【文章內(nèi)容簡介】 指出 ESBR1500,1712 對不同用戶需求的適應(yīng)性很強(qiáng) [2]。 SSBR是一種相對 ESBR 的高性能合成 橡膠，它不能等同于 ESBR，也不能完全取代 ESBR，二者比例的調(diào)整有一個(gè)漸進(jìn)的發(fā)展過程。開發(fā) SSBR 要在確保其綜合質(zhì)量優(yōu)良的基礎(chǔ)上，將目標(biāo)集中在節(jié)能型品種。雖然丁苯橡膠市場已經(jīng)成熟，但乳液丁苯橡膠與溶液丁苯橡膠之間的競爭正在增加。溶液丁苯橡膠在加工上存在的問題已通過生產(chǎn)特制聚mCH2=CHCH=CH2+ n CH=CH2 [CH— CH2]n[CH2CH=CHCH2]m 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 3 合物 (tailoring)而得到克服。目前存在的主要問題是價(jià)格較高，各生產(chǎn)者所生產(chǎn)的產(chǎn)品之間沒有很好的互換性。對于高性能輪胎，沒有任何其它橡膠能夠代替溶液丁苯橡膠，當(dāng)然乳液丁苯橡膠也是不能滿足要求的。因此盡管溶液丁苯橡膠成本比乳液丁苯橡 膠約高出 17%，但輪胎生產(chǎn)者使用溶液丁苯橡膠的趨勢已開始越來越明顯，但是由于我國的現(xiàn)狀的限制，所以我國大多數(shù)還是選用乳液丁苯橡膠。 目前國內(nèi) 4 套乳聚丁苯橡膠裝置主要技術(shù)來源于日本 JSR、 ZEON 和臺灣合成橡膠公司。工藝技術(shù)路線基本一致，都是低溫乳液聚合技術(shù)，只是在工藝流程和聚合配方上有差別，技術(shù)本質(zhì)上無差別。對于聚合生產(chǎn)工藝而言， JSR 從工藝流程上要好于ZEON，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于 ZEON，緩沖能力較強(qiáng)；不足之處是 JSR 聚合轉(zhuǎn)化率為 62%，而 ZEON 為 70%[15]。 吉林石化公司丁苯橡膠裝置 A、 B 兩條生產(chǎn)線原設(shè) 計(jì)雙線各八臺釜，五臺置換塔，聚合釜容積為 30 3m /臺，聚合物料從一釜進(jìn)入，依次通過串聯(lián)的八臺釜，在 5℃的溫度下，反應(yīng) 810 小時(shí)，聚合轉(zhuǎn)化率為 60%，生產(chǎn)能力每條線為 115t/d；經(jīng)過幾次技術(shù)改造，雙線各拆除兩臺置換塔，增加一臺聚合釜，變?yōu)榫鸥磻?yīng)，聚合轉(zhuǎn)化率由 60%提至 62%，裝置生產(chǎn)能力由 115t/d 提高到 145t/d[3]。 蘭州石化公司橡膠廠丁苯橡膠以氯化鉀為電解質(zhì)（ PH 緩沖溶液）、過氧化氫二異丙苯為氧化劑、以叔十二碳硫醇為調(diào)節(jié)劑，借液氨冷卻，在 58℃ 下，丁二烯和苯乙烯在聚合釜中進(jìn)行聚合反應(yīng)，待末釜單體轉(zhuǎn)化率達(dá) 6468%時(shí)，用終止劑終止聚合反應(yīng)，單體回收采用水環(huán)式壓縮機(jī)，用擠壓脫水機(jī)、膨脹干燥機(jī)進(jìn)行脫水干燥 [3]。 齊魯石油化工公司橡膠廠采用 ZEON 技術(shù)，用低活性引發(fā)劑通過延長反應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)劑乳化劑補(bǔ)加實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)化率，通過改變氨蒸發(fā)壓力對聚合溫度進(jìn)行控制，經(jīng)過1416 小時(shí)的聚合反應(yīng)，聚合達(dá) 70%。單體回收采用三臺小脫水機(jī)脫水，采用帶式干燥機(jī)熱風(fēng)干燥（兩條線為隨工藝包引進(jìn)，第三線為哈爾濱博實(shí)公司參照其干燥箱仿制）。其工藝路線的缺點(diǎn)一是反應(yīng)時(shí)間較長；二是 反應(yīng)溫度控制精度低，溫度波動(dòng)大；三是緩沖能力弱 [15]。 南通申華化學(xué)工藝路線與吉化公司基本相當(dāng)，其技術(shù)來源于臺灣合成橡膠公司，聚合系統(tǒng)聚合溫度控制在 8℃左右，轉(zhuǎn)化率為 63%66%，單體丁二烯回收用水環(huán)真空泵，苯乙烯回收采用兩臺減壓蒸餾塔串聯(lián)操作，脫水機(jī)為兩臺并聯(lián)操作，每條生產(chǎn)線兩臺小干燥箱（美國 WP 公司生產(chǎn)）并聯(lián)進(jìn)行干燥。 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 4 雖然丁苯橡膠市場已經(jīng)成熟，但乳液丁苯橡膠與溶液丁苯橡膠之間的競爭正在增加。溶液丁苯橡膠在加工上存在的問題已通過生產(chǎn)控制聚合物 (tailoring)而得到克服。目前存在的主要問題是 價(jià)格較高，各生產(chǎn)者所生產(chǎn)的產(chǎn)品之間沒有很好的互換性。對于高性能輪胎，沒有任何其它橡膠能夠代替溶液丁苯橡膠，當(dāng)然乳液丁苯橡膠也是不能滿足要求的。因此盡管溶液丁苯橡膠成本比乳液丁苯橡膠約高出 17%，但輪胎生產(chǎn)者使用溶液丁苯橡膠的趨勢已開始越來越明顯，但是由于我國的現(xiàn)狀的限制，所以我國大多數(shù)還是選用乳液丁苯橡膠 [4]。 一般乳液丁苯橡膠中含有 %的苯乙烯，其分子量隨聚合情況而異，在 10~150萬之間。聚合物的分子微結(jié)構(gòu)，也隨聚合條件的變化有很大不同。高溫共聚丁苯橡膠與低溫丁苯橡膠比較，高溫共聚橡膠反式結(jié)構(gòu)含 量較低，聚合度也較低，凝膠含量較大；低溫共聚丁苯橡膠反式結(jié)構(gòu)含量較高，分子量分布較窄，凝膠含量幾乎沒有，因此，物理性質(zhì)比高溫丁苯橡膠好。 低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠工藝過程 圖 1— 4— 1 丁苯橡膠工藝簡圖 廢水 成品 填 充 油 防 老 劑 廢水 廢氣 廢 NaOH 水 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 5 單體及化學(xué)品溶液接受 ．丁二烯（ BD） 丁二烯（以下簡稱 BD）來自單體貯存與配制崗位經(jīng) FR301 記錄瞬時(shí)流量后，進(jìn)入 BD 換熱器（ E301）。在 E301 與 WHS(WCS)換熱后，流入混合器（ A301）。在 A301入口， BD 與來自循 環(huán)堿液加熱器（ E302）的堿液混合， BD 和堿液在 A301 中充分混合后，流入堿潷析器（ V3021），阻聚劑（ TBC）在此被堿液脫除。堿洗溫度，控制V3021 的入口為 30177。 2℃，由 TRC301 控制調(diào)節(jié) E301 WHR(WCS)的流量。 BD和堿液在 V3021 中分層分離， BD中的 TBC 轉(zhuǎn)入 V3021下部的堿液中。 V3021中上部的BD 進(jìn)入 V3022 中，進(jìn)一步分離掉堿液，再由上部流入 BD 進(jìn)料換熱器（ E303），換熱以后，流入 BD 緩沖罐（ V303）。 E303 的出口溫度由 TRC304 控 制，調(diào)節(jié) WHR(WCS)流量，使溫度穩(wěn)定在 30177。 2℃。 V303 的液位，由 LICA302 控制和調(diào)節(jié)。 V3021 中的堿液以循環(huán)堿液輸送泵（ P302）連續(xù)經(jīng) E302 循環(huán)。循環(huán)堿液的瞬時(shí)流量，由 P302出口管線上的 FR302 記錄，改變堿液的循環(huán)量就改變了 TBC 的脫除效果， E302 堿液的出口溫度由 TIC303 控制，調(diào)節(jié) WHR(WCS)的流量，使溫度穩(wěn)定在 30177。 2℃，由于堿液在循環(huán)中與 TBC 反應(yīng)而消耗，因此要定期更換，廢堿液裝桶或放入地溝（排放使以 600送入的母液中和）。新鮮堿在氫氧化鈉配制槽 V301 中配制，配制合格后的堿液，有 P301 送入 V3021中 [5]。 苯乙烯（ ST） 苯乙烯（以下簡稱 ST）來自單體貯存與配制單元。經(jīng)管線進(jìn)入 ST 換熱器（ E306）后，進(jìn)入 ST 緩沖罐（ V304）。 V304的液位，由 LICA303 控制和調(diào)節(jié)。 E306 ST的出口溫度，由 TRC323 檢測，調(diào)節(jié) WHR(WCS)流量，使其穩(wěn)定在 24177。 2℃。 乳化劑（ EM） 來自化學(xué)品配制單元的乳化劑（以下簡稱 EM）溶液在線混合系統(tǒng)，由于皂型不同，分別經(jīng)不同的管線進(jìn)入 EM 緩沖 槽（ V306A , V306B）。溫度由 TIC307 控制，調(diào)節(jié)加熱蒸汽流量，使其穩(wěn)定在 18177。 2℃。 V306 的進(jìn)料運(yùn)作，由 LRS304 的連鎖接點(diǎn) LS323 控制，調(diào)節(jié) V306的液位。 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 6 活化劑（ ACT） 來自化學(xué)品配制崗位的活化劑（以下簡稱 ACT），進(jìn)入 ACT 緩沖槽（ V307）中。V307 的進(jìn)料運(yùn)作，由 LRS305 的連鎖接點(diǎn) LS215 控制。 V307 的溫度為常溫。 調(diào)節(jié)劑（ MOD） 來自調(diào)化劑（以下簡稱 MOD）配制罐的 MOD，由 MOD 輸送泵（ P109）送入 MOD緩沖罐（ V305）中。 V305的進(jìn)料運(yùn)作，由 LIS307的連鎖接點(diǎn) LS324 控制 P109泵和 V305 進(jìn)口調(diào)節(jié)閥的開閉。 V305的溫度有 TIC327控制，調(diào)節(jié) WHR的流量，使其穩(wěn)定在 15177。 2℃。 氧化劑（ OXI） 來自氧化劑（以下簡稱 OXI）配制罐的 OXI，由 OXI 輸送泵（ P108）送入 OXI緩沖罐（ V309）中。 V309的進(jìn)料運(yùn)作，由 LIS308的連鎖接點(diǎn) LS325 控制 P108泵的開停和 V309進(jìn)口調(diào)節(jié)閥的開閉。 V309 的溫度由 TIC328 控制，調(diào)節(jié) WHR 的流量，使其穩(wěn)定在 15177。 2℃。 終止劑溶液（ ） 來自化學(xué)品配制單元的終止劑（以下簡稱 ）溶液，由 輸送泵（ P210）經(jīng)管線進(jìn)入 緩沖罐（ V308）中。 V308的進(jìn)料運(yùn)作由 L RS306 的連鎖接點(diǎn) LS218控制 P210 泵和 V308入口調(diào)節(jié)閥的開閉。 V308 的溫度為常溫。 聚合 聚合進(jìn)料是多股物料流在線混合方式。其控制為多組分混合流量控制系統(tǒng) — 主站追蹤系統(tǒng)。其流量檢測器為橢圓流量計(jì)（氧化劑、調(diào)節(jié)劑 BDST 為質(zhì)量流量計(jì)）。 由主站、成分比率設(shè)定器、流量檢測單元、顯示報(bào)警單元，與調(diào)節(jié)閥或無級調(diào)速電機(jī)組成其流量控制回路。為確?？刂凭?，輔設(shè)了手動(dòng)校正系統(tǒng)。 聚合進(jìn)料中的丁二烯（ BD）、苯乙烯（ ST）、乳化劑（ EM）、活化劑（ ACT）、調(diào)節(jié)劑（ MOD）、氧化劑（ OXI），分別由聚合進(jìn)料 BD 進(jìn)料泵（ P303）、 ST 進(jìn)料泵（ P304）、 EM進(jìn)料泵（ P306）、 ACT 進(jìn)料泵（ P307）、 MOD 進(jìn)料泵（ P305）、 OXI 進(jìn)料泵（ P309）輸送，材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 7 首先 ST 與 MOD 混合后再與 BD 混合，然后， BD、 ST、 MOD 混合料液與 EM 相混合，混合后的料液在進(jìn)入冷膠進(jìn)料冷卻器（ E304）之前與 ACT 混合，進(jìn)入 E304 與液氨換熱，出口溫度控制為 13～ 17℃，然后，此混合料液流入冷膠進(jìn)料冷卻器（ E305）進(jìn)一步與液氨換熱，出口溫度控制為 8～ 12℃。最后，混合料液流入聚合釜。 E30E305 的溫度以 TRC3 TRC311為主控回路，同 V31 V318 氨蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)PIC304 或 PIC305 構(gòu)成串級，調(diào)節(jié)液氨蒸發(fā)壓力，實(shí)現(xiàn)對 E30 E305 出口料液溫度的穩(wěn)定控制。 物料混合后進(jìn)入緩沖罐 (V312)由 P308A 和 P308B 分別加入良田聚合線， 由 P309泵把 OXI 直接送到聚合首釜。 所有的物料進(jìn)入第一聚合釜后，聚合反應(yīng)就開始了。為獲得高質(zhì)量的均勻產(chǎn)品，在攪拌條件下，由液氨在聚合釜氨冷管內(nèi)蒸發(fā)，把聚合反應(yīng)熱帶走。因此，每個(gè)聚合釜溫度根據(jù)生產(chǎn)的品種不同，控制在規(guī)定值是十分重要的。 SBR 品種不同，所需聚合釜溫度亦不同，其控制方法一樣，都是以 TRC312319 控制聚合釜內(nèi)溫度，調(diào)節(jié)氨冷管中的液氨液位。聚合釜系統(tǒng)的氨蒸發(fā)設(shè)計(jì)規(guī)定為 240260kPa(7～ 3)[6]。 聚合反應(yīng)的時(shí)間，設(shè)計(jì)取 177。 小時(shí)。當(dāng)