丁苯橡膠裝置產(chǎn)品外觀質(zhì)量技術(shù)攻關(guān)

趙志芳，王 宇，周文權(quán)，周在孝，胡 瑋

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丁苯橡膠裝置產(chǎn)品外觀質(zhì)量技術(shù)攻關(guān)

趙志芳，王 宇，周文權(quán)，周在孝，胡 瑋

（中國(guó)石油撫順石化分公司烯烴廠，遼寧 撫順 113004）

隨著丁苯橡膠行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品質(zhì)量尤為重要。丁苯橡膠產(chǎn)品不僅局限于汽車(chē)輪胎行業(yè)，已深入日用制品業(yè)，所以用戶對(duì)產(chǎn)品外觀要求更加嚴(yán)格。就產(chǎn)品色差、硬塊等外觀改進(jìn)成果從技術(shù)角度進(jìn)行闡述總結(jié)。

質(zhì)量；色差；硬塊；黑點(diǎn)；濕斑；技術(shù)攻關(guān)

中油撫順石化丁苯橡膠裝置2012年6月投產(chǎn)，是撫順公司首套橡膠裝置，采用低溫乳液聚合丁苯橡膠專(zhuān)有技術(shù)[1-3]，根據(jù)市場(chǎng)需求現(xiàn)生產(chǎn)兩個(gè)牌號(hào)丁苯橡膠SBR1500E（墨綠色膠塊）, SBR1502（淺黃色膠塊）。裝置在開(kāi)工初期，由于經(jīng)驗(yàn)不足，產(chǎn)品外觀質(zhì)量出現(xiàn)色差、硬塊、黑點(diǎn)、濕斑等問(wèn)題，下游市場(chǎng)用戶提出反饋，為提升質(zhì)量，裝置成立技術(shù)攻關(guān)組并開(kāi)展工作，取得了預(yù)期效果，本文就技術(shù)攻關(guān)和改進(jìn)措施予以總結(jié)。

1 存在問(wèn)題及影響

1.1 色差

色差出現(xiàn)在SBR1500E產(chǎn)品中，該牌號(hào)橡膠在膠塊成型前加入防老劑（深黑色）2.9 kg/t橡膠，防老劑的加入主要提升橡膠產(chǎn)品的抗老化性能[1]。產(chǎn)品膠塊顏色正常為墨綠色，但在開(kāi)車(chē)初期出現(xiàn)同一批次產(chǎn)品中，有淺綠色、深綠色，同一膠塊中，也存在深淺不一致的問(wèn)題。這給下游用戶對(duì)產(chǎn)品外觀顏色產(chǎn)生誤判，直接影響市場(chǎng)銷(xiāo)售。圖1為SBR1500E色差膠塊實(shí)物照片。

圖1 色差

1.2 硬塊

硬塊問(wèn)題同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)牌號(hào)的橡膠產(chǎn)品中，是膠塊樣品中夾雜的一些類(lèi)似水垢硫酸鹽類(lèi)硬塊物質(zhì)，這些硬塊在橡膠后加工過(guò)程中不熔，會(huì)影響后序產(chǎn)品的質(zhì)量[1,2]。圖2為實(shí)物圖片。

圖2 硬塊

1.3 黑點(diǎn)

黑點(diǎn)問(wèn)題主要是存在于SBR1502膠塊中，由于該牌號(hào)橡膠產(chǎn)品外觀顏色為淺黃色，部分膠塊表面明顯有類(lèi)似于油斑或炭黑的黑色雜質(zhì)。給下游用戶帶來(lái)不便。圖3為實(shí)物圖片。

圖3 黑點(diǎn)

1.4 濕斑

濕斑主要存在于SBR1502中，是橡膠中高水分含量造成的局部斑點(diǎn)。濕斑在塑煉時(shí)往往阻礙破膠，在混煉時(shí)不像干橡膠那樣容易吸納碳黑，會(huì)影響后加工的性能[1,2]。圖4為實(shí)物圖片。

圖4 濕斑

2 影響橡膠產(chǎn)品質(zhì)量原因分析

2.1 色差產(chǎn)生原因

SBR1500E所用防老劑顏色為深黑色，防老劑加入量的不均一是造成SBR1500E色差的主要原因。原始設(shè)計(jì)防老劑加料泵量程大27.5 m3/h,配套物料管線管徑粗DN75mm，及原流量表為楔式流量計(jì)量程0~45 m3/h[3]，與防老劑每批摻混實(shí)際加入量0.5 m3不匹配。造成摻混加料過(guò)程中加料時(shí)間太快約1 min完成，且原計(jì)量楔式流量計(jì)偏差大不能準(zhǔn)確計(jì)量，即每批摻混防老劑的加入量不統(tǒng)一，直接影響線上成品膠塊的顏色偏差。

2.2 硬塊形成原因

硬塊經(jīng)分析化驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)主要成分是硫酸鹽。形成原因是由于凝聚系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中需要加入大量的工業(yè)水來(lái)補(bǔ)充更新母液、淡乳清及洗滌水，而反應(yīng)初載體乳化劑主要成分也是水[1]。凝聚系統(tǒng)中的硫酸與膠乳水中的鉀、鈉、鈣、鎂離子反應(yīng)形成硫酸鹽后在風(fēng)送過(guò)程中經(jīng)熱風(fēng)和膠粒換熱交換后部分水分子蒸發(fā)在風(fēng)送管道壁上逐漸形成水垢掉在膠粒中所致[1,3]。

注解：2RCOOMe+H2SO4→2RCOOH+Me2SO4[2]

RCOOMe代表乳化劑皂類(lèi)

Me代表K或Na

RCOOH反應(yīng)生成的有機(jī)酸

Me2SO4就是結(jié)垢的主要成分

2.3 黑點(diǎn)形成分析

黑點(diǎn)的主要成分是有機(jī)物的焦油或黑炭，由于從投料開(kāi)車(chē)到現(xiàn)在干燥箱頂部未能每次都徹底清理干凈，經(jīng)日積月累后集聚在干燥箱頂部的苯乙烯有機(jī)物由于長(zhǎng)時(shí)間高溫作用后變質(zhì)反應(yīng)后形成類(lèi)似焦油或黑炭的物質(zhì)在生產(chǎn)中部分脫落灑落在膠塊中，另一方面是凝聚槽、轉(zhuǎn)化槽、洗滌槽等在正常生產(chǎn)時(shí)周邊積累的部分顏色變異老膠由于設(shè)備震動(dòng)等原因掉落在膠粒中所致。

2.4 濕斑產(chǎn)生原因

濕斑形成的主要原因是后處理凝聚時(shí)間相對(duì)較短進(jìn)料量高的時(shí)候存在包漿現(xiàn)象，另外脫水機(jī)錐孔開(kāi)度較大及干燥箱溫度相對(duì)較低，造成膠粒含水量相對(duì)大，反應(yīng)在膠塊中會(huì)有部分膠塊存在濕斑現(xiàn)象。

3 技術(shù)攻關(guān)措施及效果

3.1 防老劑加料改造

為保證防老劑加入均勻解決“色差”問(wèn)題，污染型防老劑加料泵出口技術(shù)改造增加一條DN50回流線，投用后防老劑的加料時(shí)間由1~ 2 min延長(zhǎng)到4~10 min，另外在加料過(guò)程中以流量表和罐液位相互校對(duì)的辦法進(jìn)行添加，保證加料量的均一，加料效果相對(duì)改造前更加準(zhǔn)確。但由于流量表、機(jī)泵、管線選型都比較大，仍存在加料量小幅波動(dòng)的問(wèn)題，針對(duì)此情況，將原楔式流量計(jì)更換成一臺(tái)小流量質(zhì)量流量計(jì)，整改措施實(shí)施后從而徹底解決加料不準(zhǔn)的問(wèn)題，成品膠塊色差問(wèn)題徹底解決，顏色均一，效果顯著。

3.2 硬塊工藝條件調(diào)整

“硬塊”問(wèn)題，根據(jù)分析化驗(yàn)結(jié)果，硬物為硫酸鹽類(lèi)物質(zhì)，規(guī)定從提高凝聚PH值減少硫酸使用量的、增加洗滌水用量、等幾方面開(kāi)展工作，硫酸鹽類(lèi)物質(zhì)大幅減少，風(fēng)送管道水垢基本沒(méi)有，“硬塊”問(wèn)題得到有效改善。

3.2.1 水質(zhì)改造

脫鹽水及助劑用水改造，將后部生產(chǎn)原先用工業(yè)水改為脫鹽水；定期到鉀皂廠和鈉皂廠檢查生產(chǎn)用水情況，并取樣回廠分析，確保使用去離子水（表1）。

表1 K皂、Na皂廠水質(zhì)數(shù)據(jù)

3.2.2 提高凝聚pH值

后處理凝聚pH值由原先2.2～2.8提高到3.0～3.5。一方面通過(guò)減緩凝聚速度來(lái)避免出現(xiàn)因凝聚不均勻、不充分造成凝聚后的橡膠變硬，脫水干燥效果差的問(wèn)題；另一方面，通過(guò)減少硫酸加入量可以降低母液、淡乳清中的硫酸鹽含量，減小風(fēng)送管道結(jié)垢的可能。

3.2.3 提高洗滌水用量

根據(jù)母液和淡乳清的含鹽量，以及風(fēng)送管道的結(jié)垢情況，適當(dāng)提高后處理SBR1500E生產(chǎn)線洗滌水的用量，[1]脫鹽水有原來(lái)2 t/h調(diào)整到5 t/h，改善膠粒的洗滌效果。

3.2.4 控制脫水機(jī)錐孔開(kāi)度

脫水機(jī)錐孔開(kāi)度由原來(lái)的30~33調(diào)整到24~26，規(guī)定不同生產(chǎn)負(fù)荷下脫水機(jī)錐孔開(kāi)度的調(diào)整指標(biāo)，同時(shí)工藝技術(shù)人員和崗位操作人員加強(qiáng)對(duì)脫水機(jī)出料口膠粒含水量的檢查，避免出現(xiàn)因擠壓脫水深度不夠造成水分在風(fēng)送管道內(nèi)積存結(jié)垢，以及因膠粒含水率過(guò)高造成干燥不完全、產(chǎn)品出現(xiàn)濕斑的情況。[2]對(duì)于位移傳感器故障的脫水機(jī)，由技術(shù)人員和廠家共同調(diào)整到一定開(kāi)度后，對(duì)班組調(diào)整限制規(guī)定，特殊情況必須調(diào)整的由廠家人員調(diào)整，班組做好調(diào)整記錄。通過(guò)減小脫水機(jī)椎孔開(kāi)度的方法，有效減少膠粒含水率。

3.2.5 降低鼓風(fēng)機(jī)溫度

逐步降低風(fēng)送系統(tǒng)鼓風(fēng)溫度從原70～80 ℃至45~55 ℃。通過(guò)縮小風(fēng)與膠粒的溫差，最大程度地減少風(fēng)送過(guò)程中的水分的夾帶與蒸發(fā)，以及水分蒸發(fā)造成的鹽類(lèi)物質(zhì)析出形成水垢。從根本上消除了鹽類(lèi)物質(zhì)形成水垢的可能。圖5是工藝條件調(diào)整前后二線1500E運(yùn)行20 d后，風(fēng)送管線打開(kāi)后的效果對(duì)比。

(b)風(fēng)送管線調(diào)整后

圖5 風(fēng)送管線結(jié)垢現(xiàn)象對(duì)比

Fig.5 Compare breeze pipeline fouling

3.3 膠塊入庫(kù)及清膠周期管理

解決“黑點(diǎn)”問(wèn)題主要從干燥箱、凝聚槽、洗滌槽及轉(zhuǎn)化槽的清理周期和清理程度和成品膠入庫(kù)前檢查管理兩方面入手。

縮短清膠周期，保證清膠質(zhì)量；規(guī)定將清膠頻次改為每周1次小清膠，兩周1次大清膠。每次清膠都必須嚴(yán)格執(zhí)行清膠方案，將風(fēng)送管道內(nèi)的異物、凝聚槽、轉(zhuǎn)化槽、洗滌槽、干燥箱鏈板與邊緣擋板之間的老膠和黑膠清理干凈。大清膠時(shí)還應(yīng)用鏟子將干燥箱箱體內(nèi)壁及頂部的焦油、積碳類(lèi)物質(zhì)清理干凈。以免這些雜質(zhì)混入膠粒中造成產(chǎn)品外觀異常。目前每次清膠時(shí)都對(duì)干燥箱內(nèi)部進(jìn)行全面清理，基本杜絕膠內(nèi)有黑點(diǎn)的問(wèn)題。

加強(qiáng)包裝線外觀管理力度，確保外觀質(zhì)量不合格的膠塊不進(jìn)入庫(kù)房。

3.4 干燥箱工藝條件調(diào)整

“濕斑”問(wèn)題，提高干燥溫度后問(wèn)題有所改善，在包裝線上已看不出有濕斑現(xiàn)象。

由于干燥箱是分區(qū)控制，在干燥過(guò)程即保證干燥溫度也要保證膠粒在干燥箱鏈板上的干燥時(shí)間。[1]提高干燥箱各區(qū)溫度的控制范圍，和對(duì)應(yīng)干燥時(shí)間保證膠粒的干燥效果。具體溫度控制要求：隨膠乳進(jìn)料量的不同，規(guī)定了干燥箱各區(qū)溫度。

膠乳進(jìn)料大于30 m3/h時(shí)，無(wú)特殊情況干燥箱按以下溫度控制：一區(qū)(91±1)℃、二區(qū)(93±1)℃、三區(qū)(93±1)℃、四區(qū)(93±1)℃、五區(qū)(90±1)℃；

膠乳進(jìn)料在25~29 m3/h時(shí)，無(wú)特殊情況干燥箱按以下溫度控制：一區(qū)(90±1)℃、二區(qū)(92±1)℃、三區(qū)(92±1)℃、四區(qū)(92±1)℃、五區(qū)(88±1)℃；[3]

操作人員密切關(guān)注揮發(fā)份指標(biāo)，揮發(fā)份高于0.4%，可在以上溫度的基礎(chǔ)上根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況繼續(xù)提高干燥箱溫度，各區(qū)溫度最高不得超過(guò)98 ℃。

4 結(jié) 論

本文對(duì)丁苯橡膠裝置運(yùn)行期間出現(xiàn)的四個(gè)代表性質(zhì)量問(wèn)題，即色差、硬塊、黑點(diǎn)、濕斑問(wèn)題進(jìn)行了外觀技術(shù)攻關(guān)和分析總結(jié)，從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面找出以上問(wèn)題出現(xiàn)的原因以及相應(yīng)的攻關(guān)措施，并取得了顯著效果，為優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量提高撫順丁苯橡膠市場(chǎng)認(rèn)可度積累了經(jīng)驗(yàn)。

當(dāng)然，影響裝置產(chǎn)品質(zhì)量的因素與平常規(guī)范的日常操作、嚴(yán)格的生產(chǎn)管理、不斷的技術(shù)總結(jié)是分不開(kāi)的；對(duì)于本裝置系統(tǒng)質(zhì)量管理、關(guān)鍵工藝條件、設(shè)備維護(hù)清理的管理控制等因素還有待進(jìn)一步提高和優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 朱敏. 橡膠化學(xué)與物理[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1984．

［2］ 曹湘洪，主編. 乳液聚合丁苯橡膠[M]. 北京：中國(guó)石化出版社，2011．

［3］ 合成橡膠生產(chǎn)[R]. 中國(guó)石油撫順石化公司培訓(xùn)課程．

Technical Problems of Improving Product Appearance Quality of Styrene Butadiene Rubber

，，，，

（Petrochina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113004，China）

Due to the overcapacity of styrene butadiene rubber industry, market competition is increasingly fierce, so product quality is particularly important. Styrene butadiene rubber products not only are used in the automobile tire industry, but also are used in daily use products industry, so users have more stringent requirements on the product appearance. In this paper, some technologies to improve the product appearance quality were discussed.

quality; color; lumps; black spots; wet spots; technology research

TQ 330

A

1671-0460（2016）09-2144-03

2016-03-20

趙志芳（1982-），男，遼寧撫順人，工程師，2010 年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)，研究方向：從事丁苯橡膠生產(chǎn)工作。E-mail：zzf.fssh@petrochina.com.cn。