丁基橡膠裝置簡(jiǎn)介和重點(diǎn)部位及設(shè)備

1、丁基橡膠裝置簡(jiǎn)介和重點(diǎn)部位及設(shè)備 (一)裝置發(fā)展及類(lèi)型 1裝置發(fā)展 丁基橡膠在1940年6月問(wèn)世，1943年投產(chǎn)，是美國(guó)的Exxon公司。在世界丁基橡膠生產(chǎn)行業(yè)中，Exxon、Bayer公司的丁基橡膠生產(chǎn)技術(shù)成熟可靠、水平較高，但從不轉(zhuǎn)讓技術(shù)，企圖長(zhǎng)期把持丁基橡膠生產(chǎn)技術(shù)和市場(chǎng)。Exxon公司聯(lián)合Bayer公司成立了子公司與北京燕化公司進(jìn)行合作談判，由于條件苛刻、技術(shù)費(fèi)用很高，因而未有結(jié)果。 意大利的Pressindustria公司(以下簡(jiǎn)稱n公司)從1971年開(kāi)始對(duì)丁基橡膠理論開(kāi)始研究1973年為Exxon公司提供攪拌器，1975年開(kāi)始與前蘇聯(lián)合作進(jìn)行新型丁基橡膠聚合反應(yīng)器的研究，1976年

2、取得成功。1983年P(guān)I公司對(duì)前蘇聯(lián)的下卡姆斯丁基橡膠廠的聚合反應(yīng)器和聚合工藝進(jìn)行改造，使其生產(chǎn)水平大大提升。1986年P(guān)I公司開(kāi)始投入大量資金，完善了聚合反應(yīng)器和聚合工藝技術(shù)，開(kāi)發(fā)了聚合反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)引進(jìn)專家掌握了丁基橡膠成套生產(chǎn)技術(shù)。 北京燕化公司同俄羅斯及PI公司進(jìn)行了技術(shù)交流，并于1995年12月15日由中國(guó)石化總公司召開(kāi)“關(guān)于引進(jìn)意大利PI公司技術(shù)建設(shè)丁基橡膠生產(chǎn)裝置論證會(huì)，進(jìn)而確定引進(jìn)公司的技術(shù)建設(shè)在中國(guó)大陸建設(shè)一套3X104ta的丁基橡膠裝置。1997年10月14日，丁基橡膠裝置在北京燕山石油化工股份合成橡膠事業(yè)部開(kāi)始動(dòng)工，于1999年12月28日正式投產(chǎn)。 2。裝置類(lèi)型

3、 丁基橡膠裝置是以高純度異丁烯和異戊二烯為原料，用高純度三氯化鋁加微量水為催化劑，氯甲烷為稀釋劑，采納淤漿法生產(chǎn)丁基橡膠的石油化工裝置。是制造子午胎內(nèi)胎和無(wú)內(nèi)胎輪胎不可代替的材料，在包括電子、機(jī)械、醫(yī)療和食品等行業(yè)中有著非常廣泛的用途。 (二)單元組成與工藝流程 1單元組成 丁基橡膠裝置主要由乙烯制冷單元、丙烯制冷單元、配料及催化劑配制單元、聚合和脯氣單元、氯甲烷回收單元、氧化鋁干燥再生單元、異丁烯和異戊二烯精制單元、中間罐區(qū)公用工程系統(tǒng)和后處理生產(chǎn)線等10個(gè)單元組成。 2工藝流程概述 丁基橡膠是在極低的操作溫度和半連續(xù)生產(chǎn)的條件下用異丁烯和異戊二烯聚合得到。催化劑為用氯甲烷作溶劑配制成的無(wú)水

4、三氯化鋁溶液，該催化劑溶液經(jīng)過(guò)深冷進(jìn)入到反應(yīng)器。精制后的異丁烯和異戊二烯也用氯甲烷按一定比例配制成溶液，經(jīng)過(guò)深冷后進(jìn)人聚合反應(yīng)器，在反應(yīng)器中異丁烯和異戊二烯在催化劑存在下瞬時(shí)完成聚合反應(yīng)，生成丁基橡膠膠粒。膠粒和未反應(yīng)的單體和氯甲烷自聚合反應(yīng)器頂部溢出進(jìn)入到脫氣釜用熱水脫氣，蒸出未反應(yīng)的大部分單體和氯甲烷。在脫氣釜中加入分散劑和抗氧劑，并加入燒堿溶液中和三氯化鋁水解生成的鹽酸。經(jīng)脫氣后的膠粒和水再經(jīng)第一汽提釜和第二汽提釜進(jìn)一步蒸出未反應(yīng)的單體氯甲烷。 未反應(yīng)的單體和氯甲烷再經(jīng)壓縮、干燥和精制后循環(huán)使用。不含氯甲烷的膠粒和水從第二汽提釜底部出來(lái)送到后處理，經(jīng)后處理生產(chǎn)線，膠粒經(jīng)脫水，分開(kāi)的水返回

5、汽提釜。 膠粒經(jīng)過(guò)擠壓干燥機(jī)和熱風(fēng)干燥箱，進(jìn)一步干燥，再經(jīng)壓塊和薄膜包裝后得到成品膠，裝箱后送人膠庫(kù)碼垛、儲(chǔ)存和運(yùn)出。 丁基橡膠生產(chǎn)工藝不僅要求純凈的原料和氯甲烷，還要堅(jiān)持極低的反應(yīng)溫度和控制反應(yīng)物料的水分。工藝上所需要的低溫是由乙烯和丙烯深冷系統(tǒng)提供。乙烯和丙烯深冷系統(tǒng)給工藝物流提供冷卻所需的不同溫度，液體乙烯和丙烯分別在二種壓力下閃蒸，閃蒸后的氣體乙烯和丙烯返回壓縮機(jī)壓縮、冷凝，丙烯用循環(huán)卻水冷凝、乙烯用丙烯冷凝。 溶解在高純度氯甲烷中的AlCl3溶液儲(chǔ)存在容器中，AlCl3的飽和溶液送到反應(yīng)器前在管道混合器中用高純度氯甲烷稀釋到需要的濃度，冷卻后進(jìn)人儲(chǔ)罐。依據(jù)產(chǎn)品要求，按一定配比進(jìn)入到反

6、應(yīng)器中。 聚合反應(yīng)在特別制定的反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)器操作時(shí)間不少于60h，清洗反應(yīng)釜掛膠的時(shí)間不超過(guò)15h。聚合反應(yīng)器生成的丁基橡膠膠粒不溶于氯甲烷中，在氯甲烷中呈淤漿狀態(tài)離開(kāi)反應(yīng)器。反應(yīng)器工作60多小時(shí)后，由于換熱表面掛膠需要清洗，必須停止進(jìn)料，當(dāng)一臺(tái)反應(yīng)器切換清洗時(shí)，另一臺(tái)清洗完畢處于備用狀態(tài)的反應(yīng)器必須立Bp啟動(dòng)，以便給下游設(shè)備提供連續(xù)進(jìn)料。 每臺(tái)反應(yīng)器對(duì)應(yīng)一臺(tái)脫氣釜，膠粒水送到第一汽提釜和第二汽提釜，出第二汽提釜的膠粒水中含有的氯甲烷減少到20X106以下，從第二汽提釜底送出的膠粒水送到后處理線，生產(chǎn)丁基橡膠成品。 汽提釜頂部蒸出的氣體經(jīng)蒸汽噴射泵送到脫氣釜內(nèi)，從脫氣釜頂部出來(lái)的氣體送到

7、氯甲烷回收單元。 橡膠的添加劑在添加劑罐內(nèi)配制、儲(chǔ)存。在進(jìn)入后處理線之前，來(lái)自第二汽提釜的膠漿儲(chǔ)存在膠漿儲(chǔ)罐中，膠漿送到脫水機(jī)和擠壓干燥機(jī)，由脫水機(jī)脫出的水儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中，一部分返回脫氣釜，剩下的水經(jīng)回收膠粒后送到污水處理場(chǎng)。 濕的膠粒在擠壓干燥機(jī)中，用擠壓和加熱的方法干燥膠粒。干燥后的膠粒切出適當(dāng)大小的膠粒，膠粒用風(fēng)機(jī)送到干燥箱，在干燥箱內(nèi)膠粒中痕量的水用熱空氣帶出。干燥后的膠粒經(jīng)壓塊、包裝、裝箱，送到成品倉(cāng)庫(kù)。(三)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程 丁基橡膠是異丁烯和異戊二烯在100左右的溫度和催化劑的作用下，進(jìn)行陽(yáng)離子型共聚反應(yīng)而得到。其聚合反應(yīng)是在低溫條件下進(jìn)行，從三氯化鋁絡(luò)合物與異丁烯分于相遇開(kāi)始，到以所

8、得活性正碳離子或增長(zhǎng)的聚合物鏈與三氯化鋁離子相遇而終止。因此聚合釜中催化劑濃度增加將導(dǎo)致引發(fā)和終止速率增快，結(jié)果是單體轉(zhuǎn)化率增高，聚合物鏈變短。溫度對(duì)聚合反應(yīng)影響很大，溫度降低將減弱催化劑絡(luò)合物的離子化作用，其結(jié)果是降低鏈終止的頻率，使鏈變長(zhǎng)，平均分于量變大。 反應(yīng)過(guò)程中加入異戊二烯是為了增加聚合物的不飽和度，從而使橡膠能夠硫化。異戊二烯的反應(yīng)活性比異丁烯要低，所以可通過(guò)加入過(guò)量的異戊二烯來(lái)保證生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。 (四)主要操作條件及工藝技術(shù)特點(diǎn) 1主要操作條件 丁基橡膠裝置主要由乙烯制冷、丙烯制冷、聚合、氯甲烷壓縮，回收、精制、異丁烯和異戊二烯精制等重要系統(tǒng)構(gòu)成，主要操作條件見(jiàn)表418。 2工

9、藝技術(shù)特點(diǎn) (1)嚴(yán)格控制單體和循環(huán)物料中的雜質(zhì)含量，以獲得高分子量的產(chǎn)品和高的轉(zhuǎn)化率。同時(shí)減少了黏性強(qiáng)的低聚物生成，降低聚合釜掛膠，從而延長(zhǎng)了聚合釜的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。 (2)聚合過(guò)程中采納了極低的進(jìn)料溫度(98)，降低乙烯冷劑溫度(ll5)，加大 聚合釜傳熱溫差，嚴(yán)格控制對(duì)聚合有害的雜質(zhì)濃度，使聚合實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)化率(不低于85)和高聚合物濃度(不低于22)，獲得高門(mén)尼黏度產(chǎn)品。 (3)聚合釜出料淤漿經(jīng)脫氣除去大部分氯甲烷稀釋劑后，再經(jīng)兩級(jí)汽提進(jìn)一步將膠中的氯甲烷含量降至20X106以下。 (4)聚合釜內(nèi)的淤漿直接進(jìn)入脫氣釜，中間無(wú)緩沖和儲(chǔ)存。 (五)催化劑及助劑 丁基橡膠所使用的催化劑是三氯化鋁。其他助劑有稀釋劑氯甲烷、填加劑硬脂酸鈣、抗氧劑"1010'、阻聚劑TBC、干燥劑三氧化二鋁等。催化劑及助劑性質(zhì)見(jiàn)表419。 (六)原料及產(chǎn)品性質(zhì) 丁基橡膠主要原材料及產(chǎn)品性質(zhì)見(jiàn)表420。 二、重點(diǎn)部位及設(shè)備 (一)重點(diǎn)部位 丁基橡膠生產(chǎn)過(guò)程中重點(diǎn)部位主要為原料罐區(qū)、中間罐區(qū)、乙烯和丙烯制冷系統(tǒng)、催化劑配制系統(tǒng)、聚合和