顺丁橡胶溶剂回收装置设计

2017-11-02谢翔宇广东海洋大学化学与环境学院广东湛江524000

化工管理 2017年29期

谢翔宇(广东海洋大学化学与环境学院，广东湛江 524000)

顺丁橡胶溶剂回收装置设计

谢翔宇(广东海洋大学化学与环境学院，广东湛江 524000)

目的：对顺丁橡胶溶剂回收装置的直采工艺进行改造和优化，将对环境的污染减小到最小，降低成本损耗，避免意外发生。方法：保证顺丁橡胶产品质量不变，拟对顺丁橡胶溶剂回收装置的直采工艺进行改造和优化。结果：增大直采比例，聚合溶剂中丁二烯二聚物的含量随之增加。直采比例改变对顺丁橡胶之间各项性能没有影响，各项性能均未出现明显的上升或下降趋势，说明本次直采工艺改造对橡胶质量造成明显的影响。

顺丁橡胶；回收装置；直采工艺；丁二烯二聚物

顺丁橡胶在日常生活中运用广泛，可作塑料的改性剂，耐磨制品，耐寒制品和防震制品等领域多有应用。随着日常需求量的增加，日渐出现了生产成本、环境污染等问题。本研究拟对顺丁橡胶溶剂回收装置的直采工艺进行改造和优化，以期将对环境的污染减小到最小，降低成本损耗，避免意外发生，提高产品竞争力。

1 顺丁橡胶装置溶剂回收单元

1.1 溶剂回收单元流程

顺丁橡胶装置溶剂回收单元设有如下环节：T-101溶剂脱水塔、T-102溶剂脱重、回流罐、丁二烯回收、溶剂脱轻等。进入脱除重组分的有塔底水值合格的溶剂和重组分杂质，塔顶溶剂循环作聚合溶剂，塔底重组分切出系统。塔顶丁二烯组分经精制用作聚合单体，塔底水值合格的溶剂和轻组分进入脱除轻组分。塔顶轻组分切出系统，塔底溶剂循环作聚合溶剂。

1.2 溶剂脱重塔的塔顶和塔底物组成

溶剂脱重塔塔顶、塔底物组成经HPLC检测结果如下，塔顶物质有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%甲基环戊烷、2.3%环己烷；塔底物质有0.3%3-甲基戊烷、10.9%己烷、2.1%2，2-二甲基戊烷、5.7%甲基环戊烷、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%，剩余为未知物。

2 直采工艺

2.1 溶剂回收流程的直采工艺改造

溶剂直采工艺主要针对T-101和T-102进行，主要对T-102溶剂脱重和聚合用溶剂组成的变化产生影响。本研究将T-101溶剂脱水塔底油直接用作聚合溶剂，随着运行时间的延长，聚合反应逐渐变弱，聚合反应会产生后移现象。由此，作为聚合溶剂的T-101塔底溶剂可以直接使用，但需不断排出系统内生成的二聚物至系统外。

将T-101塔底物料分成两部分处理：一部分进入T-102进行脱重处理，另一部分经流量调节后直接进入原溶剂脱重空冷器H-103e和水冷器H-103f，冷却后进入R-103溶剂脱重回流罐，与T-102塔顶物料混合后送往聚合，通过直采工艺改造后溶剂脱重负荷降低。

2.2 溶剂中丁二烯二聚物含量计算

为了使改造后的溶剂中丁二烯二聚物含量不超过0.1%，需要预先计算物料，直采前后每小时二聚物在系统内的增加量保持不变，系统内排出的总二聚物的量：0.05 t/h×7%。

设x为进入成品溶剂罐溶剂中二聚物的含量，y为直采比例，m为出T-101塔底溶剂的二聚物含量，z为直采后溶剂脱重塔底重组分中的二聚物含量。根据进出二聚物质量守恒原则：

94.85 x=83.33 ym

83.33 (1－y)m=0.05

系统平衡状态时，所有增加的二聚物最终排到T-102塔底。由系统内每小时增加的二聚物在直采前后保持不变的原则，得z的质量分数为7%。消去m，得x=(0.35%y)/[94.85(1-y)]。

根据y的取值范围0≤y＜1，取不同的直采比例，根据x=(0.35%y)/[94.85(1-y)]，计算出成品溶剂即进成品溶剂罐溶剂中的二聚物含量，丁二烯/己烷为1/4，折算出聚合过程中二聚物在丁二烯中的含量，结果见下表。

表1 不同的直采比例下丁二烯二聚物的含量

由表1可知，随着直采比例的增大，聚合溶剂中丁二烯二聚物的含量不断增加。为保持平衡，溶剂脱重塔最小进料量：44.00 t/h，按照T-101进料量：100.00 t/h，直采比例必须＜47.20%。

按47.20%的直采比例，根据方程x=(0.35%y)/[94.85(1-y)]计算出回成品溶剂罐H-104的溶剂己烷中二聚物的质量分数为34×10－6，折算成丁二烯中二聚物的质量分数为293×10－6，远小于0.1%，通过理论计算可以看出，T-101塔底溶剂部分直采，丁二烯二聚物含量可以达到指标要求，其工艺技术可行。

经相关标准检测，经过改进的直采工艺与未进行直采的橡胶相比，直采比例的改变没有使顺丁橡胶各项性能现明显的上升或下降趋势，可见回收单元采用直采工艺后，对聚合过程无不良影响，未对橡胶质量造成明显的影响。