解析丁基橡胶生产技术

发布时间:2020-12-17 14:31:59 阅读次数:132
通过引进国外技术,中国建成了一套30kt/a的丁基橡胶生产装置,并且通过近几年的不断努力,实现了安全平稳生产,产量不断提高,在国内市场中所占的份额逐渐扩大,在一定程度上满足了国内实际生产的需求。
一、淤浆法工艺
淤浆法是以氯甲烷为稀释剂,以H20-A1Cl3.为引发体系,在低温(-100°C左右)下将异丁烯与少量异戊二烯通过阳离子聚合制得的。淤浆法生产技术主要包括聚合反应、产品精制、回收、循环以及清釜4个部分。
1.聚合反应:在用丙烯作冷却剂的带夹套的配制槽内,将精制的异丁烯和异戊二烯单97%~98%(质量分数)和1.4%~1.5%(质量分数)以25%(质量分数)的氯甲烷配制成混合溶液。同时将催化剂级的无水粒状A1Cl3加入到上述配制的氯甲烷混合溶液中搅匀。单体溶液和催化剂溶液分别经丙烯和乙烯冷却至-100℃后送人聚合反应釜,经搅拌接触,单体在形成的阳离子A1Cl3-MeCl催化剂体系下发生聚合反应。
2.产品精制:聚合反应完成后,含丁基胶粒的淤浆从聚合釜上部导出管溢流入闪蒸塔,在搅拌中与热水和蒸汽接触,未反应的单体和溶剂从塔顶蒸出,丁基胶淤浆进入真空脱气塔。为防止胶粒粘结,脱气塔内加入1.5%(与橡胶质量之比)分散剂(如硬脂酸锌或硬脂酸钙)和0~3%(质量分数)的防老剂水悬浮液,或相对分子质量高的多酚类脱气用抗氧剂。含水胶粒混合物在真空脱气塔内脱除残余氯甲烷及未反应单体后送往后处理系统,经振动筛、挤压、脱水、压缩膨胀,在活性氧化铝上干燥,再经压片、称量、包装得成品。
3.回收循环:从闪蒸塔及真空脱气塔顶出来的未反应的单体和氯甲烷气体冷却除水,压缩冷却再脱水后,经中性氧化铝或沸石分子筛干燥精制送入回收精馏塔。为改进固体吸附干燥工艺,可采用乙二醇或二甘醇脱水精制法,从压缩机出来的氯甲烷与未反应单体混合物进入吸收塔下部,乙二醇从顶部加入,含水和氯甲烷的乙二醇送入解析塔,再生乙二醇循环使用。
4.清釜:由于聚合过程催化剂分布不均匀热量集中会造成局部过热或单体中有害物质的存在,形成低聚物附集在反应釜内壁上形成粘结挂胶,所以必须采用清釜过程将其进行处理。清理挂胶一般采用溶剂法,溶剂用加热至6O℃的己烷或石脑油,清理与置换时问为1O~12h。清釜液可经凝聚、干燥来回收其中的聚合物。
二、生产技术存在的问题
1.生产能力小,产量少,产品自给率低。目前中国丁基橡胶的生产能力只有30kt/a,远低于其经济规模50kt/a的生产水平,更低于Exxon公司和Bayer公司70kt/a以上的生产规模,造成生产成本相对较高,产品自给率只有30%左右,在国际市场中缺乏竞争力;
2.技术力度开发不够,品种牌号仍显单一。目前中国引进的3个普通丁基橡胶产品牌号还不能完全生产,卤化丁基橡胶等其他改性丁基橡胶产品还不能生产,造成一些高等级产品大量进口,而通用产品销售不畅的被动局面,在一定程度上影响了中国丁基橡胶的健康发展;
3.产品质量不够稳定。目前,中国生产的丁基橡胶产品在粘连、黄变、产品批次、挥发分以及门尼值波动幅度等方面还存在在一些问题,还有待提高。
三、溶液法工艺
传统的淤浆法IIR生产工艺技术成熟,但由于聚合反应温度低,制冷设备庞大,聚合釜连续运转周期短,能耗高(1kg胶能量消耗约35~5MJ)。为了能提高反应温度,对用溶液法进行了大量的研究。溶液法是以烷基氯化铝与水的络合物为引发剂,在烃类溶剂(如异戊烷)中于-9O~-70设施度下,异丁烯和少量异戊二烯共聚而成,聚合釜的连续运行周期为10d,聚合釜内胶液中的干胶质量分数在12%以下。溶液法的优点是可以用聚合物胶液直接卤化IIR。避免了淤浆法工艺制卤化IIR所需的溶剂切换或胶料的溶解工序,可根据控制工艺条件制备相对分子质量不同的产品。但溶液法IIR相对分子质量分布较宽,分子链存在支化现象,性能与淤浆法产品还有一定的差距。
四、卤化丁基橡胶合成工艺
HIIR是IIR与卤化剂反应的产物。卤化反应包括氯化和溴化。目前,HIIR的生产方法主要有干法和湿法2种。干法又名干混卤化法,是将成品IIR和卤化剂通过螺杆挤压机,在机械剪切作用下对IIR进行卤化。其反应装置包括进料区、反应区、中和区、洗涤区和出料区等几个操作区。IIR和卤化剂通过这几个操作区,生成HIIR。湿法又名溶液法,是IIR在溶液中与卤化剂进行反应生产HIIR的工艺方法。IIR的湿法卤化方法很多,IIR与卤化剂在反应管中进行卤化生成HIIR是最重要的一种方法。溶液法HIIR的基本合成工艺是IIR在烷烃(如己烷或戊烷)溶液中,于“黑暗”和40~60℃条件下,与卤素反应。
五、针对问题的建议
1.提高产品质量,节省能耗和物耗,以提高产品在市场中的竞争力。产品质量是产品竞争的关键因素。针对目前中国丁基橡胶产品存在的问题,应该加大技改力度,不断改善产品质量,把用户的要求作为产品生产的标准;加大节能降耗力度,降低生产成本,使产品在国内市场上更具有竞争力。
2.在保证现有丁基橡胶生产装置正常稳定运行的前提下,加快新品种和新牌号的研究开发和生产,增加国产丁基橡胶的牌号品种,不断完善产品品种结构,以更好地满足市场需求。另外,除了加大丁基橡胶在轮胎内胎用胶的需求外,还应积极开发丁基橡胶的非内胎用胶市场。
3.扩大生产规模,以满足国内市场迫切需求的需要,提高国内市场的占有率。目前,中国丁基橡胶的产量仅能满足国内需求量的三分之一左右,今后随着需求量的增加,满足率还可能更低,因此建议有条件的企业可以考虑新建1~2套50kt/a以上规模的生产装置,以满足国内实际生产的需求。
4.尽快建成卤化丁基橡胶生产装置。卤化丁基橡胶在丁基橡胶中占有重要的地位,随着中国子午线轮胎、无内胎轮胎以及医药瓶塞等应用领域应用技术的发展,国内对卤化丁基橡胶的需求量将越来越大。因此国内应尽快着手卤化丁基橡胶生产技术的准备或引进工作,尽早投产,以便能尽早满足国内橡胶工业无内胎轮胎等产品发展用胶的需要。
5.加强应用技术研究,提高服务意识和水平。加强与国内有关应用研究单位或轮胎等生产企业的联系和合作,研究开发适合国产丁基橡胶的内胎、水胎及胶囊的专用配方和加工技术。同时,建立一支专家型营销队伍,为实现丁基橡胶“市场.

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