一种溶液聚合法合成橡胶生产中的三釜凝聚方法

摘要

一种溶液聚合法合成橡胶生产中的三釜凝聚方法，该方法按下述步骤进行：a、聚合反应之后的胶液与循环使用的热水和分散剂进行充分混合，形成非均相混合物；b、将此混合物喷射注入凝聚首釜，蒸汽从凝聚首釜底部注入，夹带溶剂的汽相自釜顶进入冷凝器，经冷凝器冷凝后进入油水分层罐，经分离后的溶剂进入精制系统，冷凝水进入凝聚系统循环使用，胶液凝聚成胶粒；c、将凝聚首釜中的胶粒与热水一起送入凝聚中釜，蒸汽从凝聚中釜底部注入，夹带溶剂的汽相被加压后进入凝聚首釜；d、将凝聚中釜中的胶粒水送往凝聚末釜，夹带溶剂的汽相加压后进入凝聚首釜，胶粒送入后处理工序，热水送往凝聚首釜重复使用。该方法极大提升了胶液凝聚过程中的传热传质效果，具有蒸汽消耗低、溶剂残留少、胶粒大小均匀等优点，有明显的经济效益和显著的环境效益。

权利要求

1.一种溶液聚合法合成橡胶生产中的三釜凝聚方法，其特征在于，该方法按下述步骤进行：a、聚合反应之后的胶液与循环使用的热水和分散剂进行充分混合，形成非均相混合物；

b、将此混合物喷射注入凝聚首釜，蒸汽从凝聚首釜底部注入，夹带溶剂的汽相自釜顶进入冷凝器，经冷凝器冷凝后进入油水分层罐，经分离后的溶剂进入精制系统，冷凝水进入凝聚系统循环使用，胶液凝聚成胶粒；

c、将凝聚首釜中的胶粒与热水一起送入凝聚中釜，蒸汽从凝聚中釜底部注入，夹带溶剂的汽相被加压后进入凝聚首釜；

d、将凝聚中釜中的胶粒水送往凝聚末釜，夹带溶剂的汽相加压后进入凝聚首釜，胶粒送入后处理工序，热水送往凝聚首釜重复使用；

其中，凝聚首釜的温度为70~90℃，压力为0.01~0.1MPa，凝聚中釜的温度为80~98℃，压力为0.01~0.06MPa，凝聚末釜的温度为80~95℃，压力为0.01~0.04MPa。

2.根据权利要求1所述的一种溶液聚合法合成橡胶生产中的三釜凝聚方法，其特征在于，在步骤a中，胶液的浓度为5~20%，热水的温度85~98℃，热水与胶液流量的体积比为

2~10，分散剂在凝聚系统中的含量为5~100 ppm。

说明书

一种溶液聚合法合成橡胶生产中的三釜凝聚方法

技术领域

[0001] 本发明属于合成橡胶生产技术领域，涉及一种具有良好节能降耗效果的溶液聚合法合成橡胶生产过程中的三釜凝聚方法。

背景技术

[0002] 溶液聚合法合成橡胶生产中，反应单体的聚合过程是在大量的溶剂中完成的，一般反应单体浓控制在5％～20％之间，完成反应的聚合物溶液目前普遍采用水析凝聚法在热水中用水蒸汽汽提脱除溶剂及未反应单体，橡胶凝聚呈颗粒状，然后再转入下一工序进行脱水干燥。

[0003] 传统的水析凝聚工艺是采用双釜凝聚技术，该方法采用两台凝聚釜，首釜内喷入胶液，热水自上部进入，蒸汽自底部进入，胶液被凝聚成胶粒后与热水一起泵送进入第二釜进一步脱除其中的溶剂，然后送往后处理工序进行进一步干燥。溶剂和未反应单体以气相形态自凝聚釜顶部采出，经冷凝后回收使用。

[0004] 由于大量的溶剂需要通过凝聚过程进行回收，因此凝聚工序成为合成橡胶生产过程中能耗和溶剂消耗最大的工序。在凝聚过程中，首先要保证的是溶剂的回收率，要尽量减少凝聚后胶粒中溶剂的残留量，可以通过提高凝聚温度，增加凝聚停留时间等措施以达到该目的；同时凝聚温度和压力的变化直接影响到蒸汽的消耗，在合成橡胶生产中，凝聚工序的蒸汽消耗占装置总蒸汽消耗的60％以上；另外，保证凝聚后胶粒的大小也是凝聚工序的主要任务，过大或过小的胶粒均会造成其后工序输送系统的堵塞，影响正常生产。

[0005] 根据凝聚过程机理，在凝聚过程的后期为减速凝聚阶段，大量的溶剂已完成汽化过程，少量胶粒中残存的溶剂受制于自胶粒中由内向外的扩散速度。因此要达到降低聚合物中残留的溶剂含量要求，需要延长凝聚时间。目前生产中普遍采用的双釜凝聚技术可使凝聚后聚合物残存溶剂含量降至1％左右，更低的残留量需要消耗更大量的蒸汽或降低生产率水平。残留于聚合中的溶剂在后处理工序进行挤压脱水干燥时作为挥发份扩散到空气中，对大气环境均造成不良影响。随着HSE管理体系的推行，环境保护意识的不断提高，对合成橡胶生产中的物耗和能耗要求在不断提高，关键在于水析凝聚工艺的不断改进和完善。

发明内容

[0006] 本发明的目的是克服上述双釜凝聚工艺的不足，提供一种溶液聚合法合成橡胶生产中的三釜凝聚方法，以解决凝聚过程中蒸汽消耗高，溶剂残留含量偏高的问题。

[0007] 本发明提供的一种溶液聚合法合成橡胶生产中的三釜凝聚方法，该方法按下述步骤进行：

[0008] a、聚合反应之后的胶液与循环使用的热水和分散剂进行充分混合，形成非均相混合物；

[0009] b、将此混合物喷射注入凝聚首釜，蒸汽从凝聚首釜底部注入，夹带溶剂的汽相自釜顶进入冷凝器，经冷凝器冷凝后进入油水分层罐，经分离后的溶剂进入精制系统，冷凝水进入凝聚系统循环使用，胶液凝聚成胶粒；

[0010] c、将凝聚首釜中的胶粒与热水一起送入凝聚中釜，蒸汽从凝聚中釜底部注入，夹带溶剂的汽相被加压后进入凝聚首釜；

[0011] d、将凝聚中釜中的胶粒水送往凝聚末釜，夹带溶剂的汽相加压后进入凝聚首釜，胶粒送入后处理工序，热水送往凝聚首釜重复使用；

[0012] 其中，凝聚首釜的温度为70～90℃，压力为0.01～0.1Mpa，凝聚中釜的温度为80～98℃，压力为0.01～0.06Mpa，凝聚末釜的温度为80～95℃，压力为0.01～0.04Mpa。

[0013] 在步骤a中，胶液的浓度为5～20％，热水的温度85～98℃，热水与胶液流量的体积比为2～10，分散剂在凝聚系统中的含量为5～100ppm。

[0014] 为改进胶液凝聚效果，本发明采用了多种措施以强化过程中的传热传质效果，如三元预混技术，通过热水和分散剂与胶液的均匀混合，不仅改善胶液分散效果，同时预热胶液，保证了凝聚过程中的传热传质效果；采用了蒸汽喷射技术，将凝聚中釜和末釜高温气相引出，经蒸汽喷射泵加压后作为凝聚首釜的热源，一方面减少了凝聚过程中的直接蒸汽流量，另一方面可有效控制凝聚中釜和末釜的操作温度压力，减小凝聚过程的热损失；采用了新型高效分散剂，减小凝聚后的胶粒粒度，由于胶粒粒径减小，溶剂扩散速度提高，从而提高溶剂回收效率；采用冷凝水回收利用技术，减少水的消耗，降低对环境的影响。

[0015] 本发明的工艺可广泛应用于各种溶液聚合法合成橡胶如顺丁橡胶(BR)、溶液丁苯橡胶(SSBR)、溶液聚合法乙丙橡胶、异戊橡胶(IR)和苯乙烯类嵌段共聚物SBC(SBS、SIS、SEBS)生产中，所使用的溶剂为碳六油、正己烷或环己烷等。与现有技术相比，[0016] 本发明在延长凝聚停留时间的同时，强化凝聚过程的传热和传质过程，充分利用凝聚工艺特点，达到节能降耗的目的。本发明明显提高了凝聚效果，通过对凝聚过程的强化措施，使聚合物胶粒中残存的溶剂明显降低，凝聚过程中的蒸汽消耗也有大幅下降，有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

[0017] 图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

[0018] 以下结合异戊橡胶凝聚实施例来进一步说明本发明，但并非限制本发明的应用范围。

[0019] 实施例1：

[0020] 如图1所示，将聚合反应之后的胶含量10％的胶液送至凝聚工序，通过三元预混器1与循环使用的热水及分散剂进行充分混合，形成非均相混合物，其中，热水的温度85℃，热水与胶液流量比为2，分散剂在混合物中含量为20ppm。

[0021] 然后通过胶液喷嘴喷射注入凝聚首釜8，蒸汽从凝聚首釜8底部注入，循环热水自首釜中部进入补入以维持液位稳定，胶液与蒸汽、热水在搅拌作用下，胶液与热水及蒸汽发生充分传热传质作用，胶液迅速分散，夹带溶剂的汽相自釜顶进入冷凝器2，经冷凝器2冷凝后进入油水分层罐4，经分离后的溶剂进入精制系统，冷凝水进入凝聚系统循环使用。

[0022] 而胶液凝聚成胶粒与热水的混合物一起由颗粒泵7从釜中部或上部送入凝聚中釜6，蒸汽从凝聚中釜6底部注入以维持釜内保持温度，在搅拌作用下，夹带溶剂的汽相被蒸汽喷射泵3加压后进入凝聚首釜8。

[0023] 胶粒水经颗粒泵9送往凝聚末釜5，在凝聚末釜5内，胶粒内的残留溶剂逐步扩散并挥发，夹带溶剂的汽相被蒸汽喷射泵3加压后进入凝聚首釜8，完成凝聚过程的胶粒水经颗粒泵10送往后处理工序分离，胶粒进入后处理工序，热水经热水泵送往凝聚首釜8重复使用。

[0024] 其中，凝聚首釜8的温度为70℃，压力为0.1Mpa，凝聚中釜6的温度为98℃，压力为0.01Mpa，凝聚末釜5的温度为80℃，压力为0.04Mpa。

[0025] 本合成橡胶凝聚工艺使胶粒停留时间增加1倍，胶粒中溶剂含量低于0.10％，而蒸汽消耗量只为双釜凝聚的80％左右。

[0026] 实施例2：

[0027] 如图1所示，将聚合反应之后的胶含量20％的胶液送至凝聚工序，通过三元预混器1与循环使用的热水及分散剂进行充分混合，形成非均相混合物，其中，热水的温度98℃，热水与胶液流量比为4，分散剂在混合物中含量为20ppm。

[0028] 然后通过胶液喷嘴喷射注入凝聚首釜8，蒸汽从凝聚首釜8底部注入，循环热水自首釜中部进入补入以维持液位稳定，胶液与蒸汽、热水在搅拌作用下，胶液与热水及蒸汽发生充分传热传质作用，胶液迅速分散，夹带溶剂的汽相自釜顶进入冷凝器2，经冷凝器2冷凝后进入油水分层罐4，经分离后的溶剂进入精制系统，冷凝水进入凝聚系统循环使用。

[0029] 而胶液凝聚成胶粒与热水的混合物一起由颗粒泵7从釜中部或上部送入凝聚中釜6，蒸汽从凝聚中釜6底部注入以维持釜内保持温度，在搅拌作用下，夹带溶剂的汽相被蒸汽喷射泵3加压后进入凝聚首釜8。

[0030] 胶粒水经颗粒泵9送往凝聚末釜5，在凝聚末釜5内，胶粒内的残留溶剂逐步扩散并挥发，夹带溶剂的汽相被蒸汽喷射泵3加压后进入凝聚首釜8，完成凝聚过程的胶粒水经颗粒泵10送往后处理工序分离，胶粒进入后处理工序，热水经热水泵送往凝聚首釜8重复使用。

[0031] 其中，凝聚首釜8的温度为90℃，压力为0.01Mpa，凝聚中釜6的温度为80℃，压力为0.06Mpa，凝聚末釜5的温度为95℃，压力为0.01Mpa。

[0032] 本合成橡胶凝聚工艺使胶粒停留时间增加1倍，胶粒中溶剂含量低于0.08％，而蒸汽消耗量只为双釜凝聚的90％左右。