Как компании зарабатывают деньги. Производство изопреновых каучуков

ПАО «Нижнекамскнефтехим»
Предыдущие статьи:

1. Как компании зарабатывают деньги. Каталитический крекинг и производство бутан-бутиленовой фракции (ББФ)
2. Как компании зарабатывают деньги. Производство изобутилена
3. Как компании зарабатывают деньги. Производство изопрена

Сегодня рассматриваем получение Изопренового каучука. Натуральный каучук, получаемый из сока каучуконосов — это как раз и есть изопреновый каучук. Каучуконосы у нас в России не культивируют, поэтому свой изопреновый каучук получают полимеризацией изопрена.

Она хотела бы жить в Нижнекамске, а не вот это вот всё
На Нижнекамскнефтехиме завод по производству синтетических каучуков (СК) выпускает две марки изопренового каучука СКИ (синтетический каучук изопреновый): СКИ-970 и СКИ-980С. Различаются они применяемыми для синтезами катализаторами. Марка СКИ-970 (титановый катализатор) — общего назначения, для производства резиновых смесей в шинном производстве и других отраслях. Марка СКИ-980С (катализатор Циглера-Натта) — используется как для шинного производства, так и в более ответственных отраслях — медтехнике, производстве мелких формованных изделий и т. д., поскольку является более чистой в химическом смысле.
Для проведения полимеризации охлажденный до минус 20°С раствор изопрена поступает в смеситель, куда также подаётся раствор катализаторного комплекса — специальных металлорганических соединений.
Молекула изопрена несимметрична — из углеводородной цепочки «торчит» лишняя метильная группа. Катализатор заставляет молекулы полимеризоваться так, чтобы эта метильная группа находилась строго по одну сторону двойной углерод-углеродной связи в полимере — именно так расположены молекулы мономера в натуральном каучуке.
Шихта изопрена и каталитического комплекса дозировочным насосом подаётся в первый из батареи последовательно включенных полимеризаторов. Охлаждение полимеризаторов и регулирование температуры полимеризации можно осуществлять за счет изменения массы подаваемого рассола в рубашки полимеризаторов. Для охлаждения до температур ниже нуля используют рассол из хлорида кальция — как известно, если в воде растворить какую-либо соль, то её температура кристаллизации становится тем ниже, чем больше мы растворили соли (до определённого предела). Например для морской воды температура кристаллизации минус 2-3°С, а для промышленного рассола до минус 40°С.
Переток раствора полимера из первого в последующие по ходу процесса полимеризаторы осуществляется за счет перепада давления в реакторах.
После проведения процесса полимеризации до заданной степени превращения изопрена, осуществляется дезактивация каталитического комплекса, заключающаяся в разрушении катализатора и удалении его из системы.
Дезактивация катализатора осуществляется путем введения специальных компонентов, таких как метанол, органические кислоты, фенолы, амины.
Выделение полимера, незаполимеризованного изопрена и растворителя осуществляется в процессе водной дегазации полимеризата, при которой выделяющийся в виде крошки полимер дополнительно отмывается. Так как содержание растворителя в полимеризате значительно превышает содержание незаполимеризованного изопрена, дегазацию проводят, пока массовое содержание растворителя в каучуке не уменьшится до 0,5%, что практически исключает присутствие свободного мономера.
Процесс дегазации включает несколько стадий: эмульгирование отмытого полимеризата водой и паром, образование крошки каучука, отгонку растворителя и незаполимеризовавшегося изопрена.
Процесс водной дегазации проводят непрерывно в одну или две ступени. Для предотвращения слипания крошки каучука в отмытый полимеризат в дегазаторе вводят антиагломератор.
В качестве антиагломераторов можно применять гидроксиды (например, гидроксид цинка), соли жирных кислот (стеарат кальция) и др.
Полученная пульпа каучука поступает на отжим в шнековых аппаратах и затем на сушку и формование брикетов.

Едет юбилейный брикет изопренового каучука — 11 млн. тонн было достигнуто в 2020 году. Фото ПАО «Нижнекамскнефтехим»
Теперь о цифрах. Нижнекамскнефтехим имеет производительность по изопреновым каучукам 330 тыс. тонн/год. Это крупнейший производитель в России. Также изопреновый каучук производит ОАО «Синтез-Каучук» (г. Стерлитамак) — 74 тыс. тонн/год и Тольяттикаучук (входит в Татнефть) — 100 тыс. тонн/год. Суммарно эти три производства позволяют России быть мировым лидером в производстве синтетического изопренового каучука. Так, согласно отчёту 2020, Нижнекамскнефтехим занимает 37,8% мирового рынка.
Основными конкурентами по производству изопренового СК на внешних рынках являются США (Goodyear Tyre&Rubber Co.) и Япония (компании Kraton Polymers, Japan Synthetic Rubber Co., Zeon Corporation).
Крупнейшими потребителями российского изопренового каучука являются страны Европы (Польша, Бельгия, Венгрия и др.).
Средняя цена на изопреновый каучук в 2022 году составляет 200000 руб/т. При реализации в 2021 году 330 тыс. тонн изопренового каучука, Нижнекамскнефтехим получит 66 млрд. руб. выручки или 43% всей выручки 2020 года. Несомненно изопреновый каучук является основным на данный момент продуктом для ПАО «Нижнекамскнефтехим».