羧基丁苯胶乳生产装置技术改造方案的探讨

楼　松，江森明，童晓琪

（杭州杭氧化医工程有限公司，杭州　310007）



羧基丁苯胶乳生产装置技术改造方案的探讨

楼松，江森明，童晓琪

（杭州杭氧化医工程有限公司，杭州310007）

摘要：将羧基丁苯胶乳生产工艺技术提升与安全自动化改造相结合，通过采用集散控制系统、控制备料加料方式、精准控制反应参数等手段，不仅降低了劳动强度，降低了原材料消耗，还达到了安全生产的目的。

关键词：羧基丁苯胶乳；聚合反应；自动化改造

丁苯胶乳（st yrene-but adi ene l at ex；SBR l at ex）是一种丁二烯与苯乙烯经乳液聚合而成的合成胶乳[1]，广泛应用于制造乳胶漆、海绵橡胶，也用于造纸工业、纺织工业的浸渍材料。羧基丁苯胶乳的生产过程中涉及到多种易燃易爆危险化学品的使用。目前部分羧基丁苯胶乳生产装置存在使用年限长、人工计量、手动控制可靠性差、劳动强度大、生产事故多发等问题，在生产过程中存在重大安全隐患。根据《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（国家安全生产监管总局安监总管三〔2009〕116号[2]，以下简称“116号文”）的规定，这些装置生产过程中涉及的聚合反应为重点监管的危险化工工艺。我们根据相关文件要求，通过对羧基丁苯胶乳生产装置进行安全自动化改造，提升了该工艺技术和安全性。

1　现有羧基丁苯胶乳生产装置的概况

1.1工艺技术

对羧基丁苯胶乳生产流程的分析可知，企业采用的生产工艺路线总体上是将丁二烯、苯乙烯、丙烯酸类和其他原辅材料按照技术要求加入到反应釜内，在一定的温度压力下进行聚合反应得到成品。

1.2工艺流程

1.2.1羧基丁苯胶乳主要化学反应式

1.2.2主要原料的理化性能和火险分类

该装置涉及的主要原料的理化性能、火灾危险性以及有关毒性指标和火险分类见表1。

表1　主要原料的理化性能和火险分类

1.2.3工艺流程简图和物料平衡表

现以某企业年产3万t羧基丁苯胶乳生产装置（25 m3反应釜生产线2条）为例，说明其工艺过程如图1。

图1　工艺流程框图

羧基丁苯胶乳25 m3反应釜物料平衡表详见表2。

表2　羧基丁苯胶乳物料平衡表(25 m3反应釜)

表3　羧基丁苯胶乳装置聚合工艺自动化改造内容

1.2.4工艺的危险有害因素

该装置生产过程中的聚合反应为放热反应。工艺的主要危险、有害因素为火灾、爆炸和中毒窒息。根据《关于公布首批重点监管的危险化学品名录的通知》（安监总管三[2011]95号）的规定，本工艺原料中涉及的1,3-丁二烯、苯乙烯、丙烯酸为首批重点监管危险化学品。根据“116号文”，该聚合反应为重点监管危险化工工艺，需要安装自动化安全控制系统。原有装置采用人工手动控制，现场仅设置安全阀和可燃气体报警器，存在生产安全隐患。

2　技术改造方案

通过工艺考察，并多次与生产单位协商，本项目采用集散控制系统（DCS）来实现对生产装置、储罐等的自动化控制和聚合反应的安全联锁功能。DCS基本组成包括工程师站（ES）、操作站（OS）、控制站（FCS）和通讯网络。

本项目处于爆炸危险场所，测量仪表采用本安型，并采用隔离式安全栅。考虑设备可靠性和厂区已有气源，最终元件采用气动控制阀。本项目气动控制阀采用弹簧复位式单作用气动执行机构。电磁阀采用24VDC长期励磁型，电磁阀电源由安全仪表系统提供。

2.1聚合装置工艺改造内容

为了提高装置自动化控制水平，结合“116号文”等相关文件对聚合工艺安全要求，本项目对其装置进行改造如表3。

装置整改后聚合反应带控制点工艺流程图，如图2。

图2　聚合反应控制点工艺流程图

2.2完善工艺生产控制要求

本次自动化改造，除考虑聚合反应安全性外，还充分考虑精确控制对全生产过程中的重要作用，降低劳动强度。采取的控制方案有：

（1）丁二烯、苯乙烯储罐液位（充装系数0.85）上位机（DCS）显示，超高报警自动停止进料泵，关闭相应的进料阀。丁二烯总储罐压力超高（0.7 M Pa）报警。

（2）丙烯酸高位槽液位超高报警停泵功能。

（3）反应釜内自动加水功能。

（4）反应釜开始升温自动控制功能。

（5）反应釜保温时间自动提醒功能。

（6）反应釜、引发剂、水相罐、脱气釜的搅拌器的启动/停止的手动/自动控制，上位机(DCS)上显示搅拌器的运行状态。

（7）脱气釜内碱液和消泡剂自动进料功能。

3　小结

羧基丁苯胶乳装置经技术改造后，符合了“116号文”等相关文件对聚合工艺安全自动化的要求；通过控制备料加料方式，精准控制反应参数等手段，主要原料消耗有了5%左右的下降，固态过聚物（固废）减少40%，产品的质量得到明显提高；通过装置自动化，操作人员的劳动强度得到降低，每班可减少操作人员1名；降低生产事故的发生概率。该装置技术改造得到了当地安全生产管理部门专家和企业的一致好评。

参考文献

[1]王箴.《化工辞典》[M].北京：化学工业出版社，1968：32.

[2]《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》[S].国家安全生产监督管理总局安监总管三〔2009〕116号：31.

doi：10．13752／j．issn．1007－2217．2016．02．009

收稿日期：2016－03－29