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乙丙橡膠生產(chǎn)工藝及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

時(shí)間:2023-04-30 13:49:46 化學(xué)論文 我要投稿
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乙丙橡膠生產(chǎn)工藝及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

 乙丙橡膠(EPR)是繼Zieg1er一Natta催化劑的發(fā)明、聚乙烯和聚丙烯的出現(xiàn)后問世的一種以乙烯。丙烯為基本單體的共聚橡膠,分為二元乙丙橡膠(EPM)和三元乙丙橡膠(EPDM)兩大類。前者是乙烯和丙烯的共聚物;后者是乙烯、丙烯和少量非共軛二烯烴的共聚物。 EPR具有許多其它通用合成橡膠所不具備的優(yōu)異性能,加之單體價(jià)廉易得,用途廣泛,是80年代以來國外七大合成橡膠品種中發(fā)展最快的一種,其產(chǎn)量、生產(chǎn)能力和消費(fèi)量在發(fā)達(dá)國家中均居第三位,僅次于丁苯橡膠、順丁橡膠。1998年世界EPR總生產(chǎn)能力約為102噸,消費(fèi)量為81.4萬噸。初步統(tǒng)計(jì),1999年消費(fèi)量約為83.61萬噸,預(yù)計(jì)2003年將達(dá)到98.0萬噸。1998~2003年EPR的需求增長率為3.8%,高于丁苯橡膠和順丁橡膠需求量的增長速率。

目前FPR工業(yè)生產(chǎn)工藝路線有溶液聚合法、懸浮聚合法和氣相聚合法三種。下面將分別詳細(xì)論述其技術(shù)狀況及待點(diǎn),并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

1、溶液聚合工藝

1.1技術(shù)狀況

60年代初實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,經(jīng)不斷完善和改進(jìn),技術(shù)己成熟,為許多新建裝置所使用,是工業(yè)生產(chǎn)的主導(dǎo)技術(shù),約占FPR總生產(chǎn)能力的77.6%。

該工藝是在既可以溶解產(chǎn)品、又可以溶解單體和催化劑體系的溶劑中進(jìn)行的均相反應(yīng),通常以直鏈烷烴如正己烷為溶劑,采用V一A1催化劑體系,聚合溫度為30~50C,聚合壓力為0.4~0.8 MPa,反應(yīng)產(chǎn)物中聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為8%~10%。工藝過程基本上由原材料準(zhǔn)備、化學(xué)品配制、聚合、催化劑脫除、單體和溶劑回收精制以及凝聚、干燥和

包裝等工序組成, 但由于各公司在某部分或控制方面有自己的專利技術(shù),因而各具獨(dú)特的工藝實(shí)施方法。代表性的公司有DSM、 Exxon、uniroya1、DuPont、日本三井石化和JSR公司。其中最典型的代表是DSM公司,它不僅是全球最大的EPR生產(chǎn)者,而且在荷蘭、美國、日本、巴西所擁有的四套裝置均是采用溶液聚合工藝,占世界溶液聚合工藝生產(chǎn)EPR總能力的1/4。下面將以該公司為例進(jìn)行說明。

DSM公司采用己烷為溶劑,乙叉降冰片烯(ENB)或雙環(huán)戊二烯(DCPD)為第三單體,氫氣為分子量調(diào)節(jié)劑,VOCL3一1/2AL2Et3CL3為催化劑。此外,為提高催化劑活性及降低其用量,還加入了促進(jìn)劑。催化劑的配比用量、預(yù)處理方式、促進(jìn)劑類型是DSM公司的專有技術(shù)。反應(yīng)物料二級(jí)預(yù)冷到一500C,根據(jù)生產(chǎn)的牌號(hào),單釜或兩釜串聯(lián)操作。聚

合釜容積大約為6m3。聚合反應(yīng)條件為:溫度低于650C,壓力低于2. 5 MPa,反應(yīng)熱用于反應(yīng)器絕熱升溫。在堿性脫釩劑和熱水作用下,聚合物膠液中殘留的釩催化劑進(jìn)入水相,經(jīng)兩次轉(zhuǎn)相過程被徹底脫除。未反應(yīng)單體經(jīng)二次減壓閃蒸回收并循環(huán)使用。此時(shí)向膠液中加入穩(wěn)定劑等助劑(生產(chǎn)充油牌號(hào)時(shí)加入填充油)。汽提蒸出殘存的乙烯、丙烯和大部分溶劑

后撇液送至兩臺(tái)串聯(lián)的凝聚釜進(jìn)行凝聚,并進(jìn)一步蒸出回收殘余己烷溶劑循環(huán)使用, JC膠粒漿液脫水后進(jìn)入干燥系統(tǒng),然后壓塊或粉料包裝。含ENB的廢熱空氣送至焚燒爐焚燒,含釩污水送至污水脫釩單元,在脫釩劑的中和絮凝作用下,釩進(jìn)入釩渣中,定期送堆埋場(chǎng)掩埋,經(jīng)脫釩的污水排至污水處理廠處理。

DSM公司EPR溶液聚合工藝技術(shù)成熟,比較先進(jìn),有下列優(yōu)點(diǎn): (1)投資低,工藝最佳化。反應(yīng)器的優(yōu)比設(shè)計(jì)能滿足反應(yīng)物料混合要求,能準(zhǔn)確控制聚合反應(yīng)工藝參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量,聚合物膠液濃度高而循環(huán)溶劑量少,聚合釜體積小但生產(chǎn)強(qiáng)度高,原料和循環(huán)單體不需要精制,催化劑效率高,三廢中釩含量低,生產(chǎn)彈性大。(2)生產(chǎn)操作費(fèi)用低,裝置年操作時(shí)間長,原料和催比劑的消耗低,采用先進(jìn)控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行控制。(3)產(chǎn)品質(zhì)量具有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。產(chǎn)品中催化劑殘?jiān)康,生產(chǎn)中次品少,產(chǎn)品牌號(hào)切換靈活,切換廢品量少,產(chǎn)品特性

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