撫順石化公司環(huán)保型充油膠SBR1712E 工業(yè)化生產(chǎn)探討

段瑞軍，張軼婷，胡 瑋

（1. 中國石油撫順石化分公司，遼寧 撫順 113004； 2. 北京化工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 100029）

撫順石化公司環(huán)保型充油膠SBR1712E 工業(yè)化生產(chǎn)探討

段瑞軍1，張軼婷2，胡 瑋1

（1. 中國石油撫順石化分公司，遼寧 撫順 113004； 2. 北京化工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 100029）

按原設(shè)計(jì)，撫順石化丁苯橡膠裝置可以生產(chǎn)非環(huán)保型充油膠SBR1712、SBR1778，而不具備生產(chǎn)環(huán)保型充油膠SBR1712E的能力。考慮到丁苯環(huán)保充油膠市場較好，撫順石化丁苯橡膠裝置在原裝置基礎(chǔ)上，探討開發(fā)SBR1712E環(huán)保充油膠，以增強(qiáng)撫順石化橡膠市場的競爭力。

丁苯橡膠；環(huán)保型充油膠；SBR1712E

乳聚丁苯橡膠是全球產(chǎn)量最高、消費(fèi)量最大的通用合成橡膠品種，主要應(yīng)用于汽車輪胎、工業(yè)傳輸帶、膠帶等領(lǐng)域[1]。充油丁苯橡膠可以降低成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量；改善橡膠的加工性能；增加橡膠制品的耐磨性；用做輪胎時(shí)，還可以延長使用壽命[2]。但傳統(tǒng)充油膠所使用的高芳烴填充油中含有致癌的蒽、菲等稠環(huán)芳烴化合物，輪胎在使用過程中會(huì)釋放出這些對人體及環(huán)境有害的物質(zhì)，使制品無法滿足環(huán)保要求[3]。

撫順石化20萬t/a丁苯橡膠裝置采用吉林石化公司低溫乳液聚合丁苯橡膠專有技術(shù)，由中國石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院提供工藝設(shè)計(jì)、土建設(shè)計(jì)、公用工程和總圖設(shè)計(jì)，并負(fù)責(zé)建筑施工、安裝試車和投料試車。撫順石化丁苯橡膠裝置設(shè)有4條生產(chǎn)線，單線生產(chǎn)能力5萬t/a，可生產(chǎn)SBR1500、SBR1500E、SBR1502、SBR1712、SBR1778五種牌號(hào)的丁苯橡膠[4]。因生產(chǎn)傳統(tǒng)充油膠SBR1712所填充的高芳烴油中含 10%～15%的稠環(huán)芳烴（PCA）。研究表明這種稠環(huán)芳烴（PCA）有致癌性，對人體及環(huán)境有極大危害。隨著世界各國環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，一些國家和地區(qū)限制在橡膠制品中使用稠環(huán)芳烴化合物（PAHs）含量較高的高芳烴油及填充該類油的橡膠。歐盟關(guān)于在輪胎生產(chǎn)中禁用含過量PAHs的芳烴油等有毒橡膠填充油的指令（2005/69/EC）要求于2010年1月1日起在輪胎生產(chǎn)中全面禁止使用有毒橡膠油。指令規(guī)定投入市場的填充油及用于制造輪胎的填充油中PAHs質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3%，8種致癌的芳烴總質(zhì)量濃度小于10 mg/L[5]。為了提升橡膠質(zhì)量，撫順石化打算利用 SBR1712現(xiàn)有流程及工藝，試開發(fā)生產(chǎn)環(huán)保型充油膠SBR1712E。

1 生產(chǎn)SBR1712E的方案選定

1.1 生產(chǎn)方案比選

目前國內(nèi)生產(chǎn)充油丁苯橡膠中，大致有以下三種方案。

第一方案是“罐體直接摻混法”，該方案工藝簡單，但撫順石化膠乳摻混單元中間罐體容積較大（540 m3），很難摻混均勻，難于保證質(zhì)量。

第二方案是“在線混合器摻混法”，該方案優(yōu)點(diǎn)是可精確調(diào)控?fù)交熨|(zhì)量，易于平穩(wěn)控制充油膠質(zhì)量。工藝先進(jìn)可靠，油的適應(yīng)性寬，操作彈性寬，牌號(hào)切換靈活，不污染大型貯罐。

第三方案是“多級(jí)在線靜態(tài)混合器摻混法”，該方案優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，但參數(shù)難于調(diào)整和控制，對于撫順丁苯橡膠裝置來講，由于前部和后部距離較遠(yuǎn)，需要在膠乳凝聚單元新增設(shè)泵，還需要鋪設(shè)較遠(yuǎn)的乳化油管線（約1 000 m），工程實(shí)施難度較大。

結(jié)合撫順丁苯橡膠裝置現(xiàn)狀，選擇采用第二種生產(chǎn)方案，并對該方案進(jìn)一步優(yōu)化，在原有方案基礎(chǔ)上增設(shè)膠漿和乳化油靜態(tài)混合器，該方案稱為：“在線中間罐加靜態(tài)混合器摻混法”，該方案的優(yōu)勢為大部分設(shè)備為裝置原有設(shè)備，只有個(gè)別設(shè)備需要進(jìn)行改動(dòng)或新建。“在線中間罐加靜態(tài)混合器摻混法”工藝流程見圖1。

圖1 在線中間罐加靜態(tài)混合器摻混法工藝流程圖Fig.1 Process chart for the continuous blending method with intermediate tank and static mixer

1.2 環(huán)保型乳化油的配制

從界區(qū)外來的環(huán)保型填充油進(jìn)入化學(xué)品配制單元污染油貯槽V-2024（現(xiàn)有），經(jīng)過污染油輸送泵P-2024進(jìn)入污染油乳液配制槽V-2025（現(xiàn)有），乳化劑、水、油在此進(jìn)行乳化，分析合格后通過污染油乳液輸送泵P-2025A/B進(jìn)入乳化油貯槽V-2025（現(xiàn)有，利用“非污染油乳液配制槽”改名），通過油乳液輸送泵P-2027C（新增），經(jīng)計(jì)量表進(jìn)入膠乳摻混單元靜態(tài)混合器。

1.3 膠漿和乳化油的摻混

從混合膠乳貯槽T-5102A/B的膠漿經(jīng)過混合膠乳輸送泵P-5102A/B（現(xiàn)有），與化學(xué)品配制單元來的乳化油一起進(jìn)入 “靜態(tài)混合器”（新增）后，進(jìn)入中間罐混合器V-5001（現(xiàn)有，利用“污染油乳液貯槽”改名并且進(jìn)行適當(dāng)改造），在中間罐進(jìn)行動(dòng)態(tài)摻混，按填充系數(shù)0.5計(jì)算，停留時(shí)間大約在1 h左右，摻混后進(jìn)行取樣分析（每4 h時(shí)取樣分析一次），摻混合格的膠乳通過泵膠乳輸送泵P-5009（新增）輸送至凝聚崗位。

1.4 混合好的含油膠乳輸送問題

撫順丁苯橡膠裝置受地形地貌分布所限，膠乳摻混單元距離膠乳凝聚單元管道有1 000 m遠(yuǎn)，垂直落差18 m。在膠乳摻混單元混合好的含油膠乳管輸至乳凝聚單元是否會(huì)重新分層，需要在實(shí)際試生產(chǎn)過程中進(jìn)行驗(yàn)證。

1.5 本生產(chǎn)方案優(yōu)缺點(diǎn)

采用“在線中間罐加靜態(tài)混合器摻混法”，油乳液和膠漿經(jīng)過在線靜態(tài)混合器混合后，進(jìn)入“在線中間罐混合器”，相當(dāng)于二次進(jìn)行摻混，混合效果好，防止膠乳出現(xiàn)分層及破乳現(xiàn)象；可精確調(diào)控?fù)交熨|(zhì)量，易于平穩(wěn)控制充油膠質(zhì)量；不污染混合膠乳大罐，產(chǎn)品牌號(hào)切換靈活，提高膠乳貯罐的利用率；工藝先進(jìn)可靠，油的適應(yīng)性寬，操作彈性寬。本方案缺點(diǎn)：現(xiàn)有部分機(jī)泵及管線需要重新設(shè)計(jì)改造。

2 環(huán)保型高芳烴油源的初步確定

因遼河石化公司距離撫順石化較近，客觀上有利于降低運(yùn)輸成本，初步確定使用遼河石化生產(chǎn)的環(huán)保型高芳烴油AP19。

具體AP19的技術(shù)指標(biāo)如稠環(huán)芳烴含量、粘度、芳烴含量等需要進(jìn)一步做入廠前的分析化驗(yàn)，以達(dá)到環(huán)保膠的要求。

3 生產(chǎn)SBR1712E的整改工程量

本方案的大部分設(shè)備為原有設(shè)備，所利用的原有設(shè)備如表1。

表1 充油膠生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)狀Table 1 The present situation of oil-extended rubber production equipments

生產(chǎn)SBR1712E所需新增的設(shè)備如表2。

表2 新增設(shè)備及費(fèi)用Table 2 The new equipments and costs

4 結(jié) 論

撫順石化丁苯橡膠在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，通過技術(shù)改造相關(guān)機(jī)泵、攪拌器、貯罐等設(shè)備；同時(shí)掌握相關(guān)工藝條件及生產(chǎn)操作標(biāo)準(zhǔn)配方下，可以生產(chǎn)環(huán)保充油膠 SBR1712E。撫順石化積極開發(fā)新產(chǎn)品對于提升撫順石化丁苯橡膠的市場競爭力，擴(kuò)大市場份額具有重要意義。

［1］王鳳菊.國內(nèi)外充油丁苯橡膠生產(chǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國橡膠，2005，21（2）:5-6.

［2］王錫玉，焦永紅.合成橡膠生產(chǎn)工[M].北京：北京化工出版社，2005:23-24.

［3］王鳳菊.國內(nèi)外充油丁苯橡膠生產(chǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國橡膠，2005，21（2）:5-6.

［4］張文靜，王淮，段瑞軍,等.丁苯橡膠裝置操作規(guī)程[R].2013:1.

［5］李迎，于曉霞.國內(nèi)外丁苯橡膠市場及技術(shù)發(fā)展[J].當(dāng)代石油化工，2008，16（2）：35-40.

Industrial Production of Oil-extended Styrene-butadiene Rubber SBR1712E in Fushun Petrochemical Company

DUAN Rui-jun1，ZHANG Yi-ting2，HU Wei1
（1. PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113004，China; 2. College of Materials Science and Engineering,Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029，China）

Styrene-butadiene rubber; Environmental friendly; SBR1712E

According to the original design, the SBR department of Fushun Petrochemical Company could produce non-environmentally friendly oil-filled rubber SBR1712 and SBR1778, couldn’t produce environmentally friendly oil-filled rubber SBR1712E. As the environmental oil-filled SBR rubber market is better, Fushun Petrochemical Company started exploring the industrial production of environmental friendly oil-filled plastic SBR1712E, so as to enhance the competitiveness in rubber market.

2015-05-29

段瑞軍（1982-），男，河南開封人，工程師，2005年畢業(yè)于河南科技大學(xué)化學(xué)與工藝專業(yè)，研究方向：從事丁苯橡膠生產(chǎn)工作。E-mail：duanruijun@petrochina.com.cn。

TQ 330

A

1671-0460（2015）08-1945-03