[doc] 顺丁橡胶生产工艺优化

顺丁橡胶生产工艺优化

基濯磨痢石油化工设计Petroeh~DE如l2002,19(1)70～72

顺丁橡胶生产工艺优化

袁维富

(齐鲁石化公司,淄博,255436)

摘要:结合顺丁橡胶幕置生产现状,分析了聚合釜挂腔严重,反应系统抗干扰能力低,首釜反应偏弱

等问题,提出了改进方案;考察了高温聚合对顺丁橡胶特性厦转化率的影响:

关键词:顺丁橡胶镍系催化剂高温聚合

我国自197O年建成第一套自己开发,设计和

施工的镍系顺丁橡胶生产装置以来,共有5套装

置相继投入生产.经过近30年的发展与完善,生

产技术日益成熟,生产规模逐步扩大,产品质量稳

定;但与国外相比,在自动控制,能耗,物耗以及品

种等方面仍有差距.笔者通过对顺丁橡胶装置生

产现状进行分析,指出了工艺及设备方面仍存在

的问题,认为改进聚合釜材质,优化首釜工艺,适

度提高反应温度,有利于提高顺丁橡胶聚合转化

率和节能降耗,提高顺丁橡胶生产技术水平.

1顺丁橡胶装置生产现状

顺丁橡胶装置于1976年建成投产,设计生产

能力15k~a,经过多次技术改造,现实际生产能力已达5Okra;原聚合工艺指标也发生了较大变化, 见表1.

表1原设计与现行工艺指标对比

*:首釜丁浓指第一釜丁二烯浓度.

从表1可以看出:现行工艺指标提高了丁浓

和末釜转化率,催化剂用量发生了很大变化,比原设计的用量下限还要低.近几年,虽然装置的运

行周期大为延长,生产工艺稳定,但仍存在不少问题,突出表现在以下几个方面:

(1)聚合釜挂胶较为严重.一方面,釜壁挂胶

影响了釜内物料与夹套内冷冻盐水的换热效果; 另一方面,釜壁挂胶也影响了聚合釜运行周

期,挂胶严重时必须甩出清胶,从而缩短了反应时间,降低了聚合转化率.

(2)系统抗干扰能力低.正常生产中,丁二烯

和溶剂油等原材料质量的轻微波动就会引起聚合反应的波动,操作上被迫增加催化剂配比的调整频次,增加了操作人员的工作量.

(3)首釜反应偏弱.生产中,进料温度一般为

20～3O℃,而首釜温度在65℃左右.为了增强首

釜反应,加上希望增加装置的生产能力,首釜丁浓

一

般控制在15异/l[~mL以上;使得从第二釜开始,

反应迅速增强,反应温度和压力随之提高,操作上

常常采用充冷油的方法来控制反应这样做一方

面与采用高丁浓的初衷相违,另一方面造成反应

温度骤降,不利于提高聚合转化率

收稿日期:瑚1—03—26;恪回日期:00嘧一Ol一08.

作者简介:袁维富,男,l965出生,工程师,现在齐鲁石化公司

生产调度处工作,曾任齐鲁石化公司橡胶厂顺丁车间技术员.

第19卷袁维富顺丁橡腔生产工艺优化?71

(4)反应温度控制偏低.因为釜壁挂胶达到

一

定程度后,单靠夹套内冷冻盐水移出反应热已

经达不到目的,必然靠大量充冷油来维系聚合反

应温度,这样就造成了胶含量低,后工序有效开工

率低,回收系统处理量加大以及物耗能耗上升

随着生产规模的不断扩大,聚合反应温度越来越

高的特点日趋突出,因此,适度放宽对反应温度的

限制已成为提高装置经济效益的当务之急.

2改进措施

(1)改进聚合釜材质,减轻釜壁挂胶.

造成聚合釜挂胶的因素很多,一般认为反应

波动频繁,催化剂用量大,丁浓高,反应温度高等, 都会加剧聚合釜釜壁挂胶近年来,虽然在工艺

方面作了大量工作,催化剂用量水平也已优于国内其他厂,但釜壁挂胶仍较为严重,为此建议在设备方面加以改进.

据报道,高桥石化公司聚合釜采用不锈钢或

复合钢加抛光以及搅拌抛光后,挂胶太为减轻

在试生产的一年里,仅在搅拌处有少量挂胶,各釜壁基本不挂采用以上技术,对装置生产有两太

好处:一是可以更好地利用夹套内冷冻盐水移出反应热,从而减少甚至避免系统充冷油,有利于节能降耗和聚合反应稳定.二是进一步延长聚合釜运转周期.在利用现有聚合釜更有效地进行多釜串联以延长反应时间,提高聚合转化率

(2)优化工艺,强化首釜反应.

强化首釜反应的措施主要有:提高进料温度,

提高丁浓和增加催化剂用量.目前采用的进料温度偏低(一般2o～30℃),使得聚合反应引发慢,制约了首釜反应,操作上太都采用高丁浓来强化首

釜反应.虽然首釜反应不是很强,但从第二釜开始,反应迅速增强,导致胶液牯度和温度骤升,生产中不得不靠大量充冷油来控制反应.而首釜反应偏弱势必导致首釜门尼增高,因此又不能采用提高催化剂(特别是_Al剂)用量的方法来强化反应.为此,可考虑将工艺指标作如下调整,见表2. 以上调整具有如下优点:

①聚合系统活性中心是在常温形成的,与

单体丁二烯接触的温度通常为2o～3O,显然引发反应的温度是偏低的,这就造成了聚合反应引发慢,初期反应不强.提高进料温度,可使引发反应加快,增强初期反应,加速升高反应物料的温度,有利于强化首釜反应

表2首釜工艺优化调整方案

②首釜反应增强后.就可以适度调低丁浓,避

免了高丁浓引起的中间釜温度和压力的骤升,减少了系统充冷油,使聚合反应更加平稳,有利于提高最终转化率.

③系统抗干扰能力增强虽说催化剂中心活

性取决于催化剂问的配比,但单项催化剂的绝对用量决定了活性中心数量首釜反应的增强势必导致首釜门尼下降.催化剂(特别是剂)用量提

高,增加了活性中心的数量.这样,不利因素对聚合反应的影响降低了,反应波动次数减少.催化剂配比调整频次也就随之降低,既保证J聚合反应更加平稳运行,又可降低操作人员的工作量

f3)适度提高反应温度.

理论上讲,提高反应温度可以增强聚合反应.

提高聚合转化率,但反应温度过高会造成活性中心失活,反而降低聚合转化率,并使橡胶物性变差从研究所的小瓶试验表明,提高进料温度,门尼粘度下降,成品胶中反式丁二烯含量卜升,橡胶的物理机械性能变差.为了提高装置的生产技术水平,在保持催化剂配方不变的情况下,考察了反应温度对成品胶质量以及转化率的影响,其结果见表3.

从表3可以看出,提高反应温度后,转化率变

化不大,成品胶的物性也没有明显下降,所有质量指标均控制在优级品范围内由此可见,反应温

一

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