镍系顺丁橡胶回收过程节能优化措施

摘要：在传统的镍系顺丁橡胶装置的生产过程中，由于丁二烯自聚产生的自聚物造成对回收精制系统的冲击，进而导致整个装置在实际的运行过程中能耗较高。对此本文结合已有的研究技术和产品现状，对聚合反应的转化率进行分析。同时重点阐述了聚合反应过程中影响产品转化率的因素和导致凝胶产生的因素。并提出相关的对策及建议，减少丁二烯自聚物的生成，进而降低系统的能耗，实现整个装置的减排降耗的目的。本文的探究內容为实际的加工和生产提供横向的参考。

关键词：镍系顺丁;橡胶回收;节能降耗;优化

镍系顺丁橡胶聚合反应过程主要是以1，3-丁二烯单体为基本原料，以正己烷为溶剂，环烷酸镍、三异丁基铝和三氟化硼乙醚络合物在微量水的作用下形成催化体系，最后生成顺丁橡胶。由于实际生产的过程中催化剂的活性较高，实际的加工速度较快，产品质量较好。但是在加工的过程中也存在着较大的缺点，原材料的加工质量要求较为苛刻。根据相关的加工数据统计，产品线的实际转化率仅为82%左右。运行装置当中回收单元装置是整个产品线的核心所在，其运行能效和水平将直接影响到装置的能耗和物耗。所以优化产品线中聚合物的回收单元操作对产品线的节能降耗具有重要意义。

1 聚合回收单元能耗物耗分析

聚合单元的物耗主要为1，3-丁二烯、正已烷、铝剂、镍剂、硼剂和抗氧剂等为基础原料的消耗。在实际的加工过程中对于原料的质量和催化过程以及原料的用量具有着较高的要求，转化率和系统的挂胶程度最终决定着聚合单元的能耗和物耗。

1.1原料质量及成本

在实际的产品加工线当中，催化剂和抗氧化剂的价格较为昂贵。同时国产的产品原料在性能和定价上也有着较大的差异。依据实际的工程经验来看，装置当中丁二烯的纯度越低，则使用的催化剂含量就越高，同时产品线的聚合转化效率就越低，最终导致产品能耗的上升。

1.2催化剂流量及浓度

在实际的生产过程中，催化反应进程中的流量和浓度也是制约生产过程的重要因素，由于在顺丁橡胶装置的配置过程中，浓度常常会发生这变化，所以就要严格控制凝胶的含量来确保过程发生的稳定。凝胶含量高，对于电力系统的冲击较大，直接表现为搅拌电流以及系统压力冲击波较高，电力能耗不断升高。同时控制聚合过程的催化剂泵也是电力系统能耗的大户，在这个过程当中主要是依据泵体的变频和冲程控制来实现产品线加工的控制。在变频泵频率为20～80Hz时，系统的运行稳定性和调节灵敏度最优。此时系统的运行稳定性最好。

1.3聚合系统挂胶

在聚合反应发生的过程当中，催化剂过量加入会导致样品内的配方含量过高。此时由于丁油浓度高，导致聚合首釜催化剂局部分布不均。最终会导致反应发生较为剧烈，导致反应进程当中出现大量的凝胶，造成挂胶严重，导致装置内部整体的能耗较高。所以在催化剂的配比当中，Al剂配方过高也是聚合系统凝胶产生的重要原因。

1.4回收单元

在实际的生产过程当中，回收单元主要是通过精馏的原理来实现对未反应丁二烯的回收及精制。所以在实际的运行当中可以通过降低蒸汽、电以及循环水的基本用量等操作来促进系统的平稳运行。同时回收单元在实际的生产进程当中，系统内的温度和微氧含量在不断的聚集，所以在一定的条件下会促进一些异常反应，导致自聚物在系统中聚集，造成操作单元的波动。这也会直接制约着系统运行的平稳性，导致物料的放空成本以及设备的检修成本过高。

1.5装置储罐分程调节方式

顺丁橡胶装置聚合回收单元丁二烯和己烷储罐压力采用分程调节阀控制系统，正常系统运行过程中主要是依据着PID控制来实现分程调节。这种延后式的开关控制通过泄压和补压调节保持着系统运行的动态平衡。但是由于储蓄罐内的液位可能存在波动，所以在实际的运行过程中常常会存在两个调节阀频繁开关的状况，进而导致氮气的实际消耗量较大。

2 节能降耗措施聚合单元的节能降耗措施

2.1 原料质量的控制

原料的质量控制是系统运行的核心，原材料的选取是系统运行的根本。不仅要综合考虑国产产品的质量问题，同时进口产品的关税问题也是制约着生产成本的重要依据。在这个过程中催化剂需要重点考察使用后聚合反应的稳定性，同时也要强化原料丁二烯指标分析频次和准确度，通过有效的稳定原料丁二烯的纯度，进而降低TBC的含量，可以有效的减少聚合反应的波动。

2.2 稳定催化剂流量，优化操作

在实际的加工过程中，需要严格的把控催化剂的配置浓度，不断的依据变频泵的变频调节实现流量控制。在PID控制中通过DCS画面中增设催化剂流量小时平均值和配方平均。同时实时监控的方法消除由于催化剂流量不稳定所导致的聚合反应波动。同时可以考虑选用夹套盐水代替充油，进而减少胶罐的气相放空量。

2.3 依据工况选择最佳开车方

半釜开车相较于空釜和满釜开车，能够大大缩小聚合反应过程中的开车时间，进而间接的增加了聚合单位时间的产量，并且还有效的降低了在开车初期催化剂的使用量。此时的聚合反应引发的时间较短，此时的升温速率和反应的温控效果最佳。

3 结语

顺丁橡胶装置聚合回收单元原料质量、催化剂用量等因素对聚合反应作用较大，导致系统的运行能耗较高。本文通过对聚合回收单元的改进因素进行实践和总结，为横向之间的生产过程提供有效的参考。

参考文献：

[1]王文英. 顺丁橡胶催化剂预混工艺研究[D].大庆石油大学，2006.

[2]罗军. Ni系顺丁橡胶装置节能技术的研究[D].北京化工大学，2015.

[3]薛超，冯霄，邓春.镍系顺丁橡胶溶剂及丁二烯回收装置过程模拟[J].化工进展，2016，35（02）：439-444.

作者简介：龙政规（1984.10.5）男， 苗族，贵州省松桃县， 助理工程师，本科，研究方向为镍系順丁橡胶。

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