順丁橡膠凝聚節能降耗技術探討

楊雪兵　王川

摘 要：順丁橡膠是順式 -1，4- 聚丁二烯橡膠的簡稱，主要由丁二烯聚合而成，是一種結構較為規整的合成橡膠。在順丁橡膠的生產過程中，凝聚節能與降耗顯得尤為重要。本文將對順丁橡膠凝聚技能與降耗技術進行分析，并提出相對應的優化措施。

關鍵詞：順丁橡膠 凝聚節能 降耗技術

順丁橡膠凝聚過程擔負著從膠液中回收溶劑和丁二烯（簡稱烴類）的任務。國內外多采用水蒸汽汽提方法。我國順丁膠生產與國際先進水平相比，溶劑消耗量大，能耗高，因此研究凝聚過程節能技術是提高我國順丁橡膠生產技術水平的重要課題之一。為降低凝聚能耗，國內同行已作了大量工作，如從單釜、雙釜到多釜凝聚系統的改進，降低水膠比川，改進凝聚釜結構及噴膠形式川等，為凝聚節能作出了貢獻。

一、凝聚節能與降耗理論

在鎳系丁二烯溶液聚合過程中，末釜反應溫度一般控制在95℃左右，丁二烯轉化率在80%左右，聚合膠液不僅含有溶劑和聚丁二烯，而且還有未反應的丁二烯。為了降低凝聚過程的能耗與物耗，國內順丁橡膠生產裝置對膠液罐普遍采用了保溫措施和膠液閃蒸技術。膠液進人膠液罐后，大部分未反應的丁二烯被閃蒸從罐頂排出、回收。去凝聚釜的膠液可視作聚丁二烯與溶劑的均相溶液。

1.1凝聚過程的相平衡

在凝聚釜內，氣相物料為蒸汽和氣相溶劑的均相混合物；液相物料可視作水與溶劑的非均相混合物；固相物料為聚丁二烯膠粒。在凝聚過程中，不存在固一液相平衡，只存在膠粒中溶劑的擴散與汽化，所以凝聚過程只討論氣、液兩相的平衡狀態。

在凝聚過程中，由于聚丁二烯的相對分子質量與溶劑的相對分子質量相差懸殊，其摩爾分數又小，因此，溶劑的汽化受聚丁二烯的影響可以忽略。又由于水與溶劑的性質差別很大，因此凝聚釜內液相是完全不互溶的非均相物系，而在這種物系中，溶劑的蒸汽壓與水的存在及其含量無關。

1.2凝聚節能

凝聚能耗是指膠液凝聚過程的蒸汽消耗。凝聚過程中蒸汽消耗主要為三部分：1）將膠液、循環熱水升至凝聚溫度所需的顯熱蒸汽量；2）膠液中烴類汽化所需的潛熱耗蒸汽量；3）帶出凝聚釜氣相烴類所耗的蒸汽量。

凝聚過程顯熱、潛熱的耗蒸汽量，在水膠體積比、溶劑與干膠質量比不變的條件下，此部分蒸汽耗量受溫度、壓力影響較小，可視為一定值（以It順丁橡膠計）。可得出減少從釜內帶出氣相溶劑的蒸汽耗量是凝聚節能的關鍵。

二、凝聚節能與降耗技術分析

（1）凝聚過程的相平衡

在順丁橡膠的生產過程中，需要將聚合物與溶劑進行分離，這是順丁橡膠生產中必需的一個工藝過程。在這個膠液凝聚的工藝過程中，蒸汽消耗以及溶劑消耗是衡量順丁橡膠凝聚技術水平的重要指標。凝聚效果好時，不僅能夠節省溶劑的使用，還能夠保證產品的質量，使順丁橡膠具備較高的質量。在順丁橡膠的生產過程中，有效的控制能源消耗和溶劑消耗，使膠液能夠凝聚完全，這也是順丁橡膠凝聚技術發展的最終目標。在順丁橡膠的凝聚釜內，氣相物料是蒸汽和溶劑的均相混合產物，液相物料是蒸汽與溶劑產物的非均相混合物。在順丁橡膠的凝聚過程中，凝聚的相平衡主要是指氣、液兩者之間的平衡。在順丁橡膠的凝聚過程中，聚丁二烯的分析質量與溶劑分子質量存在著較大的差距，在很大程度上來說，聚丁二烯對溶劑汽化產生的影響很小。另外因為蒸汽與溶劑存在較大的性質差異，這導致順丁橡膠的凝聚釜內是互溶性很差的非均相物質。凝聚釜內非均相物質中，溶劑的蒸汽壓不與水存在關系，水分的含量也不受到影響。

（2）凝聚節能

順丁橡膠的凝聚節能，主要是指順丁橡膠在凝聚過程中對于蒸汽的消耗。在蒸汽的消耗方面，主要有著三方面的內容 ：一是使膠液和循環熱水溫度升高至凝聚所需溫度所消耗的蒸汽量。二是膠液內烴類氣化在凝聚中所需要的潛熱蒸汽量。三是將凝聚釜氣相烴所消耗的蒸汽量。在順丁橡膠的凝聚過程中，顯熱和潛熱所耗費的蒸汽量受到溫度和壓力的影響較小，一般視為定值進行對待。因此，可以明確的是 ：順丁橡膠的凝聚節能最主要的是減少從凝聚釜內帶出氣相溶劑的蒸汽量。當能夠有效地控制氣相溶劑帶出凝聚釜所消耗的蒸汽量時，則能夠使順丁橡膠的凝聚更為節能。

（3）溶劑汽化推動力與物耗

在順丁橡膠的凝聚過程中，當溫度較為穩定時，溶劑處于氣 - 液平衡狀態時的飽和蒸汽壓和實際的氣相壓力的差值，即為溶劑汽化的推動力。凝聚物耗是膠液凝聚過程中發生的溶劑的消耗。在順丁橡膠的凝聚過程中，溶劑的汽化推動力越低，溶劑則更不容易發生汽化，消耗量則會處于較高的水平。在順丁橡膠的凝聚過程中，溶劑的汽化推動力是物耗的表征。

（4）預凝聚技術

順丁橡膠的預凝聚技術，首先需要將凝聚蒸汽與循環熱水通過汽水混合器，使之能夠進行過熱水的產出，在過熱水混合器內實現與膠液的充分混合，從而得到具備壓力的膠液 - 熱水非均相混合物，非均相混合物此時具備著足夠的溫度，應使用噴嘴進行噴入，使之能夠進入到凝聚釜熱水中。順丁橡膠的預凝聚技術，主要由汽水混合器、膠液過熱水混合器以及噴嘴三部門共同構成。預凝聚工藝的實現，需要汽水混合器、膠液過熱水混合器以及噴嘴三部分的共同作用，實現三者的配合和聯合工作，從而使與凝聚技術能夠具備有效的作用效果。

三、結語

在順丁橡膠的凝聚節能與降耗方面，三釜差壓凝聚能夠采用預凝聚技術與蒸汽噴射器的工藝，使溶劑的汽化推動力得到增強，從而實現降低能源的目的。對于雙釜差壓凝聚則應該注重對汽水混合器的改進與設計，使之能夠更好地發揮作用，促進順丁橡膠凝聚的能源節約與消耗降低。

參考文獻：

[1] 黃健，于進軍，李立新.溶液聚合棣膠凝聚節能理論田.合成棣膠工業，2001，24（1）：9-10.

[2] 呂作君，黃鍵.順丁棣膠凝聚過程節能技術探討葉石化技術，1994（2）：95-98.

[3] 黃健，何連生.順丁棣膠裝置閃蒸法預凝聚技術的探討}1}.合成棣膠工業，2011， 34 （ 3 ） ：167-169.