CN112125987B - 苯乙烯类热塑性弹性体溶液凝聚的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及橡胶产品制备领域，公开一种苯乙烯类热塑性弹性体溶液凝聚的方法，该方法包括：将部分后处理循环热水A与苯乙烯类热塑性弹性体溶液混合得到非均相混合物，将所述非均相混合物依次送入到第一凝聚釜、第二凝聚釜和第三凝聚釜中脱除溶剂；其中，将另一部分后处理循环热水B与蒸汽进行第一热交换得到过热水和第一蒸汽冷凝水，并将所述过热水由第二凝聚釜釜底送入到第二凝聚釜中。通过本发明的方法可以降低装置的外排污水量，同时具有较高热焓的蒸汽凝结水可以充分的再利用，从而提高装置的热量利用效率。

Description

苯乙烯类热塑性弹性体溶液凝聚的方法

技术领域

本发明涉及橡胶产品制备领域，具体地，涉及一种苯乙烯类热塑性弹性体溶液凝聚的方法。

背景技术

溶液聚合法合成装置溶剂脱除工艺采用水蒸汽蒸馏、湿法脱气为原理的多釜串联水析法凝聚工艺。在传统的工艺设计中，该工序的热量提供方式为水蒸气直通给热，该路线工艺简单，热量利用效率高，但是此工艺带来的问题是，为了平衡物料进出，与水蒸气通入量相等的含油污水必须排出系统，在对化工生产装置污染排放数量和标准日益严格的当今，该工艺的局限性日益体现。

发明内容

本发明的目的是为了改善装置的污水排放，在不改变原有汽提釜工艺条件的前提下，通过改变凝聚过程的给热方式，将循环热水加热到过热状态通入汽提釜，以此提供部分汽提所需的热量。该方法可以降低装置的外排污水量，同时具有较高热焓的蒸汽凝结水可以充分的再利用，从而提高装置的热量利用效率。

为了实现上述目的，本发明提一种苯乙烯类热塑性弹性体溶液凝聚的方法，该方法包括：将部分后处理循环热水A与苯乙烯类热塑性弹性体溶液混合得到非均相混合物，将所述非均相混合物依次送入到第一凝聚釜、第二凝聚釜和第三凝聚釜中脱除溶剂；其中，将另一部分后处理循环热水B与蒸汽进行第一热交换得到过热水和第一蒸汽冷凝水，并将所述过热水由第二凝聚釜釜底送入到第二凝聚釜中。

优选地，所述苯乙烯类热塑性弹性体溶液中所含的苯乙烯类热塑性弹性体与后处理循环热水A和B的合计量的重量比为0.025-0.075：1。

优选地，所述后处理循环热水B与所述后处理循环热水A的重量比为0.15-0.4：1。

优选地，在将部分后处理循环热水A与苯乙烯类热塑性弹性体溶液混合之前，将所述第一蒸汽冷凝水与苯乙烯类热塑性弹性体溶液进行第二热交换，使得第一蒸汽冷凝水进一步降温得到第二蒸汽冷凝水。

优选地，采用三釜压差凝聚工艺进行。

优选地，所述蒸汽温度为125-200℃。

优选地，所述过热水温度为125-145℃。

优选地，所述第一蒸汽冷凝水温度为140-200℃，压力为0.4-0.8MPa，所述第二蒸汽冷凝水温度为85-125℃，压力为0.4-0.8MPa。

优选地，第二凝聚釜和第三凝聚釜顶部出口气相进入第一凝聚釜底部，溶剂气相由第一凝聚釜顶部蒸出，并经过汽提气过滤器和冷凝冷却器后进入油水分层罐分层。

优选地，第一凝聚釜的操作压力为0.01-0.03MPa，温度为80-90℃。

优选地，第二凝聚釜的操作压力为0.06-0.1MPa，温度为100-120℃。

优选地，第三凝聚釜的操作压力为0.004-0.006MPa，温度为95-115℃。

优选地，苯乙烯类热塑性弹性体溶液是丁二烯和苯乙烯在锂系催化剂作用下，在有机溶剂中进行聚合反应而得到的。

优选地，苯乙烯类热塑性弹性体溶液为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物橡胶溶液。

传统多釜凝聚工艺，蒸汽直接进入凝聚釜提供热量后，变成蒸汽冷凝水随水胶粒进入后处理工序，热水回收后返回凝聚工序循环使用(也即后处理循环热水)，为了平衡循环热水量，蒸汽变成的循环热水在扣除后处理工序的热水损失量后，变成污水外排；通过本发明提供的方法，蒸汽不再全部直接进入凝聚釜，而是与部分循环热水进行热交换，使循环热水变成过热水进入凝聚釜，这样在保证凝聚釜凝聚效果的同时，减少了污水外排量，有利于环保要求和减少后续污水处理费用。

附图说明

图1是实施例1中的胶液三釜压差凝聚工艺流程图。

图2是对比例1中的现有技术的胶液三釜压差凝聚工艺流程图。

附图标记说明

R-1：第一凝聚釜；R-2：第二凝聚釜；R-3：第三凝聚釜；P-1：第一凝聚釜水胶粒泵；P-2：第二凝聚釜水胶粒泵；P-3：第三凝聚釜水胶粒泵；X-1：第一凝聚釜汽提气过滤器；X-2：第二凝聚釜汽提气过滤器；X-3：第三凝聚釜汽提气过滤器；X-4：喷射器；X-5：水胶混合器；E-1：循环热水加热器；E-2：胶液加热器；PS：苯乙烯类热塑性弹性体溶液；HW：循环热水；HW-A：循环热水A；HW-B：循环热水B；LS：蒸汽；LC：蒸汽冷凝水；WS：釜顶气相；WR：胶粒水。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明中，术语“压力”指的是表压。

本发明提供一种苯乙烯类热塑性弹性体溶液凝聚的方法，其中，该方法包括：将部分后处理循环热水A与苯乙烯类热塑性弹性体溶液混合得到非均相混合物，将所述非均相混合物依次送入到第一凝聚釜、第二凝聚釜和第三凝聚釜中脱除溶剂；其中，将另一部分后处理循环热水B与蒸汽进行第一热交换得到过热水和第一蒸汽冷凝水，并将所述过热水由第二凝聚釜釜底送入到第二凝聚釜中。

根据本发明，将部分后处理循环热水A与苯乙烯类热塑性弹性体溶液进行混合的方法没有特别的限定，只要能够充分混合即可，例如可以将部分后处理循环热水A和苯乙烯类热塑性弹性体溶液通入到混合器中进行混合。作为这样的混合器例如可以使用SX型的混合器。

在本发明中，出于苯乙烯类热塑性弹性体粒径和尺寸的考虑，优选地，所述苯乙烯类热塑性弹性体溶液中所含的苯乙烯类热塑性弹性体与后处理循环热水A和B的合计量的重量比为0.025-0.075：1，更优选为0.03-0.06：1。

作为所述苯乙烯类热塑性弹性体溶液中所含的苯乙烯类热塑性弹性体与后处理循环热水A和B的合计量的重量比的具体例子，例如可以举出0.025：1、0.03：1、0.035：1、0.04：1、0.045：1、0.05：1、0.055：1、0.06：1、0.065：1、0.07：1或0.075：1等。

根据本发明，可以采用本领域通常采用的各种输送方法将所述非均相混合物送入到所述第一凝聚釜中，优选地，将所述非均相混合物通过喷嘴送入到所述第一凝聚釜中。

在本发明中，蒸汽不再全部直接进入第二凝聚釜中，而是与部分后处理循环热水进行热交换，使后处理循环热水变成过热水进入第二凝聚釜中，这样可以在保证第二凝聚釜凝聚效果的同时，减少了污水外排量，有利于环保要求和减少后续污水处理费用。

优选地，所述蒸汽温度为125-200℃。

优选地，所述过热水温度为125-145℃；更优选地，所述过热水温度为130-140℃。

优选地，所述第一蒸汽冷凝水温度为140-200℃，压力为0.4-0.8Mpa；更优选地，所述第一蒸汽冷凝水温度为140-160℃，压力为0.4-0.8Mpa。

优选地，所述第二蒸汽冷凝水温度为85-125℃，压力为0.4-0.8Mpa；更优选地，所述第二蒸汽冷凝水温度为95-105℃，压力为0.4-0.8Mpa。

根据本发明，蒸汽在与后处理循环热水B进行第一热交换后变成了第一蒸汽冷凝水，该第一蒸汽冷凝水还有很高的温度，其热量可以进一步回收。因此，优选在将部分后处理循环热水A与苯乙烯类热塑性弹性体溶液混合之前，将所述第一蒸汽冷凝水与苯乙烯类热塑性弹性体溶液进行第二热交换，使得第一蒸汽冷凝水进一步降温得到第二蒸汽冷凝水。

通过将所述第一蒸汽冷凝水与苯乙烯类热塑性弹性体溶液进行第二热交换形成所述第二蒸汽冷凝水，可以在降低自身温度的同时提高了苯乙烯类热塑性弹性体溶液温度，有利于改善第一凝聚釜的凝聚效果。

上述第一热交换和第二热交换可以采用本领域通常使用的各种热交换器进行，例如可以使用管壳式热交换器。

根据本发明，出于控制苯乙烯类热塑性弹性体粒径和尺寸的考虑，优选地，所述后处理循环热水B与所述后处理循环热水A的重量比为0.15-0.4：1；更优选地，所述后处理循环热水B与所述后处理循环热水A的重量比为0.15-0.3：1；进一步优选地，所述后处理循环热水B与所述后处理循环热水A的重量比为0.2-0.3：1。

根据本发明，优选地，第二凝聚釜和第三凝聚釜顶部出口气相进入第一凝聚釜底部，溶剂气相由第一凝聚釜顶部蒸出，并经过汽提气过滤器和冷凝冷却器后进入油水分层罐分层；更优选地，第二凝聚釜顶部出口气相直接进入第一凝聚釜底部，第三凝聚釜顶部出口气相随蒸汽喷射器喷出的蒸汽进入第一凝聚釜底部，溶剂气相最后由第一凝聚釜顶部蒸出，经过汽提气过滤器和冷凝冷却器后进入油水分层罐分层。

根据本发明，所述苯乙烯类热塑性弹性体溶液凝聚的方法采用三釜压差凝聚工艺进行。

根据本发明，所述第一凝聚釜的操作条件可以为本领域通常使用的各种条件，优选地，第一凝聚釜的操作压力为0.01-0.03MPa，温度为80-90℃。

根据本发明，所述第二凝聚釜的操作条件可以为本领域通常使用的各种条件，优选地，第二凝聚釜的操作压力为0.06-0.1MPa，温度为100-120℃。

根据本发明，所述第三凝聚釜的操作条件可以为本领域通常使用的各种条件，优选地，第三凝聚釜的操作压力为0.004-0.006MPa，温度为95-115℃。

根据本发明，优选地，该方法还包括在所述第一凝聚釜釜底导入蒸汽，用于对所述第一凝聚釜的温度进行调节。也即，对所述第一凝聚釜进行温度补偿措施，具体而言，在所述第一凝聚釜釜底导入蒸汽并非是连续导入的，而只是在第一凝聚釜温度由于热量损失下降时，通过导入少量的蒸汽使第一凝聚釜温度恢复到上述的范围。

根据本发明，优选地，该方法还包括在所述第二凝聚釜釜底导入蒸汽，用于对所述第二凝聚釜的温度进行调节。也即，对所述第二凝聚釜进行温度补偿措施，具体而言，在所述第二凝聚釜釜底导入蒸汽并非是连续导入的，而只是在第二凝聚釜温度由于热量损失下降时，通过导入少量的蒸汽使第一凝聚釜温度恢复到上述的范围。

根据本发明，所述苯乙烯类热塑性弹性体溶液可采用本领域通常的方法合成得到。优选地，所述苯乙烯类热塑性弹性体溶液是丁二烯和苯乙烯在锂系催化剂作用下，在有机溶剂中进行聚合反应而得到的。

上述有机溶剂为本领域通常用于合成苯乙烯类热塑性弹性体的各种有机溶剂，例如可以为环己烷和/或己烷。

根据本发明，所述苯乙烯类热塑性弹性体溶液中的苯乙烯类热塑性弹性体的浓度可以为12-25重量％，更优选为16-18重量，特别优选为17重量％。

此外，所述苯乙烯类热塑性弹性体溶液中的溶剂优选为环己烷、己烷、戊烷、庚烷和辛烷中的一种或多种。

优选地，所述苯乙烯类热塑性弹性体溶液为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物橡胶溶液。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。

实施例1

本实施例的凝聚工艺采用压差式，其工艺流程图如图1所示，将苯乙烯类热塑性弹性体溶液PS(具体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物橡胶溶液，溶剂为环己烷，以下简称胶液)送入到胶液加热器E-2中与第一蒸汽冷凝水进行第二热交换后，送入到水胶混合器X-5中与送入的后处理循环热水A进行混合得到非均相混合物，将得到的非均相混合物送入到第一凝聚釜R-1中，釜顶气相WS经过第一凝聚釜汽提气过滤器X-1和冷凝冷却器后进入油水分层罐分层；另外，将后处理循环热水B送入到循环热水加热器E-1中与送入的部分蒸汽LS进行第一热交换得到第一蒸汽冷凝水和过热水，将过热水由第二凝聚釜R-2釜底送入第二凝聚釜R-2；通过第一凝聚釜水胶粒泵P-1将第一凝聚釜R-1釜底的胶粒水WR送入到第二凝聚釜R-2中，通过第二凝聚釜水胶粒泵P-2将第二凝聚釜R-2釜底的胶粒水WR送入到第三凝聚釜R-3中，第二凝聚釜R-2釜顶气相WS直接进入第一凝聚釜R-1底部，第三凝聚釜R-3釜顶气相WS随蒸汽喷射器X-4喷出的蒸汽进入第一凝聚釜R-1底部，溶剂气相最后由第一凝聚釜R-1顶部蒸出，经过汽提气过滤器X-1和冷凝冷却器后进入油水分层罐分层。将第三凝聚釜R-3釜底的胶粒水WR通过第三凝聚釜水胶粒泵P-3送入到后处理工段进行脱水干燥包装处理，另外，在运行过程中，在第一凝聚釜R-1和第二凝聚釜R-2的温度低于预先设定温度时，将少量蒸汽LS分别从第一凝聚釜R-1釜底和第二凝聚釜R-2釜底送入，用于调节第一凝聚釜R-1和第二凝聚釜R-2的温度(也即对第一凝聚釜R-1和第二凝聚釜R-2采取温度补偿措施)。

其中，三釜凝聚工艺条件如下：第一凝聚釜釜顶压力0.02MPa，第二凝聚釜釜顶压力0.08MPa，第三凝聚釜釜顶压力0.005MPa；第一凝聚釜釜底温度87℃，第二凝聚釜釜底温度103℃，第三凝聚釜釜底温度100℃；胶液温度80℃；循环热水95℃；蒸汽温度为200℃，压力为0.45MPa；中温蒸汽冷凝水温度为157℃，压力为0.45MPa，第二蒸汽冷凝水温度为93℃，压力为0.44MPa。循环热水B/A为0.2(重量比)；胶液浓度为17重量％，胶液中所含的橡胶与后处理循环热水A和B的合计量的重量比为0.03：1。

实验结果见表1。

实施例2

循环热水B/A为0.15，其他工艺条件同实施例1，实验结果见表1。

实施例3

循环热水B/A为0.3，其他工艺条件同实施例1，实验结果见表1。

对比例1

其工艺流程图如图2所示，后处理循环热水A和B全部与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物橡胶溶液混合进入第一凝聚釜R-1，与后处理循环热水B进行热交换的蒸汽直接进入第二凝聚釜R-2，其他工艺条件同实施例1，实验结果见表1。

表1

注1：由于在实际生产中，一个生产周期内每个批次的凝聚的胶液物性略有差异，导致上表的数据在一定范围内波动，所以上表给出的数值均为一个生产周期内的均值。

注2：生产中，第三凝聚釜不采取温度补偿措施，即一般不通入蒸汽。

注3：生产中，蒸汽进入到凝聚工序后，除一部分作为后处理工序循环热水消耗的补充外，其它最终变成污水外排到污水处理系统去。

注4：三个凝聚釜通入蒸汽总量(首釜蒸汽量+二釜蒸汽量+喷射器蒸汽量)＝后处理工序循环热水消耗量+污水排放量

注5：实施效果中各种费用计算基础：蒸汽350元/吨；凝结水17元/吨；污水处理费7元/吨。

由表1可见，实施例1与对比例1相比，蒸汽不在直接进入到第二凝聚釜，即：蒸汽用量增加了0.4t/h，即蒸汽用量吨产品增加0.09吨蒸汽，成本增加29.8元/吨(产品)；外排污水减少了6.9t/h，下降了69％，节约成本10.3元/吨(产品)；可利用蒸汽凝结水增加7.9t/h，节约成本28.6元/吨(产品)，合计总节约成本9.1元/吨(产品)，按3万吨/年计算，节约成本27.3万元。(蒸汽用量略有增加，操作成本忽略)

社会效益：按年产3万吨计算，减少污水排放4.4万吨/年。

由实施例2和3与对比例1相比，效果同实施例1，循环热水B/A值的改变，对第二凝聚釜的釜温有一定影响，但通过对换热器的调整，第二凝聚釜的温度均在较小范围内波动。

通过实施例和对比例比较可以看出本发明的凝聚方法，其显著效果包括：

1、在产品各项指标均合格的前提下，蒸汽消耗总量不增加或略有增加，获得了大量可再利用的蒸汽凝结水，节约了成本，增加了经济效益。

2、污水排放量下降明显，增加经济效益的同时，获得了社会效益。

3、高温污水不能直接进入污水处理厂，需进行降温预处理，减低污水排放量，可以减少冷却水消耗量。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种苯乙烯类热塑性弹性体溶液凝聚的方法，其特征在于，该方法包括：将部分后处理循环热水A与苯乙烯类热塑性弹性体溶液混合得到非均相混合物，将所述非均相混合物依次送入到第一凝聚釜、第二凝聚釜和第三凝聚釜中脱除溶剂；其中，将另一部分后处理循环热水B与蒸汽进行第一热交换得到过热水和第一蒸汽冷凝水，并将所述过热水由第二凝聚釜釜底送入到第二凝聚釜中，在将部分后处理循环热水A与苯乙烯类热塑性弹性体溶液混合之前，将所述第一蒸汽冷凝水与苯乙烯类热塑性弹性体溶液进行第二热交换，使得第一蒸汽冷凝水进一步降温得到第二蒸汽冷凝水，且所述过热水温度为125-145℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述苯乙烯类热塑性弹性体溶液中所含的苯乙烯类热塑性弹性体与后处理循环热水A和B的合计量的重量比为0.025-0.075：1。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述后处理循环热水B与所述后处理循环热水A的重量比为0.15-0.4：1。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，采用三釜压差凝聚工艺进行。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蒸汽温度为125-200℃。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一蒸汽冷凝水温度为140-200℃，压力为0.4-0.8MPa，所述第二蒸汽冷凝水温度为85-125℃，压力为0.4-0.8MPa。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，第二凝聚釜和第三凝聚釜顶部出口气相进入第一凝聚釜底部，溶剂气相由第一凝聚釜顶部蒸出，并经过汽提气过滤器和冷凝冷却器后进入油水分层罐分层。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，第一凝聚釜的操作压力为0.01-0.03MPa，温度为80-90℃。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，第二凝聚釜的操作压力为0.06-0.1MPa，温度为100-120℃。

10.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，第三凝聚釜的操作压力为0.004-0.006MPa，温度为95-115℃。

11.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，苯乙烯类热塑性弹性体溶液是丁二烯和苯乙烯在锂系催化剂作用下，在有机溶剂中进行聚合反应而得到的。

12.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，苯乙烯类热塑性弹性体溶液为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物橡胶溶液。

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