关于顺丁橡胶凝聚优化节能降耗的探讨

摘要：本文根据笔者的工作实践，详细讨论了在顺丁橡胶的凝聚过程中该如何优化节能降耗的问题，分析了在现有的凝聚工艺状况下，石油化工厂是如何平衡降低蒸汽消耗与溶剂消耗之间的差异，进而对改造现行凝聚方式有了建设性的意见，由等压凝聚工艺改为三釜差压凝聚工艺，从而达到节能降耗的目的。因此，对于顺丁橡胶凝聚技术的改善是非常有必要的，可以降低能源消耗，优化节能减排，与我国当前的政策十分相符，也符合社会的科学可持续发展。

关键词：顺丁橡胶 凝聚 节能降耗

生产顺丁橡胶的方法是利用水析法将聚合物和溶剂进行分离，然后将胶液喷入事先凝聚好的釜热水中，然后利用蒸汽使得溶剂气化并被带出釜外。本文是通过对顺丁橡胶生产中的蒸汽耗量、溶剂汽化推动力等在凝聚过程中的体现进行详细研究，进而探索出了降低蒸汽消耗与溶剂消耗之间的矛盾，即为在凝聚过程中，溶剂的汽化推动力是计算能耗和物耗的主要纽带，故而要实现生产过程的节能降耗，必须不断完善凝聚的工艺条件和对凝聚工艺。

一、 顺丁橡胶凝聚技术的发展历程

在顺丁橡胶的生产过程中，胶液凝聚是一种将聚合物与溶剂完全分离的工艺流程，而在这其中的能耗与物耗是重要的衡量凝聚技术水平的标志。如果不能取得良好的凝聚效果，那就会对生产的产品质量造成影响，从而浪费了大量的溶剂，这样会造成了对环境的污染，使得安全生产的可能性大大降低。而在当前的生产能力下，在胶液凝聚的过程中，如何达到低能耗物耗是凝聚技术的目标。近三十年来，顺丁橡胶的凝聚工艺已经发生改变，在其中凝聚的过程工艺也会有对应的改变，由从前的常压凝聚逐渐的发展为保压凝聚，最终被三釜差压凝聚所取代。

在顺丁橡胶的生产初期，为了保障生产效率，一般采用高温以及低压的操作方式使得胶液能够凝聚完全。而在这其中，主要的生产问题是能耗量超过了10吨。而通过实践和理论研究发现，当凝聚的温度不变时，随着操作压力的上升，能耗是不断下降的。因此在三釜凝聚时为了降低能耗，通常情况下采用在1号与2号釜、2号与3号釜之间设置提浓器，进而实现能耗的降低。根据国内大多数企业提供的数据显示，三釜凝聚工艺在实践生产中，可以比双釜工艺的蒸汽消耗量降低0.4t/吨橡胶，与此同时，也可以降低对于生产溶剂的需求，达到提高企业竞争力的目标。

在3釜凝聚工艺中，因为是比通常的2釜多出1台容量在100立方米的凝聚釜，所以会在相等的进水量以及喷胶量的条件下进行液位在50%的控制。2釜的凝聚工艺会比3釜少40%，因此这也是3釜工艺中时间长的主要因素。1号釜在生产中会消耗蒸出40%～50%的溶剂，3号釜的压力控制也较低，会选择在10kPa。同时这个条件也有利于橡胶中溶剂的气化与扩散。

二、 浅谈关于凝聚节能和降耗理论

2.1凝聚过程中的平衡

在凝聚釜内部，因此生产中用到的气相物料由蒸汽和气相溶剂混合而成，所以液相物料可以视为水与溶剂的非均相混合物，聚丁二烯胶粒即为固相物料。而在凝聚中，没有固、液之分，而只有胶粒中溶剂的扩散和汽化，因此，在凝聚中，一般只研究探讨两相平衡状态即为气、液两种。在凝聚时，首先聚丁二烯和溶剂的相对分子质量差别较大而摩尔分数小，因此溶剂受聚丁二烯汽化程度的影响很小，计算过程中可以忽略不计；其次，溶剂的性质同水差别较大，在发生凝聚的过程中，釜内部的液相是非均相物系且是完成不相溶的，且在其中，水对于溶剂的蒸汽压力丝毫没有影响。

2.2凝聚节能

在凝聚过程中，凝聚消耗指的是胶液的蒸汽消耗。而在其中，蒸汽主要有两个作用，其一是提高能量，即在对凝聚热水和胶液加热时，将其加热至凝聚温度进而气化溶剂；其二则是将釜内的气相溶剂带到釜外。早在1994年，由黄健等人就计算出凝聚的过程中耗蒸汽量。在水胶体积比不变的情况下，蒸汽耗量在1t以内可看作为固定值。而凝聚节能的关键则是减少从釜内带出的气相溶剂。由凝聚节能和降耗的研究发现，溶剂的汽化推动力是由凝聚温度和操作压力所决定的，当汽化推动力增加时，能耗会越来越高，而物耗则会降低；反之也是同样的道理。

2.3溶剂的汽化推动力与物耗的关系

在温度保持不变时，由于溶剂处于气、液平衡状态，溶剂汽化推动力即为饱和的蒸汽压力和实际的气相压力差。凝聚物耗实际是值得是溶剂的消耗，在凝聚过程中，如若溶剂容易汽化那么说明溶剂汽化推动力高，这样可以达到物耗低的效果；如果溶剂容易汽化则说明溶剂推动力低，物耗高。显而易见的是，溶剂的汽化推动力是衡量凝聚物耗的关键。

2.4凝聚节能和降耗

在顺丁橡胶的生产过程中，如果溶剂是己烷的话，需要根据上面的公式（3）、（4）进行计算，求出在不同凝聚温度和操作压力条件下的推动力等数值。根据实际计算结果可知，当凝聚温度保持不变时，蒸汽耗量会随着二溶剂汽化推动力的加大而增高，当系统中汽化推动力增加到一定数值后，再次继续增加溶剂的汽化推动力，则会发现，凝聚过程中的蒸汽耗量迅速增加，则当前值即为此温度下的凝聚溶剂的最优值。气、液平衡时的压力在此温度下与溶剂汽化推动力的差距则为优化后的操作压力。

在蒸汽消耗方面，双釜凝聚系统的整体消耗可以理解为1号与2号釜的累加和，而三釜系统中是文氏管同2号釜的总和。根据实践生产的消耗记录，三釜的整齐消耗比双釜小了0.4t/吨橡胶。

三、 顺丁橡胶凝聚技术节能措施与发展方向

3.1节能措施

在凝聚的过程中，要的那个注意对于凝聚温度的控制使得操作状态进一步的靠近平衡点，以便降低蒸汽的损耗量。通过理论计算可以得出，胶液凝聚的过程中关于气相溶剂带出的蒸汽耗量，然而汽、液平衡只是一种理想的节能过程，在计算出不同凝聚温度时所生产出的1tBR所需的最低蒸汽耗量，同时测算出在非平衡状态下，温度和压力的如何对蒸汽耗量进行影响的。根据生产需要，操作时的温度一般受蒸汽、水平衡控制，无法选择其他的平衡状态，操作压力进行提高，这样就可以达到节能的效果。然而随着操作压力的升高，则会逐渐接近于平衡状态，溶剂的汽化推动力变小，使得汽化速率下降，从而使得设备的生产能力大大下降，因此如果希望得到更好的节能效果则应该在缓慢提高操作压力的同时还有改善溶剂的汽化环境，从而加快溶剂的汽化速度。

3.2发展方向

在采用三釜差压凝聚的同时，使得我国的聚丁二烯的凝聚能耗得到到下降，而物耗仍维持在40-60kg。在进一步优化节能措施的同时，应当注意以下几点：其一是在不通过能耗的同时控制溶剂气化的速度，进而来完成生产降耗；其二是在不通过能耗的基础上通过延长凝聚周期，在这一操作下也可以实现节能降耗。这些方法都能够在优化生产工艺的同时达到系统降耗的成产目标，从而能够达到节能与降耗相平衡的目的。

四、 总结

实现胶液凝聚的目标是通过以较低的蒸汽耗量和溶剂消耗为前提。在实际的生产中，凝聚节能技术是现代化工艺中不可忽视的一部分。在顺丁橡胶的生产中，既要保证产品的质量，又要兼顾平衡节能与生产能力之间的矛盾，这是很难做到的，因此文章提出了合理选取凝聚温度以及控制凝聚操作等建议，以实现生产过程中的节能降耗，促进顺丁橡胶的优化生产。

【参考文献】

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