羧基丁苯膠乳生產(chǎn)裝置技術(shù)改造方案的探討

樓　松，江森明，童曉琪

（杭州杭氧化醫(yī)工程有限公司，杭州　310007）

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羧基丁苯膠乳生產(chǎn)裝置技術(shù)改造方案的探討

樓松，江森明，童曉琪

（杭州杭氧化醫(yī)工程有限公司，杭州310007）

摘要：將羧基丁苯膠乳生產(chǎn)工藝技術(shù)提升與安全自動化改造相結(jié)合，通過采用集散控制系統(tǒng)、控制備料加料方式、精準(zhǔn)控制反應(yīng)參數(shù)等手段，不僅降低了勞動強(qiáng)度，降低了原材料消耗，還達(dá)到了安全生產(chǎn)的目的。

關(guān)鍵詞：羧基丁苯膠乳；聚合反應(yīng)；自動化改造

丁苯膠乳（st yrene-but adi ene l at ex；SBR l at ex）是一種丁二烯與苯乙烯經(jīng)乳液聚合而成的合成膠乳[1]，廣泛應(yīng)用于制造乳膠漆、海綿橡膠，也用于造紙工業(yè)、紡織工業(yè)的浸漬材料。羧基丁苯膠乳的生產(chǎn)過程中涉及到多種易燃易爆危險(xiǎn)化學(xué)品的使用。目前部分羧基丁苯膠乳生產(chǎn)裝置存在使用年限長、人工計(jì)量、手動控制可靠性差、勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)事故多發(fā)等問題，在生產(chǎn)過程中存在重大安全隱患。根據(jù)《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄的通知》（國家安全生產(chǎn)監(jiān)管總局安監(jiān)總管三〔2009〕116號[2]，以下簡稱“116號文”）的規(guī)定，這些裝置生產(chǎn)過程中涉及的聚合反應(yīng)為重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝。我們根據(jù)相關(guān)文件要求，通過對羧基丁苯膠乳生產(chǎn)裝置進(jìn)行安全自動化改造，提升了該工藝技術(shù)和安全性。

1　現(xiàn)有羧基丁苯膠乳生產(chǎn)裝置的概況

1.1工藝技術(shù)

對羧基丁苯膠乳生產(chǎn)流程的分析可知，企業(yè)采用的生產(chǎn)工藝路線總體上是將丁二烯、苯乙烯、丙烯酸類和其他原輔材料按照技術(shù)要求加入到反應(yīng)釜內(nèi)，在一定的溫度壓力下進(jìn)行聚合反應(yīng)得到成品。

1.2工藝流程

1.2.1羧基丁苯膠乳主要化學(xué)反應(yīng)式

1.2.2主要原料的理化性能和火險(xiǎn)分類

該裝置涉及的主要原料的理化性能、火災(zāi)危險(xiǎn)性以及有關(guān)毒性指標(biāo)和火險(xiǎn)分類見表1。

表1　主要原料的理化性能和火險(xiǎn)分類

1.2.3工藝流程簡圖和物料平衡表

現(xiàn)以某企業(yè)年產(chǎn)3萬t羧基丁苯膠乳生產(chǎn)裝置（25 m3反應(yīng)釜生產(chǎn)線2條）為例，說明其工藝過程如圖1。

圖1　工藝流程框圖

羧基丁苯膠乳25 m3反應(yīng)釜物料平衡表詳見表2。

表2　羧基丁苯膠乳物料平衡表(25 m3反應(yīng)釜)

表3　羧基丁苯膠乳裝置聚合工藝自動化改造內(nèi)容

1.2.4工藝的危險(xiǎn)有害因素

該裝置生產(chǎn)過程中的聚合反應(yīng)為放熱反應(yīng)。工藝的主要危險(xiǎn)、有害因素為火災(zāi)、爆炸和中毒窒息。根據(jù)《關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品名錄的通知》（安監(jiān)總管三[2011]95號）的規(guī)定，本工藝原料中涉及的1,3-丁二烯、苯乙烯、丙烯酸為首批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品。根據(jù)“116號文”，該聚合反應(yīng)為重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝，需要安裝自動化安全控制系統(tǒng)。原有裝置采用人工手動控制，現(xiàn)場僅設(shè)置安全閥和可燃?xì)怏w報(bào)警器，存在生產(chǎn)安全隱患。

2　技術(shù)改造方案

通過工藝考察，并多次與生產(chǎn)單位協(xié)商，本項(xiàng)目采用集散控制系統(tǒng)（DCS）來實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)裝置、儲罐等的自動化控制和聚合反應(yīng)的安全聯(lián)鎖功能。DCS基本組成包括工程師站（ES）、操作站（OS）、控制站（FCS）和通訊網(wǎng)絡(luò)。

本項(xiàng)目處于爆炸危險(xiǎn)場所，測量儀表采用本安型，并采用隔離式安全柵。考慮設(shè)備可靠性和廠區(qū)已有氣源，最終元件采用氣動控制閥。本項(xiàng)目氣動控制閥采用彈簧復(fù)位式單作用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電磁閥采用24VDC長期勵磁型，電磁閥電源由安全儀表系統(tǒng)提供。

2.1聚合裝置工藝改造內(nèi)容

為了提高裝置自動化控制水平，結(jié)合“116號文”等相關(guān)文件對聚合工藝安全要求，本項(xiàng)目對其裝置進(jìn)行改造如表3。

裝置整改后聚合反應(yīng)帶控制點(diǎn)工藝流程圖，如圖2。

圖2　聚合反應(yīng)控制點(diǎn)工藝流程圖

2.2完善工藝生產(chǎn)控制要求

本次自動化改造，除考慮聚合反應(yīng)安全性外，還充分考慮精確控制對全生產(chǎn)過程中的重要作用，降低勞動強(qiáng)度。采取的控制方案有：

（1）丁二烯、苯乙烯儲罐液位（充裝系數(shù)0.85）上位機(jī)（DCS）顯示，超高報(bào)警自動停止進(jìn)料泵，關(guān)閉相應(yīng)的進(jìn)料閥。丁二烯總儲罐壓力超高（0.7 M Pa）報(bào)警。

（2）丙烯酸高位槽液位超高報(bào)警停泵功能。

（3）反應(yīng)釜內(nèi)自動加水功能。

（4）反應(yīng)釜開始升溫自動控制功能。

（5）反應(yīng)釜保溫時間自動提醒功能。

（6）反應(yīng)釜、引發(fā)劑、水相罐、脫氣釜的攪拌器的啟動/停止的手動/自動控制，上位機(jī)(DCS)上顯示攪拌器的運(yùn)行狀態(tài)。

（7）脫氣釜內(nèi)堿液和消泡劑自動進(jìn)料功能。

3　小結(jié)

羧基丁苯膠乳裝置經(jīng)技術(shù)改造后，符合了“116號文”等相關(guān)文件對聚合工藝安全自動化的要求；通過控制備料加料方式，精準(zhǔn)控制反應(yīng)參數(shù)等手段，主要原料消耗有了5%左右的下降，固態(tài)過聚物（固廢）減少40%，產(chǎn)品的質(zhì)量得到明顯提高；通過裝置自動化，操作人員的勞動強(qiáng)度得到降低，每班可減少操作人員1名；降低生產(chǎn)事故的發(fā)生概率。該裝置技術(shù)改造得到了當(dāng)?shù)匕踩a(chǎn)管理部門專家和企業(yè)的一致好評。

參考文獻(xiàn)

[1]王箴.《化工辭典》[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1968：32.

[2]《關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄的通知》[S].國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局安監(jiān)總管三〔2009〕116號：31.

doi：10．13752／j．issn．1007－2217．2016．02．009

收稿日期：2016－03－29