順丁橡膠凝聚節(jié)能降耗技術(shù)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(jié)構(gòu)較為規(guī)整的合成橡膠。在順丁橡膠的生產(chǎn)過程中，凝聚節(jié)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(shù)進行分析，并提出相對應(yīng)的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：順丁橡膠 凝聚節(jié)能 降耗技術(shù)

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(wù)。國內(nèi)外多采用水蒸汽汽提方法。我國順丁膠生產(chǎn)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(jié)能技術(shù)是提高我國順丁橡膠生產(chǎn)技術(shù)水平的重要課題之一。為降低凝聚能耗，國內(nèi)同行已作了大量工作，如從單釜、雙釜到多釜凝聚系統(tǒng)的改進，降低水膠比川，改進凝聚釜結(jié)構(gòu)及噴膠形式川等，為凝聚節(jié)能作出了貢獻。

一、凝聚節(jié)能與降耗理論

在鎳系丁二烯溶液聚合過程中，末釜反應(yīng)溫度一般控制在95℃左右，丁二烯轉(zhuǎn)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(yīng)的丁二烯。為了降低凝聚過程的能耗與物耗，國內(nèi)順丁橡膠生產(chǎn)裝置對膠液罐普遍采用了保溫措施和膠液閃蒸技術(shù)。膠液進人膠液罐后，大部分未反應(yīng)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(nèi)，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(tài)。

在凝聚過程中，由于聚丁二烯的相對分子質(zhì)量與溶劑的相對分子質(zhì)量相差懸殊，其摩爾分數(shù)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(zhì)差別很大，因此凝聚釜內(nèi)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(guān)。

1.2凝聚節(jié)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(huán)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(zhì)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）?？傻贸鰷p少從釜內(nèi)帶出氣相溶劑的蒸汽耗量是凝聚節(jié)能的關(guān)鍵。

二、凝聚節(jié)能與降耗技術(shù)分析

（1）凝聚過程的相平衡

在順丁橡膠的生產(chǎn)過程中，需要將聚合物與溶劑進行分離，這是順丁橡膠生產(chǎn)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(shù)水平的重要指標。凝聚效果好時，不僅能夠節(jié)省溶劑的使用，還能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量，使順丁橡膠具備較高的質(zhì)量。在順丁橡膠的生產(chǎn)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(shù)發(fā)展的最終目標。在順丁橡膠的凝聚釜內(nèi)，氣相物料是蒸汽和溶劑的均相混合產(chǎn)物，液相物料是蒸汽與溶劑產(chǎn)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(zhì)量與溶劑分子質(zhì)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(chǎn)生的影響很小。另外因為蒸汽與溶劑存在較大的性質(zhì)差異，這導(dǎo)致順丁橡膠的凝聚釜內(nèi)是互溶性很差的非均相物質(zhì)。凝聚釜內(nèi)非均相物質(zhì)中，溶劑的蒸汽壓不與水存在關(guān)系，水分的含量也不受到影響。

（2）凝聚節(jié)能

順丁橡膠的凝聚節(jié)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(nèi)容 ：一是使膠液和循環(huán)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(nèi)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(jié)能最主要的是減少從凝聚釜內(nèi)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(jié)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(wěn)定時，溶劑處于氣 - 液平衡狀態(tài)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(fā)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(fā)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(yù)凝聚技術(shù)

順丁橡膠的預(yù)凝聚技術(shù)，首先需要將凝聚蒸汽與循環(huán)熱水通過汽水混合器，使之能夠進行過熱水的產(chǎn)出，在過熱水混合器內(nèi)實現(xiàn)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(yīng)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(yù)凝聚技術(shù)，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(gòu)成。預(yù)凝聚工藝的實現(xiàn)，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(xiàn)三者的配合和聯(lián)合工作，從而使與凝聚技術(shù)能夠具備有效的作用效果。

三、結(jié)語

在順丁橡膠的凝聚節(jié)能與降耗方面，三釜差壓凝聚能夠采用預(yù)凝聚技術(shù)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(xiàn)降低能源的目的。對于雙釜差壓凝聚則應(yīng)該注重對汽水混合器的改進與設(shè)計，使之能夠更好地發(fā)揮作用，促進順丁橡膠凝聚的能源節(jié)約與消耗降低。

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