顺丁橡胶生产凝聚过程研究

顺丁橡胶生产凝聚过程研究

温万鹏

大庆石化公司化工三厂橡胶聚合联合车间 黑龙江大庆 163714

摘要：本文是基于对顺丁橡胶生产凝聚过程研究，将非均相混合物依次送入到第一凝聚釜和第二凝聚釜中脱除溶剂，将制品车间循环热水与蒸汽进行第一热交换得到过热水和第一蒸汽冷凝水，并将过热水由第一凝聚釜釜底送入到第一凝聚釜中，以此提供部分汽提所需的热量。降低装置的外排污水量，同时具有较高热焓的蒸汽凝结水可以充分的再利用，从而提高装置的热量利用效率。

关键词：顺丁橡胶；凝聚；热量利用效率

顺丁橡胶凝聚体系是一个典型的气一液一固的三相混合体系。生产中采用的水析法凝聚工艺，就是利用水蒸汽蒸馏原理，胶液与热水混合后一起由下部喷入第一凝聚釜。釜底通入中压蒸汽，使胶液中易挥发的溶剂油、丁二烯汽化，而橡胶胶液凝聚成胶粒，从而达到溶剂、丁二烯与橡胶分离。凝聚过程一般分两个阶段，在凝聚过程的初期存在着一个等速凝聚阶段 ( 胶液中的溶剂汽化阶段) ，这是一个传热过程；在后期存在着一个减速凝聚阶段 ( 胶粒中的溶剂从胶粒内部扩散到胶的表面而汽化，扩散阶段) ，这是一个传质过程。在等速阶段蒸出的溶剂占溶剂总量的95%，这一阶段时间较短 ( 大约几分钟) ，气相组成不变。

溶液聚合法合成装置溶剂脱除工艺采用水蒸汽蒸馏、湿法脱气为原理的双釜串联水析法凝聚工艺。在传统的工艺设计中，该工序的热量提供方式为水蒸气直通给热，该路线工艺简单，热量利用效率高，但是此工艺带来的问题是，为了平衡物料进出，与水蒸气通入量相等的含油污水必须排出系统，在对化工生产装置污染排放数量和标准日益严格的当今，该工艺的局限性日益体现。本文为了改善装置的污水排放，在不改变原有汽提釜工艺条件的前提下，通过改变凝聚过程的给热方式，将循环热水加热到过热状态通入汽提釜，以此提供部分汽提所需的热量。

1. 传统双釜凝聚工艺现状

传统双釜凝聚工艺，蒸汽直接进入凝聚釜提供热量后，变成蒸汽冷凝水随水胶粒进入制品车间工序，热水回收后返回凝聚工序循环使用(也即制品车间循环热水)，为了平衡循环热水量，蒸汽变成的循环热水在扣除制品车间工序的热水损失量后，变成污水外排。

如传统技术的胶液双釜等压温差凝聚工艺流程图所示，制品车间循环热水A和B全部与顺丁橡胶溶液混合进入第一凝聚釜R-1，与制品车间循环热水B进行热交换的蒸汽直接进入第一凝聚釜R-1。双釜凝聚工艺条件为：第一凝聚釜R-1釜顶压力0.04MPa，第二凝聚釜R-2釜顶压力0.04MPa；第一凝聚釜R-1釜底温度95℃，第二凝聚釜R-2釜底温度101℃；顺丁橡胶溶液温度80℃；循环热水95℃；蒸汽温度为200℃，压力为0.45MPa；第一蒸汽冷凝水温度为158℃，压力为0.45MPa，第二蒸汽冷凝水温度为93℃，压力为0.44MPa。制品车间循环热水B/A为0.2(重量比)；顺丁橡胶液浓度为15%重量比；顺丁橡胶溶液中所含的顺丁橡胶与制品车间循环热水A和B的合计量的重量比为0.03：1。

2. 改进后双釜凝聚工艺

将非均相混合物依次送入到第一凝聚釜和第二凝聚釜中脱除溶剂；其中，将制品车间循环热水B与蒸汽进行第一热交换得到过热水和第一蒸汽冷凝水，并将过热水由第一凝聚釜釜底送入到第一凝聚釜中，非均相混合物是将制品车间循环热水A与丁二烯橡胶溶液混合而得到的。

凝聚工艺采用等压温差式，如改进后技术的胶液双釜等压温差凝聚工艺流程图所示，将丁二烯橡胶溶液PS(顺丁橡胶溶液，溶剂为环己烷，以下简称胶液)送入到胶液加热器E-2中与第一蒸汽冷凝水进行第二热交换后，送入到水胶混合器X-3中与送入的制品车间循环热水A进行混合得到非均相混合物，将得到的非均相混合物送入到第一凝聚釜R-1中，釜顶气相WS经过第一凝聚釜汽提气过滤器X-1和冷凝冷却器后进入油水分层罐分层；另外，将制品车间循环热水B送入到循环热水加热器E-1中与送入的部分蒸汽LS进行第一热交换得到第一蒸汽冷凝水和过热水，将过热水由第一凝聚釜R-1釜底送入第一凝聚釜R-1；通过釜间泵P-1将第一凝聚釜R-1釜底的胶粒水WR送入到第二凝聚釜R-2中，釜顶气相WS经过第二凝聚釜汽提气过滤器X-2和冷凝冷却器后进入油水分层罐分层，将第二凝聚釜R-2釜底的胶粒水WR通过颗粒水泵P-2送入到制品车间进行脱水干燥包装处理，另外，在第一凝聚釜R-1温度低于预先设定温度时，将少量蒸汽LS从第一凝聚釜R-1釜底送入到第一凝聚釜R-1中，用于调节第一凝聚釜R-1的温度(也即对第一凝聚釜R-1采取温度补偿措施)；将一部分蒸汽LS从第二凝聚釜R-2釜底送入到第二凝聚釜R-2中，用于维持第二凝聚釜R-2的温度。

双釜凝聚工艺条件如下：第一凝聚釜R-1釜顶压力0.08MPa，第二凝聚釜R-2釜顶压力0.03MPa；第一凝聚釜R-1釜底温度95℃，第二凝聚釜R-2釜底温度101℃；顺丁橡胶溶液温度80℃；循环热水95℃；蒸汽温度为200℃，压力为0.45MPa；第一蒸汽冷凝水温度为158℃，压力为0.45MPa，第二蒸汽冷凝水温度为93℃，压力为0.44MPa。制品车间循环热水B/A为0.2(重量比)；顺丁橡胶溶液浓度15重量％；顺丁橡胶溶液中所含的顺丁橡胶与制品车间循环热水A和B的合计量的重量比为0.03：1。

3. 试验结果对比

表1改进后技术与传统技术效果对比表

备注：

⑴ 由于在实际生产中，一个生产周期内每个批次的凝聚的胶液物性略有差异，导致上表的数据在一定范围内波动，所以上表给出的数值均为一个生产周期内的均值。

⑵ 生产中，蒸汽进入到凝聚工序后，除一部分作为制品车间工序循环热水消耗的补充外，其它最终变成污水外排到污水处理系统去。

⑶ 两个凝聚釜通入蒸汽总量＝制品车间工序循环热水消耗量+污水排放量。

⑷ 实施效果中各种费用计算基础：蒸汽150元/吨；凝结水17元/吨；污水处理费7元/吨。

由表1可见，改进后技术与传统技术相比，蒸汽不在直接进入到第一凝聚釜，即：蒸汽用量增加了0.5t/h，即蒸汽用量吨产品增加0.14吨，成本增加21元/吨(产品)；外排污水减少了10.2t/h，下降了77％，节约成本20元/吨；可利用蒸汽凝结水增加10.7t/h，节约成本50.8元/吨(产品)，合计总节约成本49.8元/吨(产品)，按3万吨/年计算，节约成本149.4万元。按年产3万吨计算，减少污水排放8.2万吨/年。

总论：基于对顺丁橡胶生产凝聚过程研究，将非均相混合物依次送入到第一凝聚釜和第二凝聚釜中脱除溶剂，将制品车间循环热水与蒸汽进行第一热交换得到过热水和第一蒸汽冷凝水，并将过热水由第一凝聚釜釜底送入到第一凝聚釜中，以此提供部分汽提所需的热量。在产品各项指标均合格的前提下，蒸汽消耗总量不增加或略有增加，获得了大量可再利用的蒸汽凝结水，节约了成本，增加了经济效益。污水排放量下降明显，增加经济效益的同时，获得了社会效益。高温污水不能直接进入污水处理厂，需进行降温预处理，减低污水排放量，可以减少冷却水消耗量。

参考文献

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