李洪國(guó)，胡 瑋，翟鳳閣，周在孝，王 淮，李國(guó)軍，王清偉（中國(guó)石油撫順石化分公司，遼寧 撫順 113004）

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丁苯橡膠裝置后處理凝聚系統(tǒng)優(yōu)化改造

李洪國(guó)，胡 瑋，翟鳳閣，周在孝，王 淮，李國(guó)軍，王清偉
（中國(guó)石油撫順石化分公司，遼寧 撫順 113004）

摘要：后處理系統(tǒng)是丁苯橡膠裝置的最后一個(gè)生產(chǎn)單元，其運(yùn)行狀況的好壞直接決定著橡膠的品質(zhì)及裝置的運(yùn)行周期。其中凝聚工序在整個(gè)后處理單元中占有重要地位，裝置開(kāi)工以來(lái)，通過(guò)對(duì)凝聚原理和工藝操作條件的摸索優(yōu)化，找到最佳的凝聚條件、操作方法，從而達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)后處理運(yùn)行周期的目的。

關(guān)鍵詞：丁苯橡膠；凝聚系統(tǒng)；優(yōu)化改造

撫順石化公司20萬(wàn)t/a丁苯橡膠裝置，2012年6月進(jìn)行試車，開(kāi)工初期由于諸多原因，后處理單元跑膠、堵膠等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)甚至造成裝置停車。這些問(wèn)題在很大程度上影響了后處理穩(wěn)定生產(chǎn)，不僅增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)造成了大量生產(chǎn)物料的浪費(fèi)，嚴(yán)重影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)三年來(lái)摸索總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)后處理進(jìn)行優(yōu)化改造，解決了影響后處理生產(chǎn)的瓶頸，提高生產(chǎn)效率，減少了物耗，增加經(jīng)濟(jì)效益。

1　凝聚系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)述

由膠乳貯存單元送來(lái)的溫度為 55 ℃的混合膠乳，連續(xù)進(jìn)入凝聚槽中，與凝聚劑CA溶液、硫酸在進(jìn)入絮凝箱入口后被母液稀釋，進(jìn)入絮凝箱。進(jìn)入絮凝箱的混合膠乳沿階梯式流向向前流動(dòng)，采用兩級(jí)凝聚方式。在規(guī)定的溫度，pH值條件和攪拌下，凝聚成疏松、多孔、海綿狀的橡膠粒，形成固液兩相懸浮液。橡膠懸浮液停留2～3 min后，進(jìn)入轉(zhuǎn)化槽，在此槽中停留大約10 min后，自轉(zhuǎn)化槽上部溢流口溢流至第一固定篩上使橡膠與大部分母液分離，橡膠粒流至洗滌槽中，經(jīng)過(guò)干燥脫水、風(fēng)送干燥、干燥箱干燥等工序，后處理壓塊成型橡膠成品。流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1　凝聚干燥單元工藝流程簡(jiǎn)圖Fig.1 Outline process of coagulation and desiccation unit

2　凝聚系統(tǒng)存在的問(wèn)題

在試生產(chǎn)期間，凝聚系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題∶

（1）凝聚膠粒過(guò)碎、系統(tǒng)經(jīng)常堵塞，造成經(jīng)常非計(jì)劃停車修理排除；

（2）廢水中碎膠流失情況非常嚴(yán)重；

（3）經(jīng)常出現(xiàn)濕斑膠；

（4）后處理每2 d停車1次，嚴(yán)重影響長(zhǎng)周期生產(chǎn)。

突出表現(xiàn)：

（1）凝聚槽堵膠嚴(yán)重

兩個(gè)凝聚槽（5 m3/臺(tái)）采用二層A310漿葉攪拌，轉(zhuǎn)速402 r/min，槽內(nèi)設(shè)置三塊均勻分布的檔板，膠乳及各種凝聚物料進(jìn)行第一凝聚槽后因攪拌剪切力大、轉(zhuǎn)速較快、檔板設(shè)置不夠合理，造成槽內(nèi)返混能力不夠，膠乳凝聚不完全，堵掛現(xiàn)象十分嚴(yán)重，試生產(chǎn)期間，只能提高數(shù)倍凝聚劑加入量來(lái)維持凝聚效果，造成大量浪費(fèi)。第二凝聚槽返混力也明顯不夠，大量膠粒飄浮在上層，不易流出，堵掛嚴(yán)重。

（2）轉(zhuǎn)化槽、洗滌槽堵膠嚴(yán)重

轉(zhuǎn)化槽內(nèi)產(chǎn)生大量塊膠，膠粒飄浮在上層，在攪拌的作用下凝聚成大片膠，無(wú)法從溜槽處流出，洗滌槽存在同樣問(wèn)題。

3　原因分析

3.1攪拌系統(tǒng)的影響

凝聚槽均設(shè)有攪拌器，它的作用是加強(qiáng)傳熱與傳質(zhì)，直接影響膠乳破乳分離的好壞。凝聚槽中的膠乳與助劑的混合必須通過(guò)攪拌器的激烈攪拌充分混合，達(dá)到破乳分離的目的。開(kāi)車初期，由于攪拌器攪拌過(guò)于激烈，凝聚后的膠粒細(xì)碎。

凝聚槽攪拌采用萊寧的A310推進(jìn)式攪拌器，它適宜固-液相懸浮狀態(tài)的操作，流體流動(dòng)方向以軸向流為主，兼有徑相流。即流動(dòng)方向平行于攪拌軸，流體由槳葉推動(dòng)，使流體向下流動(dòng)，遇到容器底面再向上翻，形成上下循環(huán)流。將沉淀于釜底的比重較大的顆粒全部攪起，且懸浮于液體中。從試車期間效果上看，攪拌強(qiáng)度過(guò)于激烈，膠粒過(guò)碎。但攪拌器難于改造，只好在擋板下功夫，擋板的目的是消除打漩和提高混合效果，同時(shí)有增強(qiáng)軸向流和徑向流的功能［1］。

3.2膠乳進(jìn)料方式的影響

聚合生成的膠乳是聚合物粒子在乳化劑的作用下與水形成了水包油（O/ W）穩(wěn)定的分散體系，粒子表面吸附了一層乳化劑分子，像保護(hù)膜一樣將粒子與粒子分開(kāi)，膠乳的穩(wěn)定是膠乳粒子間吸引力和排斥力共同作用達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果。 膠乳進(jìn)入凝聚槽，原設(shè)計(jì)是上進(jìn)料方式，分離水呈白濁，顆粒大小不均，轉(zhuǎn)篩下細(xì)小碎膠很多，凝聚效果始終不好［2］。

4　凝聚系統(tǒng)優(yōu)化改造措施

4.1凝聚槽改造

4.1.1改變凝聚槽內(nèi)檔板高度

原設(shè)計(jì)凝聚槽在容器內(nèi)壁面均勻安裝 3塊擋板，寬度為容器直徑的1/12。將3組擋板高度削減1/3，將槽內(nèi)3塊擋板由原長(zhǎng)度1 500 mm，去掉500 mm，變?yōu)? 000 mm。擋板基準(zhǔn)面與上攪拌器槳葉在同一平面，提高攪拌的返混能力，增加膠乳在槽內(nèi)的停留時(shí)間。這樣，降低了軸向流和徑向流的強(qiáng)度，分離出的膠粒在第一凝聚槽以大片浮于水面，進(jìn)入第二凝聚槽后經(jīng)過(guò)攪拌器打碎成為均勻膠粒浮于水中，得到均勻膠粒（圖2）。

圖2　凝聚槽內(nèi)檔板改造圖Fig.2 Adaption of slide plate in coagulate tank

4.1.2改變膠乳進(jìn)料位置

由上進(jìn)料改為中部進(jìn)料，進(jìn)料位置在第一層攪拌漿上部，使進(jìn)入容器內(nèi)的流體，首先沿著軸向向下流動(dòng)，遇到容器底面再向上翻，形成上下循環(huán)流，使膠粒均勻地分散到水中，與容器內(nèi)的母液和CA充分接觸，使乳化劑失去作用，在數(shù)秒內(nèi)完成破乳功能。

膠乳進(jìn)料管位置移至攪拌軸南北垂直線上，進(jìn)料管中心與攪拌軸中心距離為560 mm；進(jìn)料管進(jìn)入槽內(nèi)由原垂直進(jìn)入改為靠近軸心彎曲 45°進(jìn)料。垂直高度：管底部距出口端點(diǎn)高230 mm。水平位置：管端點(diǎn)距離軸心200 mm，膠乳管線的進(jìn)料位置更加靠近攪拌軸中心，使膠乳與母液、凝聚劑充分混合，減少膠乳的上浮問(wèn)題（圖3）。

4.1.3改變?nèi)榛然芳恿衔恢?/p>

三烷基氯化胺（AM-2）作為硫化促進(jìn)劑與硫酸、CA加入到絮凝箱經(jīng)混合后進(jìn)入凝聚槽。

原設(shè)計(jì)的弊病是三烷基氯化胺流失量大、使用效率低的問(wèn)題，造成產(chǎn)品 300%定伸應(yīng)力較低。將三烷基氯化胺加料管線連到膠乳進(jìn)料管線上，并增加靜態(tài)混合器，使三烷基氯化胺與膠乳充分混合，減少凝聚過(guò)程中的流失量，提高三烷基氯化胺的使用效率（圖4）。

圖3　凝聚槽膠乳進(jìn)料位置改造圖Fig.3 Adaption of emulsion feeding in coagulate tank

圖4　三烷基氯化胺加料位置改造圖Fig.4 Adaption of emulsion feeding in trialkyl amine chloride

4.2轉(zhuǎn)化槽改造

（1）轉(zhuǎn)化槽主要作用是對(duì)凝聚后的膠粒進(jìn)行充分的皂轉(zhuǎn)化，保證成品膠中皂含量合格。轉(zhuǎn)化槽容積25.4 m3，外型尺寸Φ3 000×3 600（H），攪拌器采用二層A510E32漿葉，每層漿葉3個(gè)葉片，槽內(nèi)設(shè)置三塊2 900 mm的檔板，生產(chǎn)運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)檔板高度太大，槽內(nèi)無(wú)法形成返混。

（2）將槽內(nèi)3塊擋板從上部去掉900 mm，變?yōu)? 000 mm。擋板基準(zhǔn)面與槽內(nèi)支撐筋在同一平面。

（3）在槽內(nèi)增加導(dǎo)流板。導(dǎo)流板位于順時(shí)針?lè)较蚩拷隽隙?，長(zhǎng)度600 mm；折流板斜面順著流體方向，與槽底成 75°角，便于出料；折流板底部與攪拌槳葉平齊。

（4）攪拌漿葉由兩層改為三層，增加剪切力。針對(duì)轉(zhuǎn)化槽容積較大，攪拌剪切力不夠的情況，在上層漿葉的上部增加一層攪拌漿葉（三個(gè)葉片），改造后最上層攪拌槳葉位于轉(zhuǎn)化槽液面以下。

（5）轉(zhuǎn)化槽出口水道寬度由原來(lái)750 mm×200 mm（寬×高），改到450 mm×200 mm（寬×高），通過(guò)增加流速，解決溜槽處的堵膠問(wèn)題。

4.3洗滌槽改造

洗滌槽的容積、外型尺寸、攪拌器型式、槽內(nèi)檔板與轉(zhuǎn)化槽相同，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，槽內(nèi)檔板對(duì)比轉(zhuǎn)化槽進(jìn)行相同型式的改造；將攪拌器上層槳葉上移470 mm至變徑口處，焊接在攪拌軸上，出口水道寬度由原來(lái)750 mm×200 mm（寬×高），改到550 mm×200 mm（寬×高）。轉(zhuǎn)化槽出口溜槽長(zhǎng)度不變，坡度減緩至 5～10°左右，減緩水流的流速，有效的解決了脫水機(jī)進(jìn)水量大，膠料脫水效果不好的問(wèn)題。

5　實(shí)施后的效果

（1）凝聚系統(tǒng)改造后，膠乳凝聚效果有了明顯的改善，后處理單元停車次數(shù)大大降低，減少了橡膠產(chǎn)品的濕斑膠及廢膠量。

（2）經(jīng)濟(jì)效益：改造后，裝置后處理因頻繁開(kāi)停的次數(shù)大幅減少，開(kāi)停車產(chǎn)生的廢膠量大幅降低，廢膠比例由 2013年的 2.095%降至 2014年的1.196%，以及2015年上半年的1.207%，廢膠與出廠產(chǎn)品噸差價(jià)按平均在5 000元左右計(jì)算，累計(jì)增加經(jīng)濟(jì)效益大致為645萬(wàn)元

（3）勞動(dòng)強(qiáng)度：改造之后，凝聚單元的堵掛現(xiàn)象大幅減少，從根本上解決了清膠，頻繁開(kāi)停車等勞動(dòng)強(qiáng)度大的操作，改善了工人的工作環(huán)境。

6　結(jié)束語(yǔ)

自從優(yōu)化改造后，有效地改善了后處理凝聚效果，減少了凝聚工序非計(jì)劃停車次數(shù)，降低了能耗和物耗的損失，保證了裝置穩(wěn)定運(yùn)行，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：［1］潘傳九.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001-11.

［2］王錫玉，焦永紅.合成橡膠生產(chǎn)工［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005-03.

Optimizal Improvement of Coagulation System in Past-Processing Unit of Styrene Butadiene Rubber Production

LI Hong-guo，HU Wei，ZhAI Feng-ge，ZHOU Zai-xiao，WANG Hai，LI Guo-jun，WANG Qing-wei
（Fushun Petrochemical Company Olefins Plant，Liaoning Fushun 113004，China）

Abstract：The qualities of styrene butadiene rubber and operation of installation depend on coagulation system in past-processing unit，which is the last unit of emulsion polymerization styrene butadiene rubber production.The coagulation system is the most important unit in whole system，so the theory and technology have been optimized since styrene butadiene rubber production was built，in order to find out optimal conditions and methods which could improve thequality，reduce labour intensity and prolong industrial cycle.

Key words：Styrene butadiene rubber；Coagulation system；Optimizal improvement

中圖分類號(hào)：TQ 330

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-0460（2016）01-0169-03

收稿日期：2015-11-23

作者簡(jiǎn)介：李洪國(guó)，男，遼寧省撫順市人，高級(jí)工程師，工程碩士，畢業(yè)于大連理工大學(xué)，研究方向：從事石油化工技術(shù)研究。

通訊作者：胡瑋，女，工程師，從事石油化工工藝研究。E-mail：huwei_fs.petrochina.com.cn。