丁苯橡胶装置后处理凝聚系统优化改造

李洪国，胡 玮，翟凤阁，周在孝，王 淮，李国军，王清伟（中国石油抚顺石化分公司，辽宁 抚顺 113004）



丁苯橡胶装置后处理凝聚系统优化改造

李洪国，胡 玮，翟凤阁，周在孝，王 淮，李国军，王清伟
（中国石油抚顺石化分公司，辽宁 抚顺 113004）

摘要：后处理系统是丁苯橡胶装置的最后一个生产单元，其运行状况的好坏直接决定着橡胶的品质及装置的运行周期。其中凝聚工序在整个后处理单元中占有重要地位，装置开工以来，通过对凝聚原理和工艺操作条件的摸索优化，找到最佳的凝聚条件、操作方法，从而达到提高产品质量，降低劳动强度，延长后处理运行周期的目的。

关键词：丁苯橡胶；凝聚系统；优化改造

抚顺石化公司20万t/a丁苯橡胶装置，2012年6月进行试车，开工初期由于诸多原因，后处理单元跑胶、堵胶等问题时有发生，严重时甚至造成装置停车。这些问题在很大程度上影响了后处理稳定生产，不仅增加了工人的劳动强度，同时造成了大量生产物料的浪费，严重影响了企业的经济效益。通过三年来摸索总结经验，对后处理进行优化改造，解决了影响后处理生产的瓶颈，提高生产效率，减少了物耗，增加经济效益。

1　凝聚系统工艺流程简述

由胶乳贮存单元送来的温度为 55 ℃的混合胶乳，连续进入凝聚槽中，与凝聚剂CA溶液、硫酸在进入絮凝箱入口后被母液稀释，进入絮凝箱。进入絮凝箱的混合胶乳沿阶梯式流向向前流动，采用两级凝聚方式。在规定的温度，pH值条件和搅拌下，凝聚成疏松、多孔、海绵状的橡胶粒，形成固液两相悬浮液。橡胶悬浮液停留2～3 min后，进入转化槽，在此槽中停留大约10 min后，自转化槽上部溢流口溢流至第一固定筛上使橡胶与大部分母液分离，橡胶粒流至洗涤槽中，经过干燥脱水、风送干燥、干燥箱干燥等工序，后处理压块成型橡胶成品。流程简图见图1。

图1　凝聚干燥单元工艺流程简图Fig.1 Outline process of coagulation and desiccation unit

2　凝聚系统存在的问题

在试生产期间，凝聚系统经常出现问题∶

（1）凝聚胶粒过碎、系统经常堵塞，造成经常非计划停车修理排除；

（2）废水中碎胶流失情况非常严重；

（3）经常出现湿斑胶；

（4）后处理每2 d停车1次，严重影响长周期生产。

突出表现：

（1）凝聚槽堵胶严重

两个凝聚槽（5 m3/台）采用二层A310浆叶搅拌，转速402 r/min，槽内设置三块均匀分布的档板，胶乳及各种凝聚物料进行第一凝聚槽后因搅拌剪切力大、转速较快、档板设置不够合理，造成槽内返混能力不够，胶乳凝聚不完全，堵挂现象十分严重，试生产期间，只能提高数倍凝聚剂加入量来维持凝聚效果，造成大量浪费。第二凝聚槽返混力也明显不够，大量胶粒飘浮在上层，不易流出，堵挂严重。

（2）转化槽、洗涤槽堵胶严重

转化槽内产生大量块胶，胶粒飘浮在上层，在搅拌的作用下凝聚成大片胶，无法从溜槽处流出，洗涤槽存在同样问题。

3　原因分析

3.1搅拌系统的影响

凝聚槽均设有搅拌器，它的作用是加强传热与传质，直接影响胶乳破乳分离的好坏。凝聚槽中的胶乳与助剂的混合必须通过搅拌器的激烈搅拌充分混合，达到破乳分离的目的。开车初期，由于搅拌器搅拌过于激烈，凝聚后的胶粒细碎。

凝聚槽搅拌采用莱宁的A310推进式搅拌器，它适宜固-液相悬浮状态的操作，流体流动方向以轴向流为主，兼有径相流。即流动方向平行于搅拌轴，流体由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底面再向上翻，形成上下循环流。将沉淀于釜底的比重较大的颗粒全部搅起，且悬浮于液体中。从试车期间效果上看，搅拌强度过于激烈，胶粒过碎。但搅拌器难于改造，只好在挡板下功夫，挡板的目的是消除打漩和提高混合效果，同时有增强轴向流和径向流的功能［1］。

3.2胶乳进料方式的影响

聚合生成的胶乳是聚合物粒子在乳化剂的作用下与水形成了水包油（O/ W）稳定的分散体系，粒子表面吸附了一层乳化剂分子，像保护膜一样将粒子与粒子分开，胶乳的稳定是胶乳粒子间吸引力和排斥力共同作用达到动态平衡的结果。 胶乳进入凝聚槽，原设计是上进料方式，分离水呈白浊，颗粒大小不均，转筛下细小碎胶很多，凝聚效果始终不好［2］。

4　凝聚系统优化改造措施

4.1凝聚槽改造

4.1.1改变凝聚槽内档板高度

原设计凝聚槽在容器内壁面均匀安装 3块挡板，宽度为容器直径的1/12。将3组挡板高度削减1/3，将槽内3块挡板由原长度1 500 mm，去掉500 mm，变为1 000 mm。挡板基准面与上搅拌器桨叶在同一平面，提高搅拌的返混能力，增加胶乳在槽内的停留时间。这样，降低了轴向流和径向流的强度，分离出的胶粒在第一凝聚槽以大片浮于水面，进入第二凝聚槽后经过搅拌器打碎成为均匀胶粒浮于水中，得到均匀胶粒（图2）。

图2　凝聚槽内档板改造图Fig.2 Adaption of slide plate in coagulate tank

4.1.2改变胶乳进料位置

由上进料改为中部进料，进料位置在第一层搅拌浆上部，使进入容器内的流体，首先沿着轴向向下流动，遇到容器底面再向上翻，形成上下循环流，使胶粒均匀地分散到水中，与容器内的母液和CA充分接触，使乳化剂失去作用，在数秒内完成破乳功能。

胶乳进料管位置移至搅拌轴南北垂直线上，进料管中心与搅拌轴中心距离为560 mm；进料管进入槽内由原垂直进入改为靠近轴心弯曲 45°进料。垂直高度：管底部距出口端点高230 mm。水平位置：管端点距离轴心200 mm，胶乳管线的进料位置更加靠近搅拌轴中心，使胶乳与母液、凝聚剂充分混合，减少胶乳的上浮问题（图3）。

4.1.3改变三烷基氯化胺加料位置

三烷基氯化胺（AM-2）作为硫化促进剂与硫酸、CA加入到絮凝箱经混合后进入凝聚槽。

原设计的弊病是三烷基氯化胺流失量大、使用效率低的问题，造成产品 300%定伸应力较低。将三烷基氯化胺加料管线连到胶乳进料管线上，并增加静态混合器，使三烷基氯化胺与胶乳充分混合，减少凝聚过程中的流失量，提高三烷基氯化胺的使用效率（图4）。

图3　凝聚槽胶乳进料位置改造图Fig.3 Adaption of emulsion feeding in coagulate tank

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

4.2转化槽改造

（1）转化槽主要作用是对凝聚后的胶粒进行充分的皂转化，保证成品胶中皂含量合格。转化槽容积25.4 m3，外型尺寸Φ3 000×3 600（H），搅拌器采用二层A510E32浆叶，每层浆叶3个叶片，槽内设置三块2 900 mm的档板，生产运行后发现档板高度太大，槽内无法形成返混。

（2）将槽内3块挡板从上部去掉900 mm，变为2 000 mm。挡板基准面与槽内支撑筋在同一平面。

（3）在槽内增加导流板。导流板位于顺时针方向靠近出料端，长度600 mm；折流板斜面顺着流体方向，与槽底成 75°角，便于出料；折流板底部与搅拌桨叶平齐。

（4）搅拌浆叶由两层改为三层，增加剪切力。针对转化槽容积较大，搅拌剪切力不够的情况，在上层浆叶的上部增加一层搅拌浆叶（三个叶片），改造后最上层搅拌桨叶位于转化槽液面以下。

（5）转化槽出口水道宽度由原来750 mm×200 mm（宽×高），改到450 mm×200 mm（宽×高），通过增加流速，解决溜槽处的堵胶问题。

4.3洗涤槽改造

洗涤槽的容积、外型尺寸、搅拌器型式、槽内档板与转化槽相同，根据现场实际情况，槽内档板对比转化槽进行相同型式的改造；将搅拌器上层桨叶上移470 mm至变径口处，焊接在搅拌轴上，出口水道宽度由原来750 mm×200 mm（宽×高），改到550 mm×200 mm（宽×高）。转化槽出口溜槽长度不变，坡度减缓至 5～10°左右，减缓水流的流速，有效的解决了脱水机进水量大，胶料脱水效果不好的问题。

5　实施后的效果

（1）凝聚系统改造后，胶乳凝聚效果有了明显的改善，后处理单元停车次数大大降低，减少了橡胶产品的湿斑胶及废胶量。

（2）经济效益：改造后，装置后处理因频繁开停的次数大幅减少，开停车产生的废胶量大幅降低，废胶比例由 2013年的 2.095%降至 2014年的1.196%，以及2015年上半年的1.207%，废胶与出厂产品吨差价按平均在5 000元左右计算，累计增加经济效益大致为645万元

（3）劳动强度：改造之后，凝聚单元的堵挂现象大幅减少，从根本上解决了清胶，频繁开停车等劳动强度大的操作，改善了工人的工作环境。

6　结束语

自从优化改造后，有效地改善了后处理凝聚效果，减少了凝聚工序非计划停车次数，降低了能耗和物耗的损失，保证了装置稳定运行，增加了经济效益。

参考文献：［1］潘传九.化工设备机械基础［M］.北京：化学工业出版社，2001-11.

［2］王锡玉，焦永红.合成橡胶生产工［M］.北京：化学工业出版社，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

中图分类号：TQ 330

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2016）01-0169-03

收稿日期：2015-11-23

作者简介：李洪国，男，辽宁省抚顺市人，高级工程师，工程硕士，毕业于大连理工大学，研究方向：从事石油化工技术研究。

通讯作者：胡玮，女，工程师，从事石油化工工艺研究。E-mail：huwei_fs.petrochina.com.cn。