CN102040676B

CN102040676B - 顺丁橡胶脱除溶剂的方法

Info

Publication number: CN102040676B
Application number: CN 200910197591
Authority: CN
Inventors: 袁敏健; 姚胜; 殷莲华; 孔雪松; 沈建平; 李春龙; 陈华锋
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2029-10-23
Also published as: CN102040676A

Abstract

本发明涉及一种顺丁橡胶脱除溶剂的方法，主要解决现有技术中存在的溶剂油消耗量高和水蒸气消耗量大的问题。本发明通过采用包括以下步骤：a)含橡胶胶液和热水的物流I从第一凝聚釜的上部注入，含水和溶剂的物流II从第一凝聚釜的顶部排出，从第一凝聚釜侧部的溢流管排出物流III，其中物流III的流量由液位控制系统控制；b)物流III从第二凝聚釜中的气相空间位置进入，含水和溶剂的物流通过抽真空设备抽出后，与补充的新鲜蒸汽一同进入第一凝聚釜底部；第二凝聚釜底部得到凝聚后的含顺丁橡胶的物流；c)含水和溶剂的物流II经分离后，得到所述溶剂的技术方案，较好地解决了该问题，可用于顺丁橡胶脱除溶剂的工业生产中。

Description

顺丁橡胶脱除溶剂的方法

技术领域

本发明涉及一种顺丁橡胶脱除溶剂的方法。

背景技术

顺丁橡胶聚会胶液中除了含有聚丁二烯以外，尚含有溶剂和未反应的丁二烯，必须经凝聚、干燥才能得到顺丁橡胶产品。在镍系丁二烯溶液聚合过程中，末釜反应温度一般控制在95℃左右，丁二烯转化率可达85％左右。为了降低凝聚过程的能耗和物耗，国内顺丁橡胶生产装置对胶液罐普遍采用了保温措施和胶液闪蒸技术。胶液进入胶液罐后，大部分未反应的丁二烯被闪蒸从罐顶排出并回收，去凝聚釜的胶液可视作聚丁二烯与溶剂的均相溶液。因此，凝聚过程可视作溶剂被脱出的工艺过程。

凝聚过程的目的，一是尽可能的回收溶剂，以便循环使用；二是使溶剂与橡胶分离，制成多孔性小颗粒橡胶，以利于以后进行干燥。早在四十年代国外开始应用水蒸气蒸馏的方法分离和回收聚合物溶液中的溶剂，目前国内外仍用此法。

顺丁橡胶凝聚是采用水蒸气蒸馏的原理，将胶液喷入既作为传热介质，又作为输送介质的热水中，借助水蒸气将溶剂汽提，达到橡胶与溶剂油分离的目的。因此，凝聚的技术经济效果主要表现在凝聚后胶中溶剂油的含量和水蒸气消耗量两个方面。按照顺丁橡胶产量水平5万吨/年计算，胶中溶剂油含量每上升1％，就要浪费溶剂油500吨/年。而且胶中含油量高，给凝聚后的干燥工序带来操作和安全方面的问题。因此要求凝聚后的胶中含油量愈小愈好。溶剂油的脱除是靠水蒸气汽提来完成的，这就是凝聚过程消耗大量水蒸气的重要原因。水蒸气消耗量大，会造成冷凝换热面积增大，冷却水耗量增加。所以在保证胶中溶剂油脱除的前提下，尽量减少水蒸气的消耗量，是提高凝聚过程技术经济效果的关键。

文献CN101235105A公开了一种溶聚橡胶凝聚方法，是以蒸气作能源，以过热水作分离媒介，让胶液与过热水充分混合并升温，在胶液-热水喷入凝聚釜热水的瞬间，大部分溶剂被闪蒸汽化，完成了胶液的预凝聚过程，预凝聚后的胶液在凝聚釜中继续搅拌，控制停留时间为40～50分钟，即完成水析法凝聚过程。文献“燕山油化，1990(1)，17～23”公开了几种顺丁橡胶凝聚过程的节能途径，包括降低首釜温度，适当提高末釜温度；首釜压力提高到接近1kg/cm2表压，末釜压力控制在0.1kg/cm2表压左右；选用低沸点溶剂油。

但是降低水蒸汽消耗和降低溶剂油消耗是此消彼长的矛盾关系。上述文献中均存在溶剂油消耗高和水蒸气消耗量大的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往技术中存在的溶剂油消耗量高和水蒸气消耗量大的问题，提供一种新的顺丁橡胶脱除溶剂的方法。该方法具有降低溶剂油消耗和降低水蒸气能耗的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种顺丁橡胶脱除溶剂的方法，包括以下步骤：

a)含橡胶胶液和热水的物流I从第一凝聚釜的上部注入，含水和溶剂的物流II从第一凝聚釜的顶部排出，从第一凝聚釜侧部的溢流管排出物流III，其中物流III的流量由液位控制系统控制；

b)物流III从第二凝聚釜中的气相空间位置进入，含水和溶剂的物流通过抽真空设备抽出后，与补充的新鲜蒸汽一同进入第一凝聚釜底部；第二凝聚釜底部得到凝聚后的含顺丁橡胶的物流；

c)含水和溶剂的物流II经分离后，得到所述溶剂。

上述技术方案中，所述物流I中橡胶胶液与热水的重量比优选范围为1∶2～6，更优选范围1∶3～5，最优选范围为1∶3～4。以重量份数计，所述橡胶胶液优选包含15～35份的顺丁橡胶和65～85份的溶剂，更优选包含15～30份的顺丁橡胶和70～85份的溶剂，最优选包含20～25份的顺丁橡胶和75～80份的溶剂。所述热水的温度优选范围为70～105℃，更优选范围80～100℃，最优选范围为85～95℃。所述溶剂优选方案为选自60～90℃的馏程油，更优选方案为选自63～71℃的馏程油，最优选方案为选自66～69℃的馏程油。所述抽真空设备优选方案为选自文丘里。所述物流II中，水与溶剂的体积比优选范围为1∶2～7，更优选范围为1∶3～5。第一凝聚釜的优选操作条件为：温度T₁＝80～120℃，压力P₁＝70～90KPa；更优选操作条件为：温度T₁＝95～110℃，压力P₁＝70～85KPa；最优选操作条件为：温度T₁＝98～105℃，压力P₁＝75～85KPa。第二凝聚釜的优选操作条件为：温度T₂＝78～115℃，压力P₂＝10～100KPa；更优选操作条件为：温度T₂＝90～105℃，压力P₂＝15～80KPa；最优选操作条件为：温度T₂＝95～104℃，压力P₂＝15～60KPa。其中，第一凝聚釜的温度T₁优选方案为大于第二凝聚釜的温度T₂，第一凝聚釜的压力P₁优选方案为大于第二凝聚釜的压力P₂；并且优选控制P₁-P2≥50KPa，更优选控制P₁-P2＝50～75KPa。步骤b)中，含水和溶剂的物流通过抽真空设备抽出后，优选方案为与补充的新鲜蒸汽混合后再进入第一凝聚釜底部。

采用本发明方法，利用液位控制系统控制第一凝聚釜的液位，适当升高第一凝聚釜的压力，并利用抽真空设备降低第二凝聚釜压力实现凝聚双釜的差压控制。现有技术中，由于釜压控制偏低，釜温对应也偏低，造成蒸汽用量上升，这是造成凝聚工序蒸汽消耗量大的主要原因。因此提高第一凝聚釜的操作压力，增加两釜间的压差，对凝聚工序降低蒸汽消耗有显著作用。同时，第二凝聚釜的进料从釜中的气相空间进入，而不是从液相部分进入，可以促使第二凝聚釜中闪蒸出的气相热量通过抽真空设备回收，并使第二凝聚釜温度降低2～5℃，第二凝聚釜温度下降越大，说明回收的热量就越多。此外，利用抽真空设备将第二凝聚釜的气相抽至第一凝聚釜，可以达到第二凝聚釜气相热量的二次利用以进一步降低蒸汽消耗，凝聚系统蒸汽消耗可由2.4吨/吨橡胶最高下降至1.3吨/吨橡胶。采用本发明方法，利用液位控制系统控制第一凝聚釜的液位，提高第一凝聚釜的压力，并利用抽真空设备降低第二凝聚釜压力实现凝聚双釜的差压控制。使第二凝聚釜压力大幅降低，促使第二凝聚釜内胶粒中的溶剂油挥发，以降低油耗。此外，第二凝聚釜为气相部分进料，可以增加第二凝聚釜的气相闪蒸，促使胶粒中溶剂油的挥发，以进一步降低油耗，溶剂油消耗可由84千克/吨橡胶最高下降至50千克/吨橡胶，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明方法工艺流程示意图。

图2为现有技术工艺流程示意图。

图1中，1为抽真空设备，2为调节阀，3为溢流管，4为第一凝聚釜，5为第二凝聚釜，a为含胶液和热水的物流I，b为含顺丁橡胶胶粒的物流，c为蒸汽，d为第一凝聚釜气相出料，即物流II。

图2中，3为溢流管，4为第一凝聚釜，5为第二凝聚釜，a为含胶液和热水的物流，b为含顺丁橡胶胶粒的物流，c为蒸汽，d为第一凝聚釜气相出料，e为第二凝聚釜气相出料。

图1中，含橡胶胶液和热水的物流I从第一凝聚釜4的上部喷射注入，胶液进入第一凝聚釜4后凝聚，含水和溶剂的气相物流II从第一凝聚釜4的顶部排出，从第一凝聚釜4侧部的溢流管3排出物流III，其中物流III的流量由液位控制系统控制。物流III从第二凝聚釜5中的气相空间位置进入，进一步凝聚后，含水和溶剂的物流通过抽真空设备1抽出后，与补充的新鲜蒸汽c一同进入第一凝聚釜4底部；第二凝聚釜5底部得到凝聚后的含顺丁橡胶的物流。含水和溶剂的物流II经分离后，得到所述溶剂。其中，第一凝聚釜4用釜顶调节阀控制气相压力，第二凝聚釜5用抽真空设备1和釜顶调节阀控制气相压力，溢流管3中部的气缸调节阀调整第一凝聚釜4中的物流进入第二凝聚釜5。蒸气c的用量为控制第一凝聚釜温度所需的量。第二凝聚釜中，通过抽真空设备抽出的含水和溶剂的物流的量，为满足平衡操作所需量。

图2中，含橡胶胶液和热水的物流a从第一凝聚釜的上部喷射注入，加热蒸气c从底部进入。从第一凝聚釜侧部溢流管排出的物流从第二凝聚釜中的液相空间位置进入，第二凝聚釜底部得到凝聚后的含顺丁橡胶的物流。第一凝聚釜顶部排出的含溶剂和水的物流经冷凝后回粗油系统；第二凝聚釜顶部排出的含溶剂和水的物流不进入第一凝聚釜，也经冷凝后回粗油系统。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式

【实施例1】

采用图1所示流程，含橡胶胶液和热水的物流I从第一凝聚釜的上部喷射注入，含水和溶剂的物流II从第一凝聚釜的顶部排出，从第一凝聚釜侧部的溢流管排出物流III，其中物流III的流量由液位控制系统控制；物流III从第二凝聚釜中的气相空间位置进入，含水和溶剂的物流通过文丘里抽出后，与补充的新鲜蒸汽一同进入第一凝聚釜底部；第二凝聚釜底部得到凝聚后的含顺丁橡胶的物流；含水和溶剂的物流II经分离后，得到所述溶剂。其中物流I中橡胶胶液与热水的重量比为1∶2；以重量份数计，所述橡胶胶液包含18份的顺丁橡胶和82份的溶剂；所述热水的温度为80℃；所述溶剂为66～68℃馏程油；所述物流II中，水与溶剂的体积比为1∶3。第一凝聚釜的操作条件为：温度T₁＝85℃，压力P₁＝90KPa；第二凝聚釜的操作条件为：温度T₂＝84℃，压力P₂＝44KPa。

结果为：溶剂油消耗为79千克/吨橡胶，水蒸气消耗为2.0吨/吨橡胶。

【实施例2】

同【实施例1】，只是物流I中橡胶胶液与热水的重量比为1∶4；以重量份数计，所述橡胶胶液包含20份的顺丁橡胶、79.99份的溶剂和0.01份的抗氧剂264；所述热水的温度为87℃；所述溶剂为61～65℃馏程油；所述物流II中，水与溶剂的体积比为1∶4。第一凝聚釜的操作条件为：温度T₁＝99℃，压力P₁＝91KPa；第二凝聚釜的操作条件为：温度T₂＝98℃，压力P₂＝40KPa。

结果为：溶剂油消耗为74千克/吨橡胶，水蒸气消耗为1.7吨/吨橡胶。

【实施例3】

同【实施例1】，只是物流I中橡胶胶液与热水的重量比为1∶4；以重量份数计，所述橡胶胶液包含20份的顺丁橡胶和80份的溶剂；所述热水的温度为90℃；所述溶剂为己烷，其馏程为60～75℃；所述物流II中，水与溶剂的体积比为1∶5。第一凝聚釜的操作条件为：温度T₁＝101℃，压力P₁＝88KPa；第二凝聚釜的操作条件为：温度T₂＝100℃，压力P₂＝30KPa。

结果为：溶剂油消耗为61千克/吨橡胶，水蒸气消耗为1.6吨/吨橡胶。

【实施例4】

同【实施例1】，只是物流I中橡胶胶液与热水的重量比为1∶4；以重量份数计，所述橡胶胶液包含20份的顺丁橡胶和80份的溶剂；所述热水的温度为95℃；所述溶剂为己烷，其馏程为61～73℃；所述物流II中，水与溶剂的体积比为1∶5。第一凝聚釜的操作条件为：温度T₁＝102℃，压力P₁＝85KPa；第二凝聚釜的操作条件为：温度T₂＝101℃，压力P₂＝25KPa。

结果为：溶剂油消耗为56千克/吨橡胶，水蒸气消耗为1.5吨/吨橡胶。

【实施例5】

同【实施例1】，只是物流I中橡胶胶液与热水的重量比为1∶4；以重量份数计，所述橡胶胶液包含20份的顺丁橡胶和80份的溶剂；所述热水的温度为97℃；所述溶剂为己烷，其馏程为63～72℃；所述物流II中，水与溶剂的体积比为1∶5.5。第一凝聚釜的操作条件为：温度T₁＝102℃，压力P₁＝85KPa；第二凝聚釜的操作条件为：温度T₂＝101℃，压力P₂＝23KPa。

结果为：溶剂油消耗为52千克/吨橡胶，水蒸气消耗为1.3吨/吨橡胶。

【实施例6】

同【实施例1】，只是物流I中橡胶胶液与热水的重量比为1∶4；以重量份数计，所述橡胶胶液包含21份的顺丁橡胶和79份的溶剂；所述热水的温度为101℃；所述溶剂为己烷，其馏程为63～69℃；所述物流II中，水与溶剂的体积比为1∶5.5。第一凝聚釜的操作条件为：温度T₁＝115℃，压力P₁＝85KPa；第二凝聚釜的操作条件为：温度T₂＝110℃，压力P₂＝20KPa。

结果为：溶剂油消耗为50千克/吨橡胶，水蒸气消耗为1.5吨/吨橡胶。

【对比例1】

含橡胶胶液和热水的物流从第一凝聚釜的上部喷射注入，加热蒸气从底部进入。从第一凝聚釜侧部溢流管排出的物流从第二凝聚釜的液相部分进入，第二凝聚釜底部得到凝聚后的含顺丁橡胶的物流。第一凝聚釜顶部排出的含溶剂和水的物流经冷凝后回粗油系统；第二凝聚釜顶部排出的含溶剂和水的物流不进入第一凝聚釜，也经冷凝后回粗油系统。

其中橡胶胶液与热水的重量比为1∶5；以重量份数计，所述橡胶胶液包含20份的顺丁橡胶和80份的溶剂；所述热水的温度为80℃；所述溶剂为60～90℃馏程油。第一凝聚釜的操作条件为：温度T₁＝100℃，压力P₁＝65KPa；第二凝聚釜的操作条件为：温度T₂＝97℃，压力P₂＝55KPa。

结果为：溶剂油消耗为84千克/吨橡胶，水蒸气消耗为2.4吨/吨橡胶。

Claims

1.一种顺丁橡胶脱除溶剂的方法，包括以下步骤：

c)含水和溶剂的物流II经分离后，得到所述溶剂；

第一凝聚釜的操作条件为：温度T₁＝80～120℃，压力P₁＝70～90KPa；第二凝聚釜的操作条件为：温度T₂＝78～115℃，压力P₂＝10～100KPa；并且T₁＞T₂，P₁-P₂≥50KPa。

2.根据权利要求1所述顺丁橡胶脱除溶剂的方法，其特征在于所述物流I中橡胶胶液与热水的重量比为1∶2～6；以重量份数计，所述橡胶胶液包含15～35份的顺丁橡胶和65～85份的溶剂；所述热水的温度为70～105℃；所述溶剂选自60～90℃的馏程油；所述物流II中，水与溶剂的体积比为1∶2～7。

3.根据权利要求2所述顺丁橡胶脱除溶剂的方法，其特征在于所述物流I中橡胶胶液与热水的重量比为1∶3～5；重量份数计，所述橡胶胶液包含15～30份的顺丁橡胶和70～85份的溶剂；所述热水的温度为80～100℃；所述溶剂选自63～71℃的馏程油；所述物流II中，水与溶剂的体积比为1∶3～5。

4.根据权利要求3所述顺丁橡胶脱除溶剂的方法，其特征在于所述物流I中橡胶胶液与热水的重量比为1∶3～4；以重量份数计，所述橡胶胶液包含20～25份的顺丁橡胶和75～80份的溶剂；所述热水的温度为85～95℃；所述溶剂选自66～69℃的馏程油。

5.根据权利要求1所述顺丁橡胶脱除溶剂的方法，其特征在于第一凝聚釜的操作条件为：温度T₁＝95～110℃，压力P₁＝70～85KPa；第二凝聚釜的操作条件为：温度T₂＝90～105℃，压力P₂＝15～80KPa；P₁-P₂＝50～75KPa。

6.根据权利要求5所述顺丁橡胶脱除溶剂的方法，其特征在于第一凝聚釜的操作条件为：温度T₁＝98～105℃，压力P₁＝75～85KPa；第二凝聚釜的操作条件为：温度T₂＝95～100℃，压力P₂＝25～60KPa。

7.根据权利要求1所述顺丁橡胶脱除溶剂的方法，其特征在于步骤b)中，含水和溶剂的物流通过抽真空设备抽出后，与补充的新鲜蒸汽混合后再进入第一凝聚釜底部。