合成乙丙橡膠的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

趙秀清 孫立哲

（齊化集團(tuán)有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

隨著社會(huì)的發(fā)展，樹脂橡膠制品越來越多，乙丙橡膠就是其中較好的一種。乙丙橡膠是一種以乙烯、丙烯為基本單體的共聚橡膠。乙丙橡膠具有許多其它合成橡膠所不具備的優(yōu)異性能。所以乙丙橡膠的需求增長率是很高的。

目前乙丙橡膠工業(yè)生產(chǎn)工藝路線有溶液聚合法、懸浮聚合法和氣相聚合法三種。下面將分別詳細(xì)論述其技術(shù)狀況及待點(diǎn)，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

1 溶液聚合工藝

1.1 技術(shù)狀況

溶液聚合法經(jīng)不斷完善和改進(jìn)已成為工業(yè)生產(chǎn)的主導(dǎo)技術(shù)，約占乙丙橡膠總生產(chǎn)能力的77.6%。

該工藝是在既可以溶解產(chǎn)品、又可以溶解單體和催化劑體系的溶劑中進(jìn)行的均相反應(yīng)，通常以直鏈烷烴如正己烷為溶劑，聚合溫度為 30～50℃，聚合壓力為 0.4～0.8 MPa，反應(yīng)產(chǎn)物中聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為8%～10%。乙丙橡膠溶液聚合工藝技術(shù)成熟，比較先進(jìn)，有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）投資低，工藝最佳化。反應(yīng)器的優(yōu)比設(shè)計(jì)能滿足反應(yīng)物料混合要求，能準(zhǔn)確控制聚合反應(yīng)工藝參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量，聚合物膠液濃度高而循環(huán)溶劑量少，聚合釜體積小但生產(chǎn)強(qiáng)度高，原料和循環(huán)單體不需要精制，催化劑效率高，三廢中釩含量低，生產(chǎn)彈性大。（2）生產(chǎn)操作費(fèi)用低，裝置年操作時(shí)間長，原料和催比劑的消耗低，采用先進(jìn)控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行控制。（3）產(chǎn)品質(zhì)量具有極強(qiáng)的競爭力。產(chǎn)品中催化劑殘?jiān)康?，生產(chǎn)中次品少，產(chǎn)品牌號(hào)切換靈活，切換廢品量少，產(chǎn)品特性能夠按用戶要求進(jìn)行調(diào)整，產(chǎn)品品種多。范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性好，產(chǎn)品規(guī)格指標(biāo)變化幅度窄和產(chǎn)品加工性能優(yōu)異。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

技術(shù)比較成熟，操作穩(wěn)定，是工業(yè)生產(chǎn)乙丙橡膠的主要方法；產(chǎn)品品種較多，質(zhì)量均勻，灰分含量較少，應(yīng)用范圍廣泛，產(chǎn)品電絕緣性能好。但是由于聚合是在溶劑中進(jìn)行，傳質(zhì)傳熱受到限制，聚合物的質(zhì)過分?jǐn)?shù)一般控制在6%～9%，最高僅達(dá)11%～14%，聚合效率低。同時(shí)，由于溶劑需回收精制，生產(chǎn)流程長，設(shè)備多，建設(shè)投資及操作成本較高。

2 懸浮聚合工藝

2.1 技術(shù)狀況

乙丙橡膠懸浮聚合工藝產(chǎn)品種不多，其用途有局限性，主要用作聚烯烴改性。該工藝是根據(jù)丙烯在共聚反應(yīng)中活性較低的原理，將乙烯溶解在液態(tài)丙烯中進(jìn)行共聚合。丙烯既是單體又兼作反應(yīng)介質(zhì)，靠其本身的蒸發(fā)致冷作為控制反應(yīng)溫度，維持反應(yīng)壓力。生成的共聚物不溶于液態(tài)丙烯，而呈懸浮于其中的細(xì)粒淤漿。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

乙丙橡膠懸浮聚合工藝的特點(diǎn)是：聚合產(chǎn)物不溶于反應(yīng)介質(zhì)丙烯，體系粘度較低，提高了轉(zhuǎn)化率，聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)30%～35%，因而其生產(chǎn)能力是溶液法的4～5倍；無溶劑回收精制和凝聚等工序，工藝流程簡化，基建投資少；可生產(chǎn)很高分子量的品種；產(chǎn)品成本比溶液法低。而其不足之處是：由于不用溶劑，從聚合物中脫離殘留催化劑比較困難；產(chǎn)品品種少，質(zhì)量均勻性差，灰分含量較高；聚合物是不溶于液態(tài)丙烯的懸浮粒子，使之保持懸浮狀態(tài)較難，尤其當(dāng)聚合物濃度較高和出現(xiàn)少量凝膠時(shí)，反應(yīng)釜易于掛膠，甚至發(fā)生設(shè)備管道堵塞現(xiàn)象；產(chǎn)品的電絕緣性能較差。

3 氣相聚合工藝

3.1 技術(shù)狀況

乙丙橡膠的氣相聚合工藝是于90年代初宣布?xì)庀喾‥PR中試裝置投入試生產(chǎn)1999年正式投產(chǎn)。氣相聚合工藝，分為聚合、分離凈化和包裝三個(gè)工序。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的乙烯、35.5%的丙烯、4.5%的 ENB 同催化劑、氫氣、氮?dú)夂吞亢谝黄鸺尤肓鞅却卜磻?yīng)器，在50～65℃和絕對(duì)壓力2.07 kPa下進(jìn)行氣相聚合反應(yīng)。乙烯、丙烯和ENB的單程轉(zhuǎn)化率分別為5.2%。0.58%和0.4%。來自反應(yīng)器的未反應(yīng)單體經(jīng)循環(huán)氣壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入循環(huán)氣冷卻器除去反應(yīng)熱，與新鮮原料氣一起循環(huán)回反應(yīng)器。從反應(yīng)器排出的乙丙橡膠粉未經(jīng)脫氣降壓后進(jìn)入凈化塔，用氮?dú)饷摮龤埩魺N類。來自凈化塔頂部的氣體經(jīng)冷凝回收后用泵送回流比床反應(yīng)器。生成的微粒狀產(chǎn)品進(jìn)入包裝工序。

3.2 技術(shù)特點(diǎn)

與前兩種工藝相比，氣相聚合工藝有其突出的優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡短序，而傳統(tǒng)工藝有七道工序；不需要溶劑或稀釋劑；幾乎無三暖排放，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。但其產(chǎn)品通用性較差，這是由于為避免聚合物過粘，采用炭黑作為流態(tài)化助劑的原因。

4 各種生產(chǎn)工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

在生產(chǎn)工藝路線中，溶液聚合工藝成本最高，成本高主要是因?yàn)楣霉こ藤M(fèi)、折舊費(fèi)、固定成本費(fèi)用高。這是由于生產(chǎn)過程中消耗較高的電和蒸汽所致。

懸浮聚合工藝的投資與成本工藝分別相當(dāng)于相同規(guī)模溶液聚合工藝的77%和88%，具有投資少、原料消耗和能耗低、生產(chǎn)成本低、三廢處理費(fèi)用少等特點(diǎn)。

氣相聚合工藝的投資和產(chǎn)品成本最低，分別相當(dāng)于同等規(guī)模溶液聚合工藝的42%和68%。

5 結(jié)論

綜上所述，雖然EPR溶液聚合工藝的投資和成本最高，但其產(chǎn)品綜合性能好，硫化速度快，產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣，是目前國外最廣泛使用的方法。懸浮聚合工藝生產(chǎn)流程短，投資和成本較低，然而產(chǎn)品性能沒有突出優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍較窄，故目前不及溶液聚合工藝使用廣泛。氣相聚合工藝產(chǎn)品中含有大量炭黑，通用性較差，限制了它的使用范圍，但其工藝流程短。

生產(chǎn)高效和清潔的產(chǎn)品，有利于降低生產(chǎn)成本和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，對(duì)長期沿用的溶液聚合工藝具有根本變革性意義，是合成橡膠工業(yè)技術(shù)今后發(fā)展的必然趨勢(shì)，已成為國外大石化公司競相開發(fā)和優(yōu)先發(fā)展的項(xiàng)目。該工藝雖然目前尚有不盡如人意之處，有的公司對(duì)它甚至持謹(jǐn)慎態(tài)度，還不大可能很快取代長期工業(yè)應(yīng)用的溶液聚合技術(shù)，但從長遠(yuǎn)來看，其發(fā)展前景是樂觀的。而且，該技術(shù)正在向聚丁二烯橡膠氣相合成技術(shù)的方向擴(kuò)展，必將對(duì)合成橡膠生產(chǎn)技術(shù)的未來發(fā)展產(chǎn)生重大的導(dǎo)向性作用。

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