锂系合成橡胶炭黑的生产现状及发展

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锂系合成橡胶炭黑的生产现状及发展锂系合成橡胶炭黑的生产现状及发展

( Y/ u* p( L5 D9 C6 P2 r3 H国内外合成橡胶炭黑 市场情况
7 e0 L: _. ~$ u3 O- l( H一、中国锂系聚合物研究开发现状
中国大陆锂系聚合物研究开发起步于20世纪60年代末70年代初，先后有多家科研院所和企业研究机构涉足锂系聚合物研究领域，中国石油化工股份有限公司燕山分公司研究院(以下称燕化研究院)成功地开发了锂系聚合物成套工业生产技术，是企业研究机构和科研院所密切合作的典范，目前该院仍在致力于锂系聚合物新工艺技术、新产品、新牌号和现有技术的优化等研发工作，内容涉及基础研究、中试技术开发和工业应用。
2 N; i4 E# U* i7 s1.新工艺技术开发
; e1 G. b; n  d(1)连续聚合工艺技术
+ B  |- Z$ T( p" e, A溶聚丁苯橡胶炭黑(SSBR)作为一种新型的节能环保橡胶炭黑，是一种理想的高性能轮胎胎面用胶，可满足乘用车轮胎节能性、安全性和舒适性的要求，近年来随着汽车行业的飞速发展，市场的需求越来越大，增长速度很快。
( T0 B$ @$ M' R6 l: MSSBR生产工艺有间歇法和连续法两种，连续聚合工艺由于具有自动化程度高、产品质量稳定、原材料和能量的消耗低等优点，适于大规模生产。同时还可在同一生产装置上生产锂系其他品种牌号的聚合物(如LCBR、MVBR等)。
# I5 a& K2 A# N4 `$ f' i/ H燕化研究院在成功地开发了锂系聚合物间歇生产技术后，即开始进行连续聚合工艺技术的开发工作。建立了完备的冷模工程研究实验室，装备了三维激光测速仪，以聚合反应器及其控制技术为重点，针对不同反应器形式和不同搅拌桨型，研究了流动型式和流场分布规律。在热模装置上进行反应机理和过程控制的研究。在100吨/年中试上解决了反应器堵挂，凝胶控制和分子结构精细调节等技术问题，装置可长周期稳定运行，中试产品的应用性能达到了国外同类产品的水平。溶聚丁苯橡胶炭黑连续聚合模试和中试样品性能指标见表1。
, F' a0 H1 L3 U: ~  ^0 S" _表1 溶聚丁苯橡胶炭黑连续聚合模试和中试样品性能指标
(2)直接干燥技术
在溶液法合成橡胶炭黑生产工艺中，将聚合物从其溶液中分离出来的方法绝大部分采用湿式凝聚技术，此技术在生产过程中存在凝聚后胶颗粒中溶剂含量偏高、油水分离效果差、能耗大等问题。在全球能源日趋紧张，环境保护，清洁生产，可持续发展已成为发展主流的今天，寻求减少污染、节省能源的聚合物脱溶剂技术已成为各国科技工作者追求的目标之一。
3 j+ e: k/ V1 N: H直接干燥工艺过程与以往的凝聚干燥技术的不同之处在于：在传统的工艺过程中，聚合物溶液中溶剂的脱除采用蒸汽汽提；而在直接于燥工艺过程中，采用螺杆挤压方式使溶剂从胶液中蒸出而无需进行后续的脱水工艺。在减轻溶剂精制负荷的同时，简化了后处理过程。
燕化研究院近年来先后开展了高透明抗冲击丁苯树脂(YS2000)和丁苯热塑性弹性体(SBS)直接干燥工艺技术的中试研究开发，现已成功地应用于中试试验和生产，典型结果见表2、表3。表2 直接干燥法与传统凝聚法产品物性比较(SBS4452)
8 ^: o" g$ J, K& y1 V4 L1 s9 M% G7 B直接干燥工艺技术特点：①直接干燥产品的分子结构、凝胶含量、物性等主要性能指标与传统凝聚产品相当；②通过改变螺杆结构、转速、温度、真空度等工艺和设备条件，可满足不同牌号的生产要求；③直接干燥法可以大大降低生产过程的能耗，降低溶剂损耗对环境的污染。
1 ^/ B/ {8 p, I4 t9 m(3)利用吸收式热泵回收凝聚废热技术
溶液法合成橡胶炭黑生产装置中，溶剂回收大多采用水蒸汽汽提的工艺路线，凝聚汽提过程所消耗的蒸汽量要占全装置总蒸汽用量的一半以上，且凝聚产生的大量低温余热无法加以利用。为此，燕化研究院与大学合作开发了吸收式热泵(AHT)回收低品位余热的节能技术。
9 y; w+ q9 M' d& s+ x6 \4 T8 s吸收式热泵(AHT)是以万吨级SBS和SSBR工业生产装置中胶液凝聚所产生的97℃-102℃汽提汽(低温废热)为动力，利用LiBr-H2O工质对的吸收与解吸循环，从而实现废热增温回收的装置。AHT主要由换热器、吸收器等静止设备组成，与机械压缩式热泵相比，运行时无噪音、无冲击、维护管理简单，能精确地与凝聚操作相匹配，不污染环境，只需用少量电能就能回收40%-50%的汽提汽废热，并用于凝聚操作，进而节省了凝聚生产必需的蒸汽和循环冷却水用量，同时也减少了废水排放总量。
此技术先后在中国大陆建成了3套规模为5000kW的AHT工业装置，节能效果显著。其典型的技术经济指标为：操作性能参数COP值0.45-0.48，温升ΔT20℃-30℃，每吨干胶降低蒸汽消耗0.8-1.4吨。
/ j0 l' H& _8 p' K9 y该技术投资回收期短，具有明显的经济效益，不仅可应用于合成橡胶炭黑、热塑性弹性体等工业生产的凝聚装置，还可广泛应用于冶金、纺织、化工等行业有低温废热排出的领域，具有广阔的应用前景。