乙丙橡胶生产工艺及技术分析(2)
2014-04-01 04:29
导读：2.1.1 一般悬浮聚合工艺 Enichem公司采用此工艺：以乙酰丙酮钒和AlEt2Cl为催化剂，二氯丙二酸二乙酯为活化剂，HNB或DCPD为第三单体，二乙基锌和氢气为分子
2.1.1 一般悬浮聚合工艺 Enichem公司采用此工艺：以乙酰丙酮钒和AlEt2Cl为催化剂，二氯丙二酸二乙酯为活化剂，HNB或DCPD为第三单体，二乙基锌和氢气为分子量调节剂。视所生产产品牌号的不同，将乙烯、丙烯、第三单体以及催化剂加入具有多桨式搅拌器的夹套式聚合釜中，反应条件为：温度一20～20oC，压力0.35～1.05MPa.反应热借反应相的单体蒸发移除。反应相中悬浮聚合物的质量分数控制在30％～35％，整个聚合反应在高度自动控制下进行，生成的聚合物丙烯淤浆间歇地（10～15次／h）送入洗涤器，用聚丙二醇使催化剂失活，再用NaOH水溶液洗涤。悬浮液送入汽提塔汽提，未反应的乙烯、丙烯和ENB分别经回收系统精制后循环使用。胶粒一水浆液经振动筛脱水、挤压干燥、压块和包装即得成品胶。该工艺特点是聚合精制不使用溶剂，聚合物浓度高，强化了设备生产能力，同时省略了溶剂循环和回收，节省了能量。 2.1.2 简化悬浮聚合工艺 该工艺是在一般悬浮聚合工艺基础上开发成功的，主要是采用高效钛系催化体系，不必进行催化剂的脱除，未反应单体不需处理即可返回使用。通常用于生产 EPM，这是因为闪蒸不易脱除未反应的第三单体。其工艺流程为：反应在带夹套的搅拌釜中进行，采用TiC1、一MgC12一A1（i一Bu），催化剂体系，催化剂效率为50kg聚合物／g钛，反应温度27C，压力1.3MPa，聚合物的质量分数为33％。反应釜出来的蒸汽物料压缩到2.7 MPa并冷却后返口反应釜。聚合物淤浆经闪蒸脱除未反应单体，不需精制处理，压缩和冷却后直接循环到反应釜使用。脱除单体的聚合物不必净化处理即可作为成品。产品可以为粉状、片状或颗粒状。近年来，Enichem公司采用改进后的V一A1催化体系，催化剂效率提高到30～50kg聚合物/g钒，省去了洗涤脱除催化剂工序，同样简化了工艺流程。 2.2 技术特点 EPR悬浮聚合工艺的特点是：聚合产物不溶于反应介质丙烯，体系粘度较低，提高了转化率，聚合物的质量分数高达30％～35％，因而其生产能力是溶液法的4～5倍；无溶剂回收精制和凝聚等工序，工艺流程简化，基建投资少；可生产很高分子量的品种；产品成本比溶液法低。而其不足之处是：由于不用溶剂，从聚合物中脱离残留催化剂比较困难；产品品种牌号少，质量均匀性差，灰分含量较高；聚合物是不溶于液态丙烯的悬浮粒子，使之保持悬浮状态较难，尤其当聚合物浓度较高和出现少量凝胶时，反应釜易于挂胶，甚至发生设备管道堵塞现象；产品的电绝缘性能较差。 3 气相聚合工艺 3.1 技术状况 EPR的气相聚合工艺是由Himont公司率先于20世纪80年代后期实施化的。UCC公司则于90年代初宣布气相法EPR中试装置投入试生产，其9.1万吨/年的气相法EPR工业装置于1999年正式投产。，该工艺占EPR总生产能力的9％。UCC公司的EPR气相聚合工艺最具代表性，它分为聚合、分离净化和包装三个工序。质量分数为60％的乙烯、35.5％的丙烯、4.5％的ENB同催化剂、氢气、氮气和炭黑一起加入流比床反应器，在 50～65C和绝对压力2.07 kPa下进行气相聚合反应。乙烯、丙烯和ENB的单程转化率分别为5.2％。0.58％和0.4％。来自反应器的未反应单体经循环气压缩机压缩后进入循环气冷却器除去反应热，与新鲜原料气一起循环回反应器。从反应器排出的EPR粉未经脱气降压后进入净化塔，用氮气脱除残留烃类。来自净化塔顶部的气体经冷凝回收ENB后用泵送回流比床反应器。生成的微粒状产品进入包装工序。 3.2 技术特点 与前两种工艺相比，气相聚合工艺有其突出的优点：工艺流程简短，仅三道工序，而传统工艺有七道工序；不需要溶剂或稀释剂，毋需溶剂回收和精制工序；几乎无三暖排放，有利于生态环境保护。但其产品通用性较差，所有的产品皆为黑色。这是由于为避免聚合物过粘，采用炭黑作为流态化助剂之故。虽然开发成功了用硅烷粘土和云母代替炭黑生产的白色和有色产品，但第一套工业化生产装置仍然只能生产黑色FPR. 4 各种生产工艺的技术比较在FPR的各种生产工艺路线中，溶液聚合工艺投资和成本最高。投资高是因为流程长，高粘度散热难，设备生产强度低，反应后聚合物流浓度太稀（仅为6％～14％，悬浮聚合工艺为33%），单体、溶剂回收需较高的费用；成本高主要是因为公用工程费、折旧费、固定成本费用高。这是由于生产过程中消耗较高的电和蒸汽所致。 悬浮聚合工艺的投资与成本工艺分别相当于相同规模溶液聚合工艺的77％和88％，具有投资少、原料消耗和能耗低、生产成本低、三废处理费用少等特点。 气相聚合工艺的投资和产品成本最低，分别相当于同等规模溶液聚合工艺的42％和68％。 综上所述，虽然EPR溶液聚合工艺的投资和成本最高，但其产品综合性能好，硫化速度快，产品范围广，是目前国外最广泛使用的。悬浮聚合工艺生产流程短，投资和成本较低，然而产品性能没有突出优点，应用范围较窄，故目前不及溶液聚合工艺使用广泛。气相聚合工艺产品中含有大量炭黑，通用性较差，限制了它的使用范围，但其工艺流程短。 生产高效和清洁，有利于降低生产成本和保护生态环境，对长期沿用的溶液聚合工艺具有根本变革性意义，是合成橡胶工业技术今后的必然趋势，已成为国外大石化公司竞相开发和优先发展的项目。该工艺虽然目前尚有不尽如人意之处，有的公司对它甚至持谨慎态度，还不大可能很快取代长期工业应用的溶液聚合技术，但从长远来看，其发展前景是乐观的。而且，该技术正在向聚丁二烯橡胶气相合成技术的方向扩展，必将对合成橡胶生产技术的未来发展产生重大的导向性作用。
