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乙丙橡胶生产工艺及其技术经济分析

时间:2007-1-27栏目:化学化工论文

的单体蒸发移除。反应相中悬浮聚合物的质量分数控制在30%~35%,整个聚合反应在高度自动控制下进行,生成的聚合物丙烯淤浆间歇地(10~15次/h)送入洗涤器,用聚丙二醇使催化剂失活,再用NaOH水溶液洗涤。悬浮液送入汽提塔汽提,未反应的乙烯、丙烯和ENB分别经回收系统精制后循环使用。胶粒一水浆液经振动筛脱水、挤压干燥、压块和包装即得成品胶。该工艺特点是聚合精制不使用溶剂,聚合物浓度高,强化了设备生产能力,同时省略了溶剂循环和回收,节省了能量。
2.1.2简化悬浮聚合工艺

该工艺是在一般悬浮聚合工艺基础上开发成功的,主要是采用高效钛系催化体系,不必进行催化剂的脱除,未反应单体不需处理即可返回使用。通常用于生产EPM,这是因为闪蒸不易脱除未反应的第三单体。其工艺流程为:反应在带夹套的搅拌釜中进行,采用TiC1、一MgC12一A1(i一Bu),催化剂体系,催化剂效率为50kg聚合物/g钛,反应温度27C,压力1.3MPa,聚合物的质量分数为33%。反应釜出来的蒸汽物料压缩到2.7 MPa并冷却后返口反应釜。聚合物淤浆经闪蒸脱除未反应单体,不需精制处理,压缩和冷却后直接循环到反应釜使用。脱除单体的聚合物不必净化处理即可作为成品。产品可以为粉状、片状或颗粒状。近年来,Enichem公司采用改进后的V一A1催化体系,催化剂效率提高到30~50kg聚合物/g钒,省去了洗涤脱除催化剂工序,同样简化了工艺流程。

2.2技术特点

EPR悬浮聚合工艺的特点是:聚合产物不溶于反应介质丙烯,体系粘度较低,提高了转化率,聚合物的质量分数高达30%~35%,因而其生产能力是溶液法的4~5倍;无溶剂回收精制和凝聚等工序,工艺流程简化,基建投资少;可生产很高分子量的品种;产品成本比溶液法低。而其不足之处是:由于不用溶剂,从聚合物中脱离残留催化剂比较困难;产品

品种牌号少,质量均匀性差,灰分含量较高;聚合物是不溶于液态丙烯的悬浮粒子,使之保持悬浮状态较难,尤其当聚合物浓度较高和出现少量凝胶时,反应釜易于挂胶,甚至发生设备管道堵塞现象;产品的电绝缘性能较差。

3气相聚合工艺

3.1技术状况

EPR的气相聚合工艺是由Himont公司率先于20世纪80年代后期实施工业化的。UCC公司则于90年代初宣布气相法EPR中试装置投入试生产,其9.1万吨/年的气相法EPR工业装置于1999年正式投产。目前,该工艺占EPR总生产能力的9%。UCC公司的EPR气相聚合工艺最具代表性,它分为聚合、分离净化和包装三个工序。质量分数为60%的乙烯、35.5%的丙烯、4.5%的ENB同催化剂、氢气、氮气和炭黑一起加入流比床反应器,在50~65C和绝对压力2.07 kPa下进行气相聚合反应。乙烯、丙烯和ENB的单程转化率分别为5.2%。0.58%和0.4%。来自反应器的未反应单体经循环气压缩机压缩后进入循环气冷却器除去反应热,与新鲜原料气一起循环回反应器。从反应器排出的EPR粉未经脱气降压后进入净化塔,用氮气脱除残留烃类。来自净化塔顶部的气体经冷凝回收ENB后用泵送回流比床反应器。生成的微粒状产品进入包装工序。

3.2技术特点

与前两种工艺相比,气相聚合工艺有其突出的优点:工艺流程简短,仅三道工序,而传统工艺有七道工序;不需要溶剂或稀释剂,毋需溶剂回收和精制工序;几乎无三暖排放,有利于生态环境保护。但其产品通用性较差,所有的产品皆为黑色。这是由于为

避免聚合物过粘,采用炭黑作为流态化助剂之故。虽然开发成功了用硅烷粘土和云母代替炭黑生产的白色和有色产品,但第一套工业化生产装置仍然只能生产黑色FPR。

4 各种生产工艺的技术经济比较

FPR各种生产工艺技术经济比较如表:所示。

由表1可以看出,在FPR的各种生产工艺路线中,溶液聚合工艺投资和成本最高。投资高是因为流程长,高粘度散热难,设备生产强度低,反应后聚合物流浓度太稀(仅为6%~14%,悬浮聚合工艺为33%),单体、溶剂回收需较高的费用;成本高主要是因为公用工程费、折旧费、固定成本费用高。这是由于生产过程中消耗较高的电和蒸汽所致。

悬浮聚合工艺的投资与成本工艺分别相当于相同规模溶液聚合工艺的77%和88%,具有投资少、原料消耗和能耗低、生产成本低、三废处理费用少等特点。

气相聚合工艺的投资和产品成本最低,分别相当于同等规模溶液聚合工艺的42%和68%。

表: EPR各种生产工艺的技术经济比较

项目 溶液聚合 悬浮聚合 气相聚合 生产能力/(万t/a) 4.5 4.5 9.1 投资,/百万美元   界区内 6900 5250 6000 界区外 2510 2020 1900 总投资 9410 7270 79

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