順丁橡膠溶劑回收裝置設計

謝翔宇(廣東海洋大學化學與環境學院，廣東 湛江 524000)

順丁橡膠溶劑回收裝置設計

謝翔宇(廣東海洋大學化學與環境學院，廣東 湛江 524000)

目的：對順丁橡膠溶劑回收裝置的直采工藝進行改造和優化，將對環境的污染減小到最小，降低成本損耗，避免意外發生。方法：保證順丁橡膠產品質量不變，擬對順丁橡膠溶劑回收裝置的直采工藝進行改造和優化。結果：增大直采比例，聚合溶劑中丁二烯二聚物的含量隨之增加。直采比例改變對順丁橡膠之間各項性能沒有影響，各項性能均未出現明顯的上升或下降趨勢，說明本次直采工藝改造對橡膠質量造成明顯的影響。

順丁橡膠；回收裝置；直采工藝；丁二烯二聚物

順丁橡膠在日常生活中運用廣泛，可作塑料的改性劑，耐磨制品，耐寒制品和防震制品等領域多有應用。隨著日常需求量的增加，日漸出現了生產成本、環境污染等問題。本研究擬對順丁橡膠溶劑回收裝置的直采工藝進行改造和優化，以期將對環境的污染減小到最小，降低成本損耗，避免意外發生，提高產品競爭力。

1 順丁橡膠裝置溶劑回收單元

1.1 溶劑回收單元流程

順丁橡膠裝置溶劑回收單元設有如下環節：T-101溶劑脫水塔、T-102溶劑脫重、回流罐、丁二烯回收、溶劑脫輕等。進入脫除重組分的有塔底水值合格的溶劑和重組分雜質，塔頂溶劑循環作聚合溶劑，塔底重組分切出系統。塔頂丁二烯組分經精制用作聚合單體，塔底水值合格的溶劑和輕組分進入脫除輕組分。塔頂輕組分切出系統，塔底溶劑循環作聚合溶劑。

1.2 溶劑脫重塔的塔頂和塔底物組成

溶劑脫重塔塔頂、塔底物組成經HPLC檢測結果如下，塔頂物質有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%甲基環戊烷、2.3%環己烷；塔底物質有0.3%3-甲基戊烷、10.9%己烷、2.1%2，2-二甲基戊烷、5.7%甲基環戊烷、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%，剩余為未知物。

2 直采工藝

2.1 溶劑回收流程的直采工藝改造

溶劑直采工藝主要針對T-101和T-102進行，主要對T-102溶劑脫重和聚合用溶劑組成的變化產生影響。本研究將T-101溶劑脫水塔底油直接用作聚合溶劑，隨著運行時間的延長，聚合反應逐漸變弱，聚合反應會產生后移現象。由此，作為聚合溶劑的T-101塔底溶劑可以直接使用，但需不斷排出系統內生成的二聚物至系統外。

將T-101塔底物料分成兩部分處理：一部分進入T-102進行脫重處理，另一部分經流量調節后直接進入原溶劑脫重空冷器H-103e和水冷器H-103f，冷卻后進入R-103溶劑脫重回流罐，與T-102塔頂物料混合后送往聚合，通過直采工藝改造后溶劑脫重負荷降低。

2.2 溶劑中丁二烯二聚物含量計算

為了使改造后的溶劑中丁二烯二聚物含量不超過0.1%，需要預先計算物料，直采前后每小時二聚物在系統內的增加量保持不變，系統內排出的總二聚物的量：0.05 t/h×7%。

設x為進入成品溶劑罐溶劑中二聚物的含量，y為直采比例，m為出T-101塔底溶劑的二聚物含量，z為直采后溶劑脫重塔底重組分中的二聚物含量。根據進出二聚物質量守恒原則：

94.85 x=83.33 ym

83.33 (1－y)m=0.05

系統平衡狀態時，所有增加的二聚物最終排到T-102塔底。由系統內每小時增加的二聚物在直采前后保持不變的原則，得z的質量分數為7%。消去m，得x=(0.35%y)/[94.85(1-y)]。

根據y的取值范圍0≤y＜1，取不同的直采比例，根據x=(0.35%y)/[94.85(1-y)]，計算出成品溶劑即進成品溶劑罐溶劑中的二聚物含量，丁二烯/己烷為1/4，折算出聚合過程中二聚物在丁二烯中的含量，結果見下表。

表1 不同的直采比例下丁二烯二聚物的含量

由表1可知，隨著直采比例的增大，聚合溶劑中丁二烯二聚物的含量不斷增加。為保持平衡，溶劑脫重塔最小進料量：44.00 t/h，按照T-101進料量：100.00 t/h，直采比例必須＜47.20%。

按47.20%的直采比例，根據方程x=(0.35%y)/[94.85(1-y)]計算出回成品溶劑罐H-104的溶劑己烷中二聚物的質量分數為34×10－6，折算成丁二烯中二聚物的質量分數為293×10－6，遠小于0.1%，通過理論計算可以看出，T-101塔底溶劑部分直采，丁二烯二聚物含量可以達到指標要求，其工藝技術可行。

經相關標準檢測，經過改進的直采工藝與未進行直采的橡膠相比，直采比例的改變沒有使順丁橡膠各項性能現明顯的上升或下降趨勢，可見回收單元采用直采工藝后，對聚合過程無不良影響，未對橡膠質量造成明顯的影響。

4 討論

本研究對順丁橡膠溶劑回收裝置的直采工藝進行改造和優化，以期降低回收單元能耗，提高產品競爭力。結果發現：增大直采比例，聚合溶劑中丁二烯二聚物的含量隨之增加。直采比例改變對順丁橡膠之間各項性能沒有影響，各項性能均未出現明顯的上升或下降趨勢，說明本次直采工藝改造對橡膠質量造成明顯的影響。

[1]李建軍,羅軍,修志強.順丁橡膠溶劑回收裝置的節能技術[J].合成橡膠工業,2009,32(4):269-274.

[2]羅軍,李建軍,修志強.順丁橡膠溶劑回收裝置丁二烯自聚風險分析及預防措施[J].合成橡膠工業,2011,34(2):89-94.

[3]李振東,袁維富.順丁橡膠裝置溶劑回收系統改造的工業試驗[J].齊魯石油化工,2002,30(2):98-99.

[4]BetheaTristram W.etc.Molecularweightregulationofcis-1,4-polybutadieneusing carboxylates[P].JP:2000063409,1999.

[5]中國科學院吉林應用化學研究所順丁橡膠組.山東勝利橡膠廠.環烯烴在鎳催化體系中對丁二烯聚合的影響[J].石油化工,1974,3(5):409-413.