CN120268070B - 一种用于ssbr生产装置凝聚系统的预闪蒸节能方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于SSBR生产装置凝聚系统的预闪蒸节能方法，凝聚系统包括预闪蒸罐、胶液预热器、油冷器、真空泵、胶液进料泵、凝聚釜；预闪蒸节能方法包括以下步骤：S10、将来自聚合系统的胶液经过胶液预热器预热至设定温度；S20、将预热后的胶液送入预闪蒸罐，预闪蒸罐顶部的气相溶剂经过真空泵吸出，预闪蒸罐底部的胶液经过胶液进料泵送至凝聚釜；其中，经过真空泵吸出的气相溶剂进入胶液预热器进行一级换热，接着进入油冷器进行二级换热，以回收气相溶剂的蒸汽余热。通过在物料进入凝聚系统主设备之前采用快速减压汽化的方式将挥发性组分分离出来，由于该工艺无需额外消耗装置内的蒸汽，因此能够显著降低装置的能耗。

Description

一种用于SSBR生产装置凝聚系统的预闪蒸节能方法

技术领域

本发明涉及溶聚聚合物制备技术领域，具体而言，涉及一种用于SSBR生产装置凝聚系统的预闪蒸节能方法。

背景技术

溶聚丁苯橡胶（SSBR）是一种由苯乙烯和丁二烯共聚而成的橡胶，具有优异的耐磨性、耐寒性、低生热、低收缩性、良好的色泽等特点，广泛应用于轮胎、鞋材、工业零部件等领域。其生产工艺通常分为间歇聚合和连续聚合，后者生产效率高、能耗低、产品质量稳定。SSBR生产装置包括精制单元、聚合单元、掺混单元、凝聚单元、后处理单元等，其中凝聚工段在提高产品纯度和质量方面起着至关重要的作用。

然而，现有凝聚工艺存在多个问题：首先，凝聚过程中，聚合釜操作条件波动会导致气相中水分过多，产生含溶剂废水，影响后端污水处理并增加成本；其次，蒸汽加热的方式导致高蒸汽用量，运行成本高；最后，过高的搅拌强度可能导致胶粒碎裂，产生大量微细胶粒导致损失率提高，并增加系统堵塞的风险。这些问题限制了生产效率，并导致能耗和运行成本上升。

尽管已有部分技术进行改进，如提高油水分离效率、改进蒸汽喷射控制等，但效果有限，仍未能有效解决凝聚过程中存在的主要问题，且部分改进方案消耗大量热量，节能效果不明显。

发明内容

本发明旨在提供一种用于SSBR生产装置凝聚系统的预闪蒸节能方法，通过在物料进入凝聚单元主设备之前，采用快速减压汽化的方式将挥发性组分分离出来，从而减少后续工艺的负荷或优化操作条件。由于该工艺无需额外消耗装置内的蒸汽，因此能够显著降低装置的能耗，而且可以减少废水排放。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于SSBR生产装置凝聚系统的预闪蒸节能方法，凝聚系统包括预闪蒸罐、胶液预热器、油冷器、真空泵、胶液进料泵、凝聚釜；预闪蒸节能方法包括以下步骤：S10、将来自聚合系统的胶液经过胶液预热器预热至设定温度；S20、将预热后的胶液送入预闪蒸罐，预闪蒸罐顶部的气相溶剂经过真空泵吸出，预闪蒸罐底部的胶液经过胶液进料泵送至凝聚釜；其中，经过真空泵吸出的气相溶剂进入胶液预热器进行一级换热，接着进入油冷器进行二级换热，以回收气相溶剂的蒸汽余热。

进一步地，在S20中，预闪蒸罐顶部的气相溶剂经过真空泵吸出，使得预闪蒸罐内的压力维持在微负压；其中，微负压的压力范围为-0.08MPa至0.01MPa。

进一步地，在S20中，预闪蒸罐底部的胶液经过胶液进料泵送至静态混合器，并与分散剂混合，然后送至凝聚釜；其中，分散剂包括多元羧酸钠、油酸钠或硬脂酸钠。

进一步地，气相溶剂经过油冷器进行二级换热后，冷凝得到的液相溶剂流入溶剂缓冲罐，油冷器中的不凝气被导入尾气收集系统。

进一步地，预闪蒸罐底部的胶液的闪蒸量控制在65%-80%。

进一步地，胶液在胶液预热器进行预热的设定温度为80℃-100℃。

进一步地，胶液在预闪蒸罐中的停留时间≥120秒。

进一步地，凝聚系统设有温度-压力串级控制系统，用于在调节预闪蒸罐的压力时，胶液预热器的出口温度作同步调整；其中，温度-压力串级控制系统包括主回路和副回路，主回路用于控制预闪蒸罐的压力，副回路用于控制胶液预热器的出口温度。

进一步地，预热器包括第一温度变送器和气相溶剂出口调节阀；预闪蒸罐包括压力变送器、压力调节阀、流量计、进料调节阀、液位计；油冷器包括第二温度变送器和回水流量调节阀。

进一步地，第一温度变送器与气相溶剂出口调节阀之间形成逻辑联锁控制；压力变送器与压力调节阀、真空泵之间形成逻辑联锁控制；流量计与进料调节阀、真空泵之间形成逻辑联锁控制；液位计与胶液进料泵之间形成逻辑联锁控制；第二温度变送器与回水流量调节阀之间形成逻辑联锁控制。

采用本发明的技术方案后，能够达到如下技术效果：

（1）提升溶剂脱除效率，降低后续工艺负荷：本工艺通过快速减压汽化，可高效分离胶液中65%-80%的溶剂，大幅降低后续凝聚釜的蒸汽汽提负荷，预计可直接降低蒸汽用量30%-50%，直接降低能耗成本。同时，预闪蒸后的胶液粘度可控，减少在凝聚釜内部粘度过高导致的传质阻力过大，进一步缩短反应时间。本工艺使用真空泵辅助闪蒸相比传统蒸汽汽提减少热能消耗30%-50%，变频控制与闪蒸气相溶剂余热回收进一步降低电耗10%-20%。使用微负压的操作条件，可使用闪蒸速度提高20%-40%，溶剂残留量更低。

（2）节能降耗与资源循环优化：预闪蒸后分离的溶剂蒸汽经冷凝后可高效回收，经精制后直接用于聚合工段，形成良性循环。同时可大幅降低废水中的COD含量，减轻后端污水处置单元的负荷。

（3）提高产品质量与工艺稳定性：预闪蒸工艺通过精确的温度、压力及停留时间的控制，可避免橡胶发生热降解，确保产品的门尼粘度、分子量分布等关键指标的稳定。同时快速脱除溶剂及低聚物，减少了橡胶相中残留单体的自聚风险，提升产品纯度。预计SSBR的灰分含量可降低至0.05%以下，满足高端高性能轮胎的要求。

（4）增强生产安全与设备使用寿命：预闪蒸工艺通过在前端脱除大部分溶剂，显著降低了凝聚单元的爆炸风险。预闪蒸罐的操作条件较凝聚釜更为温和，减少了设备结焦和腐蚀的速率，延长了设备的使用周期，降低维护成本。

（5）推动绿色制造与低碳转型：预闪蒸工艺通过减少蒸汽消耗和溶剂排放，直接降低了装置的碳排放强度。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一提供的一种的结构示意图。

附图标记说明：

1-胶液预热器；2-油冷器；3-油气冷凝器；4-静态混合器；5-预闪蒸罐；6-首釜；7-中釜；8-末釜；9-油水分层罐；10-溶剂缓冲罐；11-真空泵；12-胶液进料泵；13-首釜胶粒水泵；14-中釜胶粒水泵；15-末釜胶粒水泵；16-分层水泵；17-溶剂外送泵；18-蒸汽喷射泵；19-反应物进料口；20-热水进料口；21-分散剂进料口；22-胶液出料口；23-湿溶剂出料口。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

溶聚丁苯橡胶（SSBR）是由苯乙烯与丁二烯通过共聚反应制得的橡胶类弹性体，具有耐磨、耐寒、生热低、收缩性低、色泽好、灰分少、纯度高以及硫化速度快等特性。其聚合工艺主要分为间歇聚合和连续聚合两种，其中连续聚合工艺生产效率高、能耗低和产品质量稳定。SSBR广泛应用于轮胎工业，尤其是在绿色轮胎、防滑轮胎等高性能轮胎中，同时在鞋材、工业零部件、服装、塑料改性、胶黏剂等领域也有大量应用。由于其优异的综合性能，SSBR已成为世界各地重点研究、开发和生产的新型合成橡胶品种之一。

SSBR的生产装置主要由罐区、精制单元（包括丁二烯、苯乙烯和溶剂精制）、助剂配制及聚合单元、掺混单元、凝聚单元、后处理单元及公辅设施组成。精制后的丁二烯、苯乙烯单体、溶剂油和引发剂按照一定比例送入聚合釜中进行聚合反应，生成的胶液通过泵送至掺混罐区进行调配后，再送入凝聚釜进行凝聚。凝聚过程通过蒸发溶剂，将其分离出来后，胶液进入后处理工序进行脱水和干燥，最终进行计量和包装，作为成品入库。

在溶聚丁苯橡胶的生产过程中，凝聚工段是一个关键步骤。凝聚过程通常发生在由三个凝聚釜组成的系列中。聚合单元生成的胶液与分散剂按比例混合后，进入凝聚釜的首釜。在搅拌和蒸汽的作用下，胶液、热水和蒸汽在首釜内充分混合，溶剂、丁二烯和部分水以气相形式脱出。首釜底部的胶粒水通过泵送进入凝聚中釜和末釜，在这些釜内通入蒸汽加热，进一步回收胶液中的溶剂。凝聚釜顶部的气相溶剂通过管道收集，进入油气冷凝器冷凝后，再流入油水分层罐回收溶剂，回收的粗溶剂经过精制单元处理后循环使用。末釜中的胶粒水则送往后处理单元，进一步脱水和干燥，以确保胶粒中的水分被充分去除，从而得到干燥的溶聚丁苯橡胶产品。

凝聚单元的主要作用是通过分离和提纯，去除未反应的原料及低聚物等杂质，从而提高产品的纯度和质量。凝聚釜内的操作条件（如温度和压力）会直接影响橡胶颗粒的结晶和硬度；而分散剂的种类和用量则会影响橡胶颗粒的分散性和稳定性。因此，凝聚单元在溶聚丁苯橡胶的生产中具有至关重要的作用，不仅影响产品的纯度和质量，还直接影响产品的物理性能、加工性能和应用性能。因此，在溶聚丁苯橡胶的生产工艺中，必须高度重视凝聚单元的设计和运行管理，以确保产品质量和性能符合要求。

然而，现有的凝聚工艺流程存在以下几个主要缺陷：（1）在凝聚过程中，由于聚合釜的操作条件波动，容易导致凝聚釜气相中水分过多，进而产生大量含有溶剂的废水。这些废水的含油量较高，不仅严重影响后端污水处理单元的水质和负荷，增加了处理成本，还导致溶剂过量排放，造成原材料的浪费，从而提高了生产成本。（2）凝聚单元通过向凝聚釜内通入蒸汽加热，脱除胶液中的溶剂、未反应的原料及低聚物，但由于蒸汽消耗量大，导致运行成本高。（3）凝聚过程中，无法精准控制温度，容易导致胶液过热，进而引起橡胶分子链的热降解，影响产品质量。（4）由于胶液粘度较低，搅拌强度过大或转速过快会产生过大的剪切力，导致胶粒破碎。这不仅影响了产品质量，还可能导致系统堵塞，导致非计划停车和频繁的维修。

凝聚工段的生产效率直接影响溶聚丁苯橡胶生产线的产能和效益。由于上述问题的存在，生产效率通常受到限制。同时，为了保持凝聚效果和处理废水、湿斑胶等问题，整体能耗和运行成本上升，导致产品利润率下降。

进一步地，在前期工艺技术改进方面存在以下不足：（1）针对凝聚单元污水中溶剂夹带问题，曾通过改进设备（如油水分层罐）来提高油水分离效率，减少油相进入水相的比例，但由于分离效果不完全，这一措施对降低污水中的含油量影响有限。（2）针对凝聚单元蒸汽用量过大的问题，曾通过改进蒸汽喷射泵并采用先进的控制技术来调节蒸汽喷射量，以减少能耗。但该设备和系统的采购成本较高，操作弹性小，且控制反应存在滞后性。若工艺条件波动频繁，凝聚工段的处理效果无法保证，可能产生大量废胶，增加不良产品的比例。（3）为了保持处理效果、减少湿斑胶和碎胶等问题，往往需要增加分散剂的投加量。这不仅提高了生产成本，且分散剂过多还会增加工人的劳动强度。（4）专利CN104072643A提出了升温后常压闪蒸的方案，但其闪蒸效果较差，脱除效率仅为20-60wt%。此外，该方案需要将进料胶液需使用外部热源加热至130℃，消耗大量热量，节能效果不明显。同时，闪蒸罐底部设有蒸汽管线，依赖蒸汽辅助汽提，蒸汽用量减少有限。

通过这些分析可以看出，现有技术改进虽然在一定程度上缓解了问题，但仍存在效率低、能耗高和成本大的缺陷，需要进一步优化改进。

本发明的实施例提供了一种用于SSBR生产装置凝聚系统的预闪蒸节能方法，凝聚系统包括预闪蒸罐、胶液预热器、油冷器、真空泵、胶液进料泵、凝聚釜；预闪蒸节能方法包括以下步骤：S10、将来自聚合系统的胶液经过胶液预热器预热至设定温度；S20、将预热后的胶液送入预闪蒸罐，预闪蒸罐顶部的气相溶剂经过真空泵吸出，预闪蒸罐底部的胶液经过胶液进料泵送至凝聚釜；其中，经过真空泵吸出的气相溶剂进入胶液预热器进行一级换热，接着进入油冷器进行二级换热，以回收气相溶剂的蒸汽余热。

本发明涉及一种用于SSBR（苯乙烯-丁二烯橡胶）生产装置中凝聚系统的预闪蒸节能方法，通过利用余热回收技术，在生产过程中降低能耗，提高能源利用效率。具体来说，胶液预热器通过加热胶液至预定温度，减少后续环节的能量需求；而预闪蒸罐则用于通过部分蒸发来分离胶液中的溶剂与胶体，便于后续处理。通过真空泵抽取预闪蒸罐顶部的气相溶剂，并将其引导回收，其中，气相溶剂的蒸汽余热被回收后，用于对胶液的预热。这样仅减少了废热排放，还能利用回收的热量减少外部能源的消耗。一方面，气相溶剂在胶液预热器中与进入的冷胶液进行换热，提升胶液温度；另一方面，经过预热后的气相溶剂进入油冷器继续换热，从而更高效地回收热量，提高系统整体的热能利用效率。

具体地，本发明所公开的凝聚系统胶液预闪蒸工艺的工艺流程描述如下：来自聚合系统的胶液首先经过胶液预热器升温至设定温度，胶液预热器的热源为闪蒸后的气相溶剂(≥90℃)，降低粘度并促进闪蒸。预热温度的控制范围为80℃-100℃，因溶聚丁苯橡胶SSBR工艺采用溶液聚合，溶液选择为环己烷、正己烷，在预热时需要维持压力，以此提高闪蒸效率。相比于现有技术中采用外部蒸汽热源来进行加热的技术手段，本发明使用闪蒸后的气相蒸汽进行预热能够增加能源利用率，有效减少后端油冷器的循环水用量和预热蒸汽量，从而降低整体装置能耗。

预热后的胶液经进料调节阀进入预闪蒸罐，预闪蒸罐内使用真空泵将罐内的气相及时抽出，使得罐内压力维持在微负压，以增强闪蒸效果，预闪蒸罐的操作压力控制范围为-0.08MPa至0.01MPa。与现有技术中的常压闪蒸工艺相比，本工艺中的预闪蒸罐内为高温负压环境，溶剂的闪蒸效果及闪蒸效率将会大大增强，同时本工艺闪蒸罐底部不引入蒸汽管线，减少蒸汽泄漏的风险，增加闪蒸溶剂的纯度。本发明利用物料在经过调节阀时的减压效应，在调节阀后增设预闪蒸罐来对物料进行预闪蒸，通过优化溶剂脱除过程，显著提升了生产效率、能源利用率及产品质量，对化工生产的经济性和可持续性具有深远意义。

进一步地，真空泵辅助闪蒸的核心原理，即降低闪蒸罐内的压力，使溶剂在较低温度下快速蒸发，减少对外部热源的依赖。真空泵为主要耗能设备，本工艺选用的真空泵选型为三级变频罗茨真空泵，配备变频功能可减少真空泵的无效运行时间，降低电耗。同时根据预闪蒸罐的压力变送器和压力调节阀，能实时调整罐内的真空度，避免过度抽空造成的能耗浪费。同时与进料调节阀、进料流量计做逻辑联锁，通过真空度来实时优化进料调节阀的开度，控制物料的进料流速，减少流动阻力，降低真空泵的负荷。

胶液在罐内溶剂与低聚物等低沸点挥发性物质快速汽化，与胶液分离。预闪蒸罐顶部的气相溶剂经真空泵吸出，进入胶液预热器中与进料的胶液进行一级换热，换热完的气相溶剂再进入油冷器进行二级换热，冷凝后的粗溶剂凝液自流进入装置内的溶剂缓冲罐，随后送入精制单元循环利用。与现有技术中闪蒸气相凝液进入油水分层罐相比，因本工艺闪蒸罐底部无蒸汽管线，凝聚釜个数为三个，后续溶剂脱除能力有保障，本工艺闪蒸气相凝液直接进入溶剂缓冲罐，节省了溶剂输送泵的能耗，减少了污水生成。此外，油冷器中的不凝气并入尾气收集系统，送至装置RTO处理。

回收闪蒸后溶剂蒸汽余热，通过集成温度、压力、流量传感器，通过对所有数据进行收集接入外部的大模型，通过AI进行深度学习后，提供最佳的操作点，实现动态节能。同时引入前馈-反馈控制，提前响应进料波动，减少压力波动造成的溶剂损失及能耗增加。因此，本发明的制备工艺更为精细，智能化程度更高。

预闪蒸罐底部的胶液由罐底的胶液进料泵送至静态混合器，并与分散剂充分混合后进入后续的凝聚首釜中，进一步通过蒸汽汽提脱除残余的溶剂。为避免胶液黏度过大，造成管道堵塞、分散剂混合不均的问题，预闪蒸罐底部的胶液溶剂闪蒸量控制在65%-80%，这样既可以保证溶剂的脱除效率，降低后续的汽提蒸汽用量，又能保证胶液不出现粘度过高，无法输送的问题。优选地，预闪蒸罐内部可定期注入防垢剂，避免橡胶颗粒残留结焦。

在本申请的部分实施方式中，在S20中，预闪蒸罐顶部的气相溶剂经过真空泵吸出，使得预闪蒸罐内的压力维持在微负压；其中，微负压的压力范围为-0.08MPa至0.01MPa。

通过真空泵从预闪蒸罐中吸出顶部的气相溶剂，可以有效降低罐内的压力，可有效提高闪蒸效率，促进胶液中的溶剂挥发或分离。微负压的控制对于胶液的处理过程至关重要，可以避免因过低的压力导致过度蒸发或不必要的物质损失，同时也确保胶液能够在温和的条件下保持其稳定性。-0.08MPa至0.01MPa的微负压范围，提供了精确控制的环境，既能够有效促进胶液的挥发，又不会对其成分造成过度的损害。

在本申请的部分实施方式中，在S20中，预闪蒸罐底部的胶液经过胶液进料泵送至静态混合器，并与分散剂混合，然后送至凝聚釜；其中，分散剂包括多元羧酸钠、油酸钠或硬脂酸钠。

本发明在胶液处理过程中进一步优化了胶液与分散剂的混合步骤。具体来说，在S20步骤中，预闪蒸罐底部的胶液通过胶液进料泵送至静态混合器，在混合器中与分散剂进行混合，然后将混合后的胶液送至凝聚釜进行后续处理。多元羧酸钠能够提供良好的分散效果，减少胶液中的不均匀性；油酸钠和硬脂酸钠这些脂肪酸盐类分散剂也能有效防止胶液中颗粒聚集，有助于提高胶液流动性及稳定性。

进一步地，静态混合器的使用与分散剂的搭配，不仅能提高分散效率，也能降低能耗，相较于传统的机械混合方式，静态混合器操作简便，能耗低，具有更高的经济性和环保性。

在本申请的部分实施方式中，气相溶剂经过油冷器进行二级换热后，冷凝得到的液相溶剂流入溶剂缓冲罐，油冷器中的不凝气被导入尾气收集系统。

本发明涉及气相溶剂的回收与冷凝过程，其中，气相溶剂在经过油冷器时进行二次换热过程，通过油与气体之间的热交换来达到降低气相溶剂温度的目的。此过程中，通过油冷器的油在换热过程中吸收气相溶剂的热量，从而使气相溶剂冷却，促进其冷凝为液相溶剂，进一步地液体溶剂被有效地收集并流入溶剂缓冲罐中储存。

在油冷器中，部分气体可能没有被完全冷凝，即不凝气，它们被导入尾气收集系统进行进一步处理，尾气收集系统配备有净化装置，可以将这些气体处理后排放，确保符合环保要求。本工艺闪蒸气相凝液直接进入溶剂缓冲罐，节省了溶剂输送泵的能耗，减少了污水生成。

在本申请的部分实施方式中，预闪蒸罐底部的胶液的闪蒸量控制在65%-80%。

预闪蒸罐用于胶液的预处理过程，其中胶液在一定的压力和温度下进行闪蒸，即通过温度或压力的变化，使胶液中的一部分挥发性组分气化为气相，该过程可以去除胶液中的不必要成分或杂质，同时提升胶液的质量和性能。为避免胶液黏度过大，造成管道堵塞、分散剂混合不均的问题，预闪蒸罐底部的胶液溶剂闪蒸量控制在65%-80%，这样既可以保证溶剂的脱除效率，降低后续的汽提蒸汽用量，又能保证胶液不出现粘度过高，无法输送的问题。

在本申请的部分实施方式中，胶液在胶液预热器进行预热的设定温度为80℃-100℃。

通过将胶液加热到设定温度，可以改善胶液的流动性、降低粘度，确保胶液在后续加工和反应过程中更加稳定和高效。胶液经过预热后，能够降低其粘度，使得后续的加工工艺更加顺畅。此外，预热还能确保胶液中的成分在所需温度下均匀分布，避免因温度差异而导致的不均匀或不稳定的处理效果。

在本申请的部分实施方式中，胶液在预闪蒸罐中的停留时间≥120秒。

通过设置胶液在预闪蒸罐中的停留时间，使得胶液有足够的时间进行充分的闪蒸反应，此时胶液中的成分可以在此过程中得到充分分离与挥发，从而提高闪蒸过程的效果。与常压闪蒸相比，本发明减压闪蒸工艺的闪蒸效率较高，因此胶液在预闪蒸罐中的停留时间短，分离效率高，这样还能避免长时间停留造成的橡胶结焦及釜壁粘黏问题。

在本申请的部分实施方式中，凝聚系统设有温度-压力串级控制系统，用于在调节预闪蒸罐的压力时，胶液预热器的出口温度作同步调整；其中，温度-压力串级控制系统包括主回路和副回路，主回路用于控制预闪蒸罐的压力，副回路用于控制胶液预热器的出口温度。

温度-压力串级控制系统中，主回路控制预闪蒸罐的压力，副回路主要负责控制胶液预热器的出口温度。通过主回路和副回路之间的协同作用，在主回路调节预闪蒸罐压力时，副回路同步调节预热器的温度，以确保在胶液预热过程中温度与压力之间的协调关系，从而避免了因橡胶浓度过高而造成无法输送的问题。

在本申请的部分实施方式中，预热器包括第一温度变送器和气相溶剂出口调节阀；预闪蒸罐包括压力变送器、压力调节阀、流量计、进料调节阀、液位计；油冷器包括第二温度变送器和回水流量调节阀。

第一温度变送器用于监测预热器中的温度，并实时传输温度数据，以便调整胶液的温度控制，确保胶液在预热过程中达到所需温度。气相溶剂出口调节阀用于控制气相溶剂的流量，调节其流出量，从而控制气相溶剂与胶液的混合比和处理效果，优化胶液的预热过程。

压力变送器能够监控预闪蒸罐中的压力变化，实时反馈数据给控制系统，以确保蒸罐中的压力稳定在所需范围内。压力调节阀根据压力变送器的数据，自动调节预闪蒸罐的压力，确保其在最佳工作压力下运行。流量计用于测量进入预闪蒸罐的胶液流量，帮助控制系统进行流量监控和调节。进料调节阀用于根据流量计数据调节胶液的进入量，确保胶液以适当的流量进入预闪蒸罐，避免过多或过少的输入影响处理效果。液位计用于监测预闪蒸罐内的液位，确保液位在合理范围内，防止因液位过高或过低导致系统失调。

第二温度变送器用于测量油冷器中的温度，实时传输数据，以便对油冷器的冷却效果进行控制和调节。回水流量调节阀根据温度传感器的数据，调节回水流量，以保证油冷器的冷却效果达到最佳状态，从而防止系统因过热导致效率降低或损坏。

在本申请的部分实施方式中，第一温度变送器与气相溶剂出口调节阀之间形成逻辑联锁控制；压力变送器与压力调节阀、真空泵之间形成逻辑联锁控制；流量计与进料调节阀、真空泵之间形成逻辑联锁控制；液位计与胶液进料泵之间形成逻辑联锁控制；第二温度变送器与回水流量调节阀之间形成逻辑联锁控制。

本发明通过在各个关键组件之间设立逻辑联锁控制，进一步优化了胶液处理过程中的自动化控制与协同工作。具体来说，系统中的多个传感器与调节阀、泵等设备之间通过逻辑联锁机制实现相互协调，以确保各个环节能够根据实时数据做出同步调整。

图1为本发明实施例提供的用于SSBR生产装置凝聚系统的预闪蒸节能方法的工艺流程图。

凝聚系统包括预闪蒸罐5、胶液预热器1、油冷器2、真空泵11、胶液进料泵12、凝聚釜；预闪蒸节能方法包括以下步骤：S10、将来自聚合系统的胶液经过胶液预热器1预热至设定温度；S20、将预热后的胶液送入预闪蒸罐5，预闪蒸罐5顶部的气相溶剂经过真空泵11吸出，使得预闪蒸罐5内的压力维持在微负压；预闪蒸罐5底部的胶液经过胶液进料泵12送至静态混合器4，并与分散剂混合，然后送至凝聚釜。

其中，经过真空泵11吸出的气相溶剂进入胶液预热器1进行一级换热，接着进入油冷器2进行二级换热，以回收气相溶剂的蒸汽余热。气相溶剂经过油冷器2进行二级换热后，冷凝得到的液相溶剂流入溶剂缓冲罐10，油冷器2中的不凝气被导入尾气收集系统。

凝聚釜包括首釜6、中釜7和末釜8，重组分A从首釜6底部经由首釜胶粒水泵13采出并送至中釜7，重组分B从中釜7底部经由中釜胶粒水泵14采出并送至末釜8，胶液从末釜8底部经由末釜胶粒水泵15采出并送至胶液出料口22。轻组分A从首釜6顶部采出并经过油气冷凝器3换热后送至油水分层罐9，油水分层罐9中分离出的水经由分层水泵16送至热水进料口20处，分离出的油则被送至溶剂缓冲罐10从而得到湿溶剂，并经由溶剂外送泵17送至湿溶剂出料口23。轻组分B从中釜7顶部采出并送至首釜6，轻组分C从末釜8顶部采出并通过蒸汽喷射泵18抽吸后送至首釜6。反应物进料口19与胶液预热器1进行连通，热水进料口20与首釜6进行连通，分散剂进料口21与静态混合器4进行连通。

预闪蒸节能方法的工艺参数如下：

（1）温度控制：需控制胶液温度，避免温度过高导致橡胶热降解；控制范围：80℃-100℃；控制方法：通过集成温度、压力、流量传感器，通过对所有数据进行收集接入外部的大模型，外部大模型对数据集进行深度学习后，将提供最佳的操作点。

（2）压力控制：预闪蒸罐的压力越低，溶剂汽化率越高，需避免减压过度导致胶液发泡或夹带橡胶颗粒；控制范围：-0.08MPa至0.01MPa；控制方法：通过接入真空泵来控制罐内压力保持微负压，同时通过预闪蒸罐的压力变送器和压力调节阀，能实时调整罐内的真空度。

（3）进料流量与停留时间：流量过低影响产能，流量过高影响分离效果；控制方法：通过进料线的质量流量与进料调节阀建立控制回路，稳定进料流量。停留时间：确保胶液在预闪蒸罐中的停留时间≥120秒。

（4）液位控制：液位过高导致气相空间不足而影响闪蒸效果，液位过低将导致泵抽空；控制范围：40±5%；控制方法：通过雷达液位计联锁罐底的胶液进料泵以控制液位。

（5）胶液特性：进料胶液中溶剂含量波动时，需同步调整压力与温度；避免橡胶粘度过高而影响胶液输送。

预闪蒸节能方法的工艺仪表控制方案如下：

1．主要仪表选型

（1）进料温度：一体化温度变送器；执行机构：预热器气相溶剂出口调节阀；联锁逻辑：进料温度超过限额（≥120℃）时关闭胶液进料调节阀，开大预热器气相溶剂出口调节阀。

（2）预闪蒸罐压力：压力变送器；执行机构：压力调节阀、真空泵；联锁逻辑：压力上升时，增大真空泵功率，压力≥0.02MPa时，触发放空联锁，启动安全阀。

（3）进料流量：科氏质量流量计；执行机构：胶液进料调节阀、真空泵；联锁逻辑：流量异常（±10%）时触发工艺报警，真空泵同步调节频率。

（4）预闪蒸罐液位：雷达液位计；执行机构：胶液进料泵变频器；联锁逻辑：液位≤20%时，停泵，液位≥70%时，关小胶液进料调节阀，胶液进料泵变频功率增加。

（5）油冷器凝液温度：一体化温度变送器；执行机构：循环水回水流量调节阀；联锁逻辑：冷凝液温度过高时，开大循环水回水流量调节阀。

2．控制回路设计

（1）温度-压力串级控制：主回路：预闪蒸罐压力控制（设定值根据溶剂沸点制定）；副回路：预热器出口温度控制，确保压力调节时温度同步调整。

（2）液位-流量前馈控制：根据液位变化预测进料需求，提前调整胶液进料阀开度，减少液位波动。

（3）安全联锁系统：压力＞0.02MPa时，联锁关闭胶液进料调节阀并启动紧急泄压；液位＞80%时，联锁停泵并报警。

3．工艺参数

（1）进料温度：设定值：85℃；波动范围：±2℃。

（2）预闪蒸罐压力：设定值：-0.07MPa；波动范围：±5kPa。

（3）进料流量：根据装置负荷设定。

（4）预闪蒸罐液位：设定值：40%；波动范围：±5%。

本发明的实施例提供了一种用于SSBR生产装置凝聚系统的预闪蒸节能方法，实施例以锂系阴离子聚合物SSBR为例，溶剂为环己烷与正己烷按9:1的质量比进行配制而成，环己烷沸点为80.7℃，正己烷沸点为69℃。

实施例1：聚合完成后的胶液温度为70℃-80℃，通过胶液预热器回收溶剂闪蒸气相的余热（80℃-120℃）后，胶液温度上升至85℃，溶剂的闪蒸量为65wt%，进料流量为40m³/h，闪蒸后的胶液混合分散剂硬脂酸钠后进入凝聚釜中通入蒸汽汽提进一步回收胶液中的溶剂后，送往后处理单元进行干燥处理。其中，凝聚釜的压力为10kPa-15kPa，温度为100℃-120℃。

结果为：溶剂油消耗为13.7kg/吨橡胶，蒸汽消耗为2.08吨/吨橡胶。

对比例1：聚合完成后的胶液温度为70℃-80℃，通过热量交换器（外部热源），胶液升温至120℃，溶剂的闪蒸量为40wt%，按35m³/h流量打入凝聚釜Ⅰ，釜内装有干胶质量0.4%左右的多元羧酸钠、油酸钠或硬脂酸钠为分散剂，在凝聚釜Ⅰ停留20min，然后用颗粒泵打入凝聚釜Ⅱ，在凝聚釜Ⅱ停留20min，胶粒送入后处理单元进行干燥处理。其中，控制凝聚釜Ⅰ的温度为98℃，压力为-0.05MPa至0.09MPa，控制凝聚釜Ⅱ的温度为101℃，压力为0MPa至0.09MPa。

结果为：溶剂油消耗为15kg/吨橡胶，蒸汽消耗为2.8吨/吨橡胶。

对比例2：聚合完成后的胶液温度约为70℃-80℃，进料流量为40m³/h，直接打入凝聚釜中，通入蒸汽进行汽提，凝聚釜的压力为10kPa-15kPa，温度为100℃-120℃，脱除溶剂后，送往后处理单元进行脱水干燥处理。

结果为：溶剂油消耗为96kg/吨橡胶，蒸汽消耗为5.6吨/吨橡胶。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于SSBR生产装置凝聚系统的预闪蒸节能方法，其特征在于，所述凝聚系统包括预闪蒸罐、胶液预热器、油冷器、真空泵、胶液进料泵、凝聚釜、油水分层罐；所述预闪蒸节能方法包括以下步骤：

S10、将来自聚合系统的胶液经过所述胶液预热器预热至设定温度；所述胶液预热器的热源为闪蒸后的气相溶剂，胶液在所述胶液预热器进行预热的设定温度为80℃-100℃；

S20、将预热后的胶液送入所述预闪蒸罐，所述预闪蒸罐顶部的气相溶剂经过所述真空泵吸出，使得所述预闪蒸罐内的压力维持在微负压；所述预闪蒸罐底部的胶液经过所述胶液进料泵送至所述凝聚釜；所述预闪蒸罐底部的胶液的闪蒸量控制在65%-80%；胶液在所述预闪蒸罐中的停留时间120秒；

其中，经过所述真空泵吸出的气相溶剂进入所述胶液预热器进行一级换热，接着进入所述油冷器进行二级换热，以回收气相溶剂的蒸汽余热；

其中，所述微负压的压力范围为-0.08MPa至0.01MPa；

所述凝聚釜包括首釜、中釜和末釜，重组分A从所述首釜底部送至中釜，重组分B从所述中釜底部送至末釜，所述末釜底部的胶液送至胶液出料口，轻组分A从所述首釜顶部送至所述油水分层罐，轻组分B从所述中釜顶部送至所述首釜，轻组分C从所述末釜顶部送至所述首釜；所述油水分层罐分离出的水送至热水进料口，所述热水进料口与所述首釜连通，其中凝聚釜的压力为10kPa-15kPa；

所述预闪蒸罐包括压力变送器、压力调节阀、流量计、进料调节阀；所述压力变送器与所述压力调节阀、所述真空泵之间形成逻辑联锁控制；所述流量计与所述进料调节阀、所述真空泵之间形成逻辑联锁控制。

2.根据权利要求1所述的预闪蒸节能方法，其特征在于，在所述S20中，所述预闪蒸罐底部的胶液经过所述胶液进料泵送至静态混合器，并与分散剂混合，然后送至所述凝聚釜；

其中，所述分散剂包括多元羧酸钠、油酸钠或硬脂酸钠。

3.根据权利要求1所述的预闪蒸节能方法，其特征在于，所述气相溶剂经过所述油冷器进行二级换热后，冷凝得到的液相溶剂流入溶剂缓冲罐，所述油冷器中的不凝气被导入尾气收集系统。

4.根据权利要求1所述的预闪蒸节能方法，其特征在于，所述凝聚系统设有温度-压力串级控制系统，用于在调节所述预闪蒸罐的压力时，所述胶液预热器的出口温度作同步调整；

其中，所述温度-压力串级控制系统包括主回路和副回路，所述主回路用于控制所述预闪蒸罐的压力，所述副回路用于控制所述胶液预热器的出口温度。

5.根据权利要求1所述的预闪蒸节能方法，其特征在于，

所述预热器包括第一温度变送器和气相溶剂出口调节阀；

所述预闪蒸罐包括压力变送器、压力调节阀、流量计、进料调节阀、液位计；

所述油冷器包括第二温度变送器和回水流量调节阀。

6.根据权利要求5所述的预闪蒸节能方法，其特征在于，

所述第一温度变送器与所述气相溶剂出口调节阀之间形成逻辑联锁控制；

所述压力变送器与所述压力调节阀、所述真空泵之间形成逻辑联锁控制；

所述流量计与所述进料调节阀、所述真空泵之间形成逻辑联锁控制；

所述液位计与所述胶液进料泵之间形成逻辑联锁控制；

所述第二温度变送器与所述回水流量调节阀之间形成逻辑联锁控制。