丁苯橡膠裝置產品外觀質量技術攻關

趙志芳，王 宇，周文權，周在孝，胡 瑋

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丁苯橡膠裝置產品外觀質量技術攻關

趙志芳，王 宇，周文權，周在孝，胡 瑋

（中國石油撫順石化分公司烯烴廠，遼寧 撫順 113004）

隨著丁苯橡膠行業產能過剩，市場競爭日益激烈，產品質量尤為重要。丁苯橡膠產品不僅局限于汽車輪胎行業，已深入日用制品業，所以用戶對產品外觀要求更加嚴格。就產品色差、硬塊等外觀改進成果從技術角度進行闡述總結。

質量；色差；硬塊；黑點；濕斑；技術攻關

中油撫順石化丁苯橡膠裝置2012年6月投產，是撫順公司首套橡膠裝置，采用低溫乳液聚合丁苯橡膠專有技術[1-3]，根據市場需求現生產兩個牌號丁苯橡膠SBR1500E（墨綠色膠塊）, SBR1502（淺黃色膠塊）。裝置在開工初期，由于經驗不足，產品外觀質量出現色差、硬塊、黑點、濕斑等問題，下游市場用戶提出反饋，為提升質量，裝置成立技術攻關組并開展工作，取得了預期效果，本文就技術攻關和改進措施予以總結。

1 存在問題及影響

1.1 色差

色差出現在SBR1500E產品中，該牌號橡膠在膠塊成型前加入防老劑（深黑色）2.9 kg/t橡膠，防老劑的加入主要提升橡膠產品的抗老化性能[1]。產品膠塊顏色正常為墨綠色，但在開車初期出現同一批次產品中，有淺綠色、深綠色，同一膠塊中，也存在深淺不一致的問題。這給下游用戶對產品外觀顏色產生誤判，直接影響市場銷售。圖1為SBR1500E色差膠塊實物照片。

圖1 色差

1.2 硬塊

硬塊問題同時出現在兩個牌號的橡膠產品中，是膠塊樣品中夾雜的一些類似水垢硫酸鹽類硬塊物質，這些硬塊在橡膠后加工過程中不熔，會影響后序產品的質量[1,2]。圖2為實物圖片。

圖2 硬塊

1.3 黑點

黑點問題主要是存在于SBR1502膠塊中，由于該牌號橡膠產品外觀顏色為淺黃色，部分膠塊表面明顯有類似于油斑或炭黑的黑色雜質。給下游用戶帶來不便。圖3為實物圖片。

圖3 黑點

1.4 濕斑

濕斑主要存在于SBR1502中，是橡膠中高水分含量造成的局部斑點。濕斑在塑煉時往往阻礙破膠，在混煉時不像干橡膠那樣容易吸納碳黑，會影響后加工的性能[1,2]。圖4為實物圖片。

圖4 濕斑

2 影響橡膠產品質量原因分析

2.1 色差產生原因

SBR1500E所用防老劑顏色為深黑色，防老劑加入量的不均一是造成SBR1500E色差的主要原因。原始設計防老劑加料泵量程大27.5 m3/h,配套物料管線管徑粗DN75mm，及原流量表為楔式流量計量程0~45 m3/h[3]，與防老劑每批摻混實際加入量0.5 m3不匹配。造成摻混加料過程中加料時間太快約1 min完成，且原計量楔式流量計偏差大不能準確計量，即每批摻混防老劑的加入量不統一，直接影響線上成品膠塊的顏色偏差。

2.2 硬塊形成原因

硬塊經分析化驗后發現主要成分是硫酸鹽。形成原因是由于凝聚系統在生產過程中需要加入大量的工業水來補充更新母液、淡乳清及洗滌水，而反應初載體乳化劑主要成分也是水[1]。凝聚系統中的硫酸與膠乳水中的鉀、鈉、鈣、鎂離子反應形成硫酸鹽后在風送過程中經熱風和膠粒換熱交換后部分水分子蒸發在風送管道壁上逐漸形成水垢掉在膠粒中所致[1,3]。

注解：2RCOOMe+H2SO4→2RCOOH+Me2SO4[2]

RCOOMe代表乳化劑皂類

Me代表K或Na

RCOOH反應生成的有機酸

Me2SO4就是結垢的主要成分

2.3 黑點形成分析

黑點的主要成分是有機物的焦油或黑炭，由于從投料開車到現在干燥箱頂部未能每次都徹底清理干凈，經日積月累后集聚在干燥箱頂部的苯乙烯有機物由于長時間高溫作用后變質反應后形成類似焦油或黑炭的物質在生產中部分脫落灑落在膠塊中，另一方面是凝聚槽、轉化槽、洗滌槽等在正常生產時周邊積累的部分顏色變異老膠由于設備震動等原因掉落在膠粒中所致。

2.4 濕斑產生原因

濕斑形成的主要原因是后處理凝聚時間相對較短進料量高的時候存在包漿現象，另外脫水機錐孔開度較大及干燥箱溫度相對較低，造成膠粒含水量相對大，反應在膠塊中會有部分膠塊存在濕斑現象。

3 技術攻關措施及效果

3.1 防老劑加料改造

為保證防老劑加入均勻解決“色差”問題，污染型防老劑加料泵出口技術改造增加一條DN50回流線，投用后防老劑的加料時間由1~ 2 min延長到4~10 min，另外在加料過程中以流量表和罐液位相互校對的辦法進行添加，保證加料量的均一，加料效果相對改造前更加準確。但由于流量表、機泵、管線選型都比較大，仍存在加料量小幅波動的問題，針對此情況，將原楔式流量計更換成一臺小流量質量流量計，整改措施實施后從而徹底解決加料不準的問題，成品膠塊色差問題徹底解決，顏色均一，效果顯著。

3.2 硬塊工藝條件調整

“硬塊”問題，根據分析化驗結果，硬物為硫酸鹽類物質，規定從提高凝聚PH值減少硫酸使用量的、增加洗滌水用量、等幾方面開展工作，硫酸鹽類物質大幅減少，風送管道水垢基本沒有，“硬塊”問題得到有效改善。

3.2.1 水質改造

脫鹽水及助劑用水改造，將后部生產原先用工業水改為脫鹽水；定期到鉀皂廠和鈉皂廠檢查生產用水情況，并取樣回廠分析，確保使用去離子水（表1）。

表1 K皂、Na皂廠水質數據

3.2.2 提高凝聚pH值

后處理凝聚pH值由原先2.2～2.8提高到3.0～3.5。一方面通過減緩凝聚速度來避免出現因凝聚不均勻、不充分造成凝聚后的橡膠變硬，脫水干燥效果差的問題；另一方面，通過減少硫酸加入量可以降低母液、淡乳清中的硫酸鹽含量，減小風送管道結垢的可能。

3.2.3 提高洗滌水用量

根據母液和淡乳清的含鹽量，以及風送管道的結垢情況，適當提高后處理SBR1500E生產線洗滌水的用量，[1]脫鹽水有原來2 t/h調整到5 t/h，改善膠粒的洗滌效果。

3.2.4 控制脫水機錐孔開度

脫水機錐孔開度由原來的30~33調整到24~26，規定不同生產負荷下脫水機錐孔開度的調整指標，同時工藝技術人員和崗位操作人員加強對脫水機出料口膠粒含水量的檢查，避免出現因擠壓脫水深度不夠造成水分在風送管道內積存結垢，以及因膠粒含水率過高造成干燥不完全、產品出現濕斑的情況。[2]對于位移傳感器故障的脫水機，由技術人員和廠家共同調整到一定開度后，對班組調整限制規定，特殊情況必須調整的由廠家人員調整，班組做好調整記錄。通過減小脫水機椎孔開度的方法，有效減少膠粒含水率。

3.2.5 降低鼓風機溫度

逐步降低風送系統鼓風溫度從原70～80 ℃至45~55 ℃。通過縮小風與膠粒的溫差，最大程度地減少風送過程中的水分的夾帶與蒸發，以及水分蒸發造成的鹽類物質析出形成水垢。從根本上消除了鹽類物質形成水垢的可能。圖5是工藝條件調整前后二線1500E運行20 d后，風送管線打開后的效果對比。

(b)風送管線調整后

圖5 風送管線結垢現象對比

Fig.5 Compare breeze pipeline fouling

3.3 膠塊入庫及清膠周期管理

解決“黑點”問題主要從干燥箱、凝聚槽、洗滌槽及轉化槽的清理周期和清理程度和成品膠入庫前檢查管理兩方面入手。

縮短清膠周期，保證清膠質量；規定將清膠頻次改為每周1次小清膠，兩周1次大清膠。每次清膠都必須嚴格執行清膠方案，將風送管道內的異物、凝聚槽、轉化槽、洗滌槽、干燥箱鏈板與邊緣擋板之間的老膠和黑膠清理干凈。大清膠時還應用鏟子將干燥箱箱體內壁及頂部的焦油、積碳類物質清理干凈。以免這些雜質混入膠粒中造成產品外觀異常。目前每次清膠時都對干燥箱內部進行全面清理，基本杜絕膠內有黑點的問題。

加強包裝線外觀管理力度，確保外觀質量不合格的膠塊不進入庫房。

3.4 干燥箱工藝條件調整

“濕斑”問題，提高干燥溫度后問題有所改善，在包裝線上已看不出有濕斑現象。

由于干燥箱是分區控制，在干燥過程即保證干燥溫度也要保證膠粒在干燥箱鏈板上的干燥時間。[1]提高干燥箱各區溫度的控制范圍，和對應干燥時間保證膠粒的干燥效果。具體溫度控制要求：隨膠乳進料量的不同，規定了干燥箱各區溫度。

膠乳進料大于30 m3/h時，無特殊情況干燥箱按以下溫度控制：一區(91±1)℃、二區(93±1)℃、三區(93±1)℃、四區(93±1)℃、五區(90±1)℃；

膠乳進料在25~29 m3/h時，無特殊情況干燥箱按以下溫度控制：一區(90±1)℃、二區(92±1)℃、三區(92±1)℃、四區(92±1)℃、五區(88±1)℃；[3]

操作人員密切關注揮發份指標，揮發份高于0.4%，可在以上溫度的基礎上根據現場情況繼續提高干燥箱溫度，各區溫度最高不得超過98 ℃。

4 結 論

本文對丁苯橡膠裝置運行期間出現的四個代表性質量問題，即色差、硬塊、黑點、濕斑問題進行了外觀技術攻關和分析總結，從理論和實踐兩個方面找出以上問題出現的原因以及相應的攻關措施，并取得了顯著效果，為優化產品質量提高撫順丁苯橡膠市場認可度積累了經驗。

當然，影響裝置產品質量的因素與平常規范的日常操作、嚴格的生產管理、不斷的技術總結是分不開的；對于本裝置系統質量管理、關鍵工藝條件、設備維護清理的管理控制等因素還有待進一步提高和優化。

參考文獻：

［1］ 朱敏. 橡膠化學與物理[M]. 北京：化學工業出版社，1984．

［2］ 曹湘洪，主編. 乳液聚合丁苯橡膠[M]. 北京：中國石化出版社，2011．

［3］ 合成橡膠生產[R]. 中國石油撫順石化公司培訓課程．

Technical Problems of Improving Product Appearance Quality of Styrene Butadiene Rubber

，，，，

（Petrochina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113004，China）

Due to the overcapacity of styrene butadiene rubber industry, market competition is increasingly fierce, so product quality is particularly important. Styrene butadiene rubber products not only are used in the automobile tire industry, but also are used in daily use products industry, so users have more stringent requirements on the product appearance. In this paper, some technologies to improve the product appearance quality were discussed.

quality; color; lumps; black spots; wet spots; technology research

TQ 330

A

1671-0460（2016）09-2144-03

2016-03-20

趙志芳（1982-），男，遼寧撫順人，工程師，2010 年畢業于遼寧石油化工大學化學工程與工藝專業，研究方向：從事丁苯橡膠生產工作。E-mail：zzf.fssh@petrochina.com.cn。