淺析順丁橡膠揮發(fā)份影響因素及對策

姜 云

（巴陵石化 合成橡膠事業(yè)部， 湖南 岳陽 414014）

淺析順丁橡膠揮發(fā)份影響因素及對策

姜 云

（巴陵石化 合成橡膠事業(yè)部， 湖南 岳陽 414014）

分析了影響順丁橡膠生產過程揮發(fā)份控制的主要因素， 采取了工藝優(yōu)化、后處理設備改造等措施加強揮發(fā)份控制， 取得了明顯的效果， 產品揮發(fā)份優(yōu)級品率最高單月達100%.

順丁橡膠； 揮發(fā)份； 影響因素

順丁橡膠是順式1，4-聚丁二烯橡膠的簡稱. 以1，3-丁二烯為單體， 在環(huán)烷酸鎳、三異丁基鋁和三氟化硼乙硼乙醚絡合物等催化劑的作用下， 于溶劑油中反應生成順式1，4-聚丁二烯橡膠， 即順丁橡膠. 順丁橡膠因具有較高的回彈性、優(yōu)異的耐低溫性、良好的耐磨性和共混加工性能， 被廣泛用于制造輪胎胎面、各種膠管、膠帶、密封圈、鞋底及其它橡膠制品. 巴陵石化順丁橡膠生產裝置于1979年月12月建成投產， 2010年實際產能達4萬噸/年. 2010年開始， 裝置進行了擴能改造， 2012年改造完成后生產能力達6萬噸/年. 但新裝置投用后， 揮發(fā)份控制情況不佳， 影響了產品質量及經濟效益.

1　順丁橡膠揮發(fā)份控制現狀

揮發(fā)份是順丁橡膠的主要質量指標之一， 是指順丁橡膠生膠中水分和其他揮發(fā)性物質的質量百分含量. 國家標準GB/T8659—2001中， 順丁橡膠優(yōu)級品揮發(fā)份指標為≤0.50% . 巴陵石化6萬噸/年順丁橡膠裝置自投產來， 揮發(fā)份合格率持續(xù)偏低， 很大程度上影響了成品膠的優(yōu)級品率， 成為了制約產品質量的瓶頸. 揮發(fā)分控制情況見表1.

表1　順丁橡膠新裝置揮發(fā)份

2　順丁橡膠揮發(fā)份影響因素分析

順丁橡膠生產過程： 采用鎳、鋁、硼三元催化體系， 將回收精制好的丁二烯和溶劑油預先混合， 形成一定濃度的丁二烯溶劑油溶液， 然后經多釜配位陰離子溶液連續(xù)聚合形成膠液， 送膠液罐暫時存放. 必要的情況下， 將一段時間內生產的膠液進行混配攪拌， 待混合為合格的膠液后， 送凝聚釜， 利用水析法凝聚成膠粒， 通過泵與水一起送后處理， 經洗膠、擠壓脫水、膨脹干燥和壓塊成型包裝出廠. 主要生產單元有：配制計量單元、聚合單元、溶劑回收單元、凝聚單元、后處理單元. 在實際生產中， 每個生產工序都可能影響順丁橡膠揮發(fā)份， 但凝聚單元溶劑脫除及后處理生產部分的影響最為直接［1］. 下面就凝聚、后處理工序對橡膠揮發(fā)份的影響進行探討.

2.1凝聚單元對橡膠揮發(fā)份的影響

凝聚工藝流程： 來自膠液罐的膠液通過靜態(tài)混合器用熱水充分混合后進入凝聚釜， 在熱水、水蒸汽和機械攪拌的共同作用下， 使膠液在水中破碎成為一個個膠粒. 膠液中的溶劑和未反應的丁二烯在蒸汽汽提作用下從釜頂經冷凝器冷凝后分離出來， 凝聚好的膠粒經后處理干燥成型.

凝聚效果的好壞和膠粒的粒徑直接影響到后處理橡膠的揮發(fā)份［2］. 膠粒粒徑太大， 溶劑被包裹在膠粒中不易被分離出來， 凝聚效果變差. 在后處理干燥時， 膠粒中揮發(fā)性物質含量大， 揮發(fā)份就較高. 若膠料粒徑太小， 則易造成擠壓機、膨脹干燥機（以下簡稱兩機）底篩堵塞. 底篩是兩機脫水的第一道關鍵環(huán)節(jié)，底篩堵塞會直接造成兩機脫水效果變差. 因而膠粒過小也不利揮發(fā)份的脫除.

凝聚效果好、溶劑脫除充分及大小合適的膠粒粒徑， 是保證后處理單元干燥效果良好、揮發(fā)份低的前提.

2.2后處理單元對揮發(fā)份的影響

后處理單元的任務就是洗去從凝聚單元送來的膠粒表面雜質， 脫除膠中揮發(fā)份（水和微量溶劑油）后，送往壓塊包裝崗位. 因而后處理對揮發(fā)份的影響是最直接的.

后處理單元包括洗膠、擠壓脫水、膨脹干燥、壓塊成型和包裝， 中心環(huán)節(jié)是擠壓脫水和膨脹干燥.

新裝置后處理單元開車后， 檢測擠壓機出口膠粒含水量為15%～18%， 明顯高于老裝置擠壓機出口膠粒含水量8%～12%. 擠壓機出口膠粒含水量高還造成膨脹干燥機負荷加大， 吃料困難， 生產過程中后處理膨脹干燥機頻繁出現下料斗堵料、返料現象， 造成長時間非計劃停車. 膨脹干燥機干燥效果不佳， 出口膠粒揮發(fā)份偏高， 基本在3%以上， 高于老裝置膨脹干燥機出口膠粒2%的含水量.

3　加強揮發(fā)份控制的主要措施

3.1優(yōu)化凝聚崗位分散劑添加

凝聚崗位分散劑的加入一方面能使凝聚崗位膠粒分散均勻， 控制膠粒粒徑在合適大小， 使得膠粒凝聚效果變好； 同時能顯著增強膠料在膨脹干燥機中的擠壓摩擦強度， 增強閃蒸效果， 對揮發(fā)份控制非常有效. 但用量過多會導致干燥機電流超標. 生產過程中， 電流超40A時極易造成塑化起火現象.

我們通過分散劑添加試驗來探索分散劑的合適的加入量. 原來的生產過程中， 分散劑為直接加入， 濃度過高， 加入量不易控制， 極易因加入過量發(fā)生塑化. 現對分散劑進行配置， 降低濃度至10%， 方便精確控制. 分散劑添加試驗統(tǒng)計數據見表2， 與膠粒粒徑、電流、揮發(fā)份的關系如圖1所示.

表2　分散劑添加試驗數據

圖1　分散劑添加與膠粒粒徑、電流、揮發(fā)份的關系圖

試驗發(fā)現， 計量泵沖程越大即分散劑加入量越大， 電流越高， 膠粒粒徑越小， 膨脹干燥機出口膠料揮發(fā)份則越低. 分散劑加入量控制在計量泵沖程40%左右， 后處理干燥機電流達到28～30A， 膨脹干燥機出口揮發(fā)份降至1.5%. 當分散劑加入量在為計量泵沖程60%時， 膨脹干燥機電流達38A， 發(fā)生塑化. 為了兼顧安全生產， 應將分散劑加入量控制在計量泵沖程40%左右.

3.2增強后處理兩機脫水效果

3.2.1優(yōu)化擠壓機?？捉M合

從凝聚過來的膠粒經洗膠罐、振動篩脫水后進入擠壓脫水機， 通過擠壓脫水后， 出來的膠粒水份工藝指標要求達8～12%. 降低?？卓讖娇商岣邤D壓機壓力， 進而增強擠壓脫水效果. 對擠壓機模板上不同孔徑的?？讓D壓機壓力及膠粒含水量的影響進行試驗， 數據見表3， 數據關系如圖2所示.

表3　擠壓機?？自囼灁祿?/p>

圖2　擠壓機?？自囼灁祿D

由圖2可以看出， 模板?？卓讖皆叫?， 擠壓機壓力與電流越高， 出口膠料含水量越低. 當孔徑為Φ12時， 擠壓機出口膠料含水量已降至12%左右， 達到工藝要求. 繼續(xù)縮小模孔， 則擠壓機負荷加大， 電流偏向工藝指標上限. 同時， 擠壓機出口膠料揮發(fā)份過低， 容易造成膠料在膨脹干燥機內發(fā)生塑化.

因此， 我們將擠壓機模板?？子搔?6改為Φ12， 開孔率由4.56%減為2.56%， 模孔數量20個. 再次開車后， 擠壓機壓力由0～0.01MPa增強至0.06～0.08 MPa. 擠壓機脫水效果增強， 出膠含水量由15%～18%下降到10%～12%. 達到了工藝指標目標.

3.2.2膨脹干燥機改造

膨脹干燥機工作原理： 經擠壓脫水的膠粒進入膨脹干燥機， 受螺套和剪切螺釘擠壓、摩擦生熱， 通過夾套低壓蒸汽加熱， 獲得高溫、高壓， 當過熱狀態(tài)的水和處于高溫、高壓狀態(tài)的物料被擠出摸頭噴入干燥箱時， 壓力突然降至常壓， 膠料中過熱狀態(tài)的水立即汽化， 從膠料中逸出， 達到干燥的目的. 機頭壓力不夠、擠壓摩擦不足（電流低）會導致干燥效果差.

為加強干燥效果， 我們對膨脹干燥機進行了改造， 主要采取了以下措施：

（1） 膨脹干燥機結構改造

在進入壓縮段前端制作剪切螺釘孔， 安裝剪切螺栓； 對膨脹干燥機螺套重新加工， 改變鏍套角度； 將第2、4、6、8、10、12節(jié)螺套的螺槽反向開槽.

（2） 改變模板模孔組合

將模板模頭由2×Φ5的?？赘脑鞛?×Φ2.5， ?？?4個， 模板開孔率由5.10%降至1.88%.

圖3　膨脹干燥機模板?？赘脑烨昂髮Ρ?/p>

4　改造效果

對改造后揮發(fā)份優(yōu)級品率進行匯總統(tǒng)計， 統(tǒng)計結果見表4.

表4　順丁橡膠揮發(fā)分優(yōu)級品率

由表4可以看出， 采取工藝優(yōu)化及設備改造措施后， 揮發(fā)份優(yōu)級品率開始有明顯提高， 最高達100%.

5　結論

通過對順丁橡膠揮發(fā)份的影響因素分析， 發(fā)現聚合、凝聚、后處理工序都會影響揮發(fā)份的控制. 聚合工序膠液門尼合格率越高， 揮發(fā)分控制越好； 凝聚崗位適當的分散劑添加量對揮發(fā)份控制有良好效果； 通過設備改造提高了后處理兩機（擠壓機、膨脹干燥機）脫水效果， 揮發(fā)份優(yōu)級品率得到有效提升， 最高揮發(fā)份優(yōu)級品率達100%.

［1］ 劉連海， 葉茂新. 關于順丁橡膠揮發(fā)份問題的探討［J］. 高橋石化， 2002， （3）： 11

［2］ 岳 宇. 后處理生產對順丁橡膠質量影響的分析［J］. 廣州化工， 2011， 39（16）： 164～165

Analysis of Polybutadiene Rubber Volatile Influence Factors and Countermeasures

JIANG Yun
（Baling Petrochemical Synthetic Rubber Division， Yueyang 414014， China）

We analyze the influence of butadiene rubber production process of volatiles control factors， take the process optimization， equipment reconstruction and other measures to strengthen the control of volatile， achieved significant results and volatile top-grade product rate of the highest single Yueda is 100%.

butadiene rubber； volatiles； influencing factors

TQ333.2

A

1672-5298（2016）03-0048-04

2016-07-12

姜 云（1980- ）， 女， 江蘇泰州人， 巴陵石化合成橡膠事業(yè)部工程師. 主要研究方向： 順丁橡膠生產管理