адных былі пакрышкі з натуральнага каўчуку, на другіх — з сінтэтычнага.
Выпрабаванні паказалі, што шыны з натрый-дывінілавага каўчуку з’яўляюцца больш трывалымі, чым пакрышкі з натуральнага каўчуку, Аўтапакрышкі з іншаземнага натуральнага каўчуку зношваліся на 89 грамаў на кожныя 100 кіламетраў шляху, тады як пакрышкі з айчыннага каўчуку сціраліся на 84 грамы.
Шыны ж з натрый-дывінілавага каўчуку паказалі найменшы знос — толькі 64 грамы!
За выдатныя заслугі ў стварэнні прамысловага спосабу вытворчасці сінтэтычнага каўчуку ўрад СССР узнагародзіў акадэміка Лебедзева ордэнам Леніна.
Па прапанаванаму Лебедзевым спосабу сінтэтычны каўчук вырабляецца са спірту.
Раней спірт атрымлівалі галоўным чынам з бульбы і збожжа. За гады пяцігодак было пабудавана некалькі заводаў, якія выпрацоўвалі спірт з драўнянага пілавіння. Адсартаванае пілавінне засыпаюць у варачны кацёл і праграваюць парай. Затым заліваюць слабую серную кіслату і на працягу некалькіх гадзін награваюць да 180—190 градусаў. Taxi працэс ацукроўвання цэлюлозы і раскладання драўніны называецца гідролізам. Большая частка драўніны пад дзеяннем кіслаты пераходзіць у цукрыстыя рэчывы.
Цукрысты раствор, каб вызваліць яго ад рэшткаў кіслаты, апрацоўваюць вапнаю. Затым раствор на працягу 4—5 гадзін награваюць да 60—80 градусаў і бесперапынна перамешваюць. Пасля награвання раствор фільтруюць, ахалоджваюць да тэмпературы браджэння — 30—32 градусаў — і перапампоўваюць у брадзільныя чаны, дабаўляючы дражджавыя грыбкі. Тут на працягу некалькіх гадзін цукар з дапамогаю дражджавых грыбкоў ператвараецца ў спірт.
3 адной тоны сухога пілавіння можна атрымаць 180 літраў спірту, а з 180 літраў спірту атрымліваецца 85 кілаграмаў дывінілу або каля 67 кілаграмаў каўчуку. Таксама з дапамогаю дражджавых грыбкоў спірт атрымліваюць з адходаў цэлюлозных заводаў — так званых сульфітных шчолакаў. Гэтыя шчолакі таксама змяшчаюць цукрыстыя рэчывы. 3 адной тоны сульфітных шчолакаў атрымліваецца 7—8 літраў спірту.
14. Галёшы з нафты, вугалю і вапны
Журы Міжнароднага конкурсу, аб’яўленага ў 1926 годзе Вышэйшым Саветам народнай гаспадаркі, прызнала заслугоўваючым увагі, апрача лебедзеўскага спосабу, і прапанову, якая паступіла пад назвай «У згуріаванарці — сіла». Аўтарам гэтай прапановы 'быў прафесар Ленінградскага хіміка-тэхналагічнага інстытута Барыс Васільевіч Бызаў. Яшчэ ў 1916 годзе, працуючы ў лабараторыі завода «Трохвугольнік», ён узяў
Рыс. 50. Схема атрымання спірту з драўніны.
патэнт на атрыманне дывінілу з газаў, якія атрымліваюцца пры перапрацоўцы нафты.
Нафта, таксама як каменны вугаль і дрэва, з’яўляецца палівам. Але ў той жа час гэта і каштоўная хімічная сыравіна. У нафце змяшчаецца многа каштоўных рэчываў, з якіх атрымліваюць лякарствы, пластычныя масы, фарбавальнікі, духі, сінтэтычны каўчук. Яшчэ ў мінулым стагоддзі вялікі рускі хімік Д. I. Мендзялееў абураўся тым, што нафту выкарыстоўваюць толькі як паліва. «Можна паліць і асігнацыямі»,— пісаў ён.
Толькі ў наша стагоддзе пачалі шырока перапрацоўваць нафту на розныя хімічныя прадукты. Для гэтага нафту спачатку апрацоўваюць пад высокім ціскам і пры высокай тэмпературы. Такая апрацоўка называецца крэкінг1, або піроліз, гэта значыць расшчапленне, або раскладанне. Сапраўды, асобныя вуглевадароды, якія ўваходзяць у састаў нафты, распадаюцца на вуглевадароды з меншай колькасцю атамаў вугляроду. Пры гэтым утвараюцца розныя лёгкія газы, у тым ліку і этылен. А з этылену шляхам шэрагу хімічных ператварэнняў атрымліваюць дывініл.
У заяўцы, пададзенай на конкурс, Бызаў прадугледжваў атрыманне дывінілу раскладаннем нафты пры тэмпературы 900 градусаў і ціску ніжэй атмасфернага (40—60 міліметраў). Полімерызацыя павінна была праводзіцца пры тэмпературы 100 градусаў у прысутнасці каталізатараў.
Аднак якасць і выхад каўчуку, атрыманага па гэтаму спосабу, былі нізкімі. Полімерызацыя працягвалася вельмі доўга. Для шырокага прамысловага выкарыстання гэты метад аказаўся вельмі дарагім. Але сама нафта прадстаўляе больш танную сыравіну, чым спірт, і, безумоўна, з удасканаленнем працэсу перапрацоўкі і з’яўленнем новых каталізатараў «нафтавы» каўчук пачне сваё пераможнае шэсце. Таму ў 1930 годзе было вырашана пабудаваць доследны завод, на якім выраблялася з нафты 150—200 кілаграмаў сінтэтычнага каўчуку ў дзень.
Лебедзеў таксама спрабаваў спачатку атрымліваць каўчук з нафты. Аднак у тыя гады тэхніка нафтаперапрацоўкі была на нізкім узроўні, і дывініл атрымліваўся з нафты ў вельмі малых колькасцях і каштаваў вельмі дорага.
За апошнія гады тэхніка перапрацоўкі нафты рэзка палепшылася, дзякуючы з’яўленню новых каталізатараў і больш удасканаленай апаратуры. Цяпер нафта з’яўляецца ўжо выгаднай сыравінай для атрымання дывінілу. Дывініл можна атрымліваць з іншых газаў крэкінгу: бутану, бутылену. Савецкія вучоныя распрацавалі выгадныя спосабы ператварэння гэтых газаў у дывініл.
Сінтэ.тычны каўчук можна атрымаць не толькі са спірту і нафты. Рускія хімікі М. Г. Кучараў і I. I. Астрамысленскі распрацавалі спосаб атрымання дывінілу з ацэтылену. Ацэтылен жа можна атрымаць многімі спосабамі: з балотнага газу — метану, з адходаў пры перапрацоўцы нафты і каменнага вугалю, з карбіду кальцыю2. Калі балотны газ —
1 Крэкінг быў адкрыты ў Расіі ў 1891 годзе выдатным інжынерам і вучоным акадэмікам В. Г. Шухавым. Адкрыццё гэтае апярэдзіла амаль на 20 з лішнім гадоў Амерыку. Там толькі ў 1912 годзе з’явіўся спосаб Бартона, вельмі блізкі да спосабу ІІІухава.
2 3 карбіду кальцыю можна атрымліваць і дывініл.
Рыс. 51. Барыс Васільевіч Бызаў.
Рыс. 52. Схема атрымання каўчуку з нафты.
Рыс. 53. Схема атрымання каўчуку з вугалю і вапны.
метан — прадзімаць з вялікай хуткасцю праз полымя электрычнай дугі, так, каб часцінкі газу знаходзіліся пад уздзеяннем дугі не больш 7юоо долі секунды, то атрымліваецца ацэтылен.
Важнай крыніцай сыравіны, з якой выпрацоўваюць ацэтылен, з’яўляецца карбід кальцыю.
У велізарных электрапечах прапальваюць сумесь вугалю з вапнаю. Атрыманы карбід кальцыю загружаюць у велізарныя герметычна закрытыя рэзервуары, дзе ён апрацоўваецца вадой і ператвараецца ў ацэтылен і вапну. Вапна падаецца зноў у электрапеч, ацэтылен жа ачышчаюць ад прымесей і ў спецыяльных апаратах, у прысутнасці каталізатараў, пераводзяць у новае рэчыва— монавінілацэтылен. Апрацоўваючы яго ў аўтаклавах саляной кіслатой, атрымліваюць хлорапрэн. Гэта той жа дывініл, але ў яго малекуле адзін атам вадароду замешчаны хлорам.
Дывініл — газ, а хлорапрэн — вадкасць, але ён таксама пад дзеяннем каталізатараў полімерызуецца ў каўчук. Каўчук атрымліваецца ў выглядзе цвёрдай масы белага, цёмна-шэрага і нават чорнага колеру. Прысутнасць атамаў хлору ў яго малекулах надае яму выдатныя ўласцівасці, якіх не мае нават натуральны каўчук. Хлорапрэн не баіцца ні бензіну, ні масла. Ен мае таксама лепшую, у параўнанні з натуральным каўчукам, газанепранікальнасць і механічную трываласць.
КНІГІ ОНЛАЙН
