謝翔宇(廣東海洋大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東 湛江 524000)

順丁橡膠溶劑回收裝置設(shè)計(jì)

謝翔宇(廣東海洋大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東 湛江 524000)

目的：對(duì)順丁橡膠溶劑回收裝置的直采工藝進(jìn)行改造和優(yōu)化，將對(duì)環(huán)境的污染減小到最小，降低成本損耗，避免意外發(fā)生。方法：保證順丁橡膠產(chǎn)品質(zhì)量不變，擬對(duì)順丁橡膠溶劑回收裝置的直采工藝進(jìn)行改造和優(yōu)化。結(jié)果：增大直采比例，聚合溶劑中丁二烯二聚物的含量隨之增加。直采比例改變對(duì)順丁橡膠之間各項(xiàng)性能沒(méi)有影響，各項(xiàng)性能均未出現(xiàn)明顯的上升或下降趨勢(shì)，說(shuō)明本次直采工藝改造對(duì)橡膠質(zhì)量造成明顯的影響。

順丁橡膠；回收裝置；直采工藝；丁二烯二聚物

順丁橡膠在日常生活中運(yùn)用廣泛，可作塑料的改性劑，耐磨制品，耐寒制品和防震制品等領(lǐng)域多有應(yīng)用。隨著日常需求量的增加，日漸出現(xiàn)了生產(chǎn)成本、環(huán)境污染等問(wèn)題。本研究擬對(duì)順丁橡膠溶劑回收裝置的直采工藝進(jìn)行改造和優(yōu)化，以期將對(duì)環(huán)境的污染減小到最小，降低成本損耗，避免意外發(fā)生，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

1 順丁橡膠裝置溶劑回收單元

1.1 溶劑回收單元流程

順丁橡膠裝置溶劑回收單元設(shè)有如下環(huán)節(jié)：T-101溶劑脫水塔、T-102溶劑脫重、回流罐、丁二烯回收、溶劑脫輕等。進(jìn)入脫除重組分的有塔底水值合格的溶劑和重組分雜質(zhì)，塔頂溶劑循環(huán)作聚合溶劑，塔底重組分切出系統(tǒng)。塔頂丁二烯組分經(jīng)精制用作聚合單體，塔底水值合格的溶劑和輕組分進(jìn)入脫除輕組分。塔頂輕組分切出系統(tǒng)，塔底溶劑循環(huán)作聚合溶劑。

1.2 溶劑脫重塔的塔頂和塔底物組成

溶劑脫重塔塔頂、塔底物組成經(jīng)HPLC檢測(cè)結(jié)果如下，塔頂物質(zhì)有0.1%的2，3-二甲基丁烷、3.5%的2-甲基戊烷、18.9%的3-甲基戊烷、67.4%己烷、0.1%2，2-二甲基戊烷、7.7%甲基環(huán)戊烷、2.3%環(huán)己烷；塔底物質(zhì)有0.3%3-甲基戊烷、10.9%己烷、2.1%2，2-二甲基戊烷、5.7%甲基環(huán)戊烷、2.34%2，4-二甲基戊烷、0.2%2.2.3-三甲基丁烷、69.5%3,3-二甲基戊烷、0.16%2，3-二甲基戊烷、C8及以上部分1.1%、丁二烯二聚物7.2%，剩余為未知物。

2 直采工藝

2.1 溶劑回收流程的直采工藝改造

溶劑直采工藝主要針對(duì)T-101和T-102進(jìn)行，主要對(duì)T-102溶劑脫重和聚合用溶劑組成的變化產(chǎn)生影響。本研究將T-101溶劑脫水塔底油直接用作聚合溶劑，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，聚合反應(yīng)逐漸變?nèi)?，聚合反?yīng)會(huì)產(chǎn)生后移現(xiàn)象。由此，作為聚合溶劑的T-101塔底溶劑可以直接使用，但需不斷排出系統(tǒng)內(nèi)生成的二聚物至系統(tǒng)外。

將T-101塔底物料分成兩部分處理：一部分進(jìn)入T-102進(jìn)行脫重處理，另一部分經(jīng)流量調(diào)節(jié)后直接進(jìn)入原溶劑脫重空冷器H-103e和水冷器H-103f，冷卻后進(jìn)入R-103溶劑脫重回流罐，與T-102塔頂物料混合后送往聚合，通過(guò)直采工藝改造后溶劑脫重負(fù)荷降低。

2.2 溶劑中丁二烯二聚物含量計(jì)算

為了使改造后的溶劑中丁二烯二聚物含量不超過(guò)0.1%，需要預(yù)先計(jì)算物料，直采前后每小時(shí)二聚物在系統(tǒng)內(nèi)的增加量保持不變，系統(tǒng)內(nèi)排出的總二聚物的量：0.05 t/h×7%。

設(shè)x為進(jìn)入成品溶劑罐溶劑中二聚物的含量，y為直采比例，m為出T-101塔底溶劑的二聚物含量，z為直采后溶劑脫重塔底重組分中的二聚物含量。根據(jù)進(jìn)出二聚物質(zhì)量守恒原則：

94.85 x=83.33 ym

83.33 (1－y)m=0.05

系統(tǒng)平衡狀態(tài)時(shí)，所有增加的二聚物最終排到T-102塔底。由系統(tǒng)內(nèi)每小時(shí)增加的二聚物在直采前后保持不變的原則，得z的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%。消去m，得x=(0.35%y)/[94.85(1-y)]。

根據(jù)y的取值范圍0≤y＜1，取不同的直采比例，根據(jù)x=(0.35%y)/[94.85(1-y)]，計(jì)算出成品溶劑即進(jìn)成品溶劑罐溶劑中的二聚物含量，丁二烯/己烷為1/4，折算出聚合過(guò)程中二聚物在丁二烯中的含量，結(jié)果見(jiàn)下表。

表1 不同的直采比例下丁二烯二聚物的含量

由表1可知，隨著直采比例的增大，聚合溶劑中丁二烯二聚物的含量不斷增加。為保持平衡，溶劑脫重塔最小進(jìn)料量：44.00 t/h，按照T-101進(jìn)料量：100.00 t/h，直采比例必須＜47.20%。

按47.20%的直采比例，根據(jù)方程x=(0.35%y)/[94.85(1-y)]計(jì)算出回成品溶劑罐H-104的溶劑己烷中二聚物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34×10－6，折算成丁二烯中二聚物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為293×10－6，遠(yuǎn)小于0.1%，通過(guò)理論計(jì)算可以看出，T-101塔底溶劑部分直采，丁二烯二聚物含量可以達(dá)到指標(biāo)要求，其工藝技術(shù)可行。

經(jīng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，經(jīng)過(guò)改進(jìn)的直采工藝與未進(jìn)行直采的橡膠相比，直采比例的改變沒(méi)有使順丁橡膠各項(xiàng)性能現(xiàn)明顯的上升或下降趨勢(shì)，可見(jiàn)回收單元采用直采工藝后，對(duì)聚合過(guò)程無(wú)不良影響，未對(duì)橡膠質(zhì)量造成明顯的影響。

4 討論

本研究對(duì)順丁橡膠溶劑回收裝置的直采工藝進(jìn)行改造和優(yōu)化，以期降低回收單元能耗，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：增大直采比例，聚合溶劑中丁二烯二聚物的含量隨之增加。直采比例改變對(duì)順丁橡膠之間各項(xiàng)性能沒(méi)有影響，各項(xiàng)性能均未出現(xiàn)明顯的上升或下降趨勢(shì)，說(shuō)明本次直采工藝改造對(duì)橡膠質(zhì)量造成明顯的影響。

[1]李建軍,羅軍,修志強(qiáng).順丁橡膠溶劑回收裝置的節(jié)能技術(shù)[J].合成橡膠工業(yè),2009,32(4):269-274.

[2]羅軍,李建軍,修志強(qiáng).順丁橡膠溶劑回收裝置丁二烯自聚風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)防措施[J].合成橡膠工業(yè),2011,34(2):89-94.

[3]李振東,袁維富.順丁橡膠裝置溶劑回收系統(tǒng)改造的工業(yè)試驗(yàn)[J].齊魯石油化工,2002,30(2):98-99.

[4]BetheaTristram W.etc.Molecularweightregulationofcis-1,4-polybutadieneusing carboxylates[P].JP:2000063409,1999.

[5]中國(guó)科學(xué)院吉林應(yīng)用化學(xué)研究所順丁橡膠組.山東勝利橡膠廠.環(huán)烯烴在鎳催化體系中對(duì)丁二烯聚合的影響[J].石油化工,1974,3(5):409-413.