一种用于生产低VOCs含量的溶聚丁苯橡胶四釜连续生产设备及生产方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生产低VOCs含量的溶聚丁苯橡胶四釜连续生产设备及生产方法，该生产设备包括利用物料管线依次连通的凝聚首釜、凝聚中釜、凝聚三釜和凝聚四釜；各釜均设有物料出口、顶部气相出口和搅拌装置；凝聚中釜和凝聚三釜底部连通蒸汽热源；凝聚中釜和凝聚三釜的顶部气相出口与凝聚首釜底部相通；凝聚四釜的顶部气相出口与凝聚三釜相通；凝聚三釜和凝聚四釜的顶部气相出口下游均设蒸汽喷射泵；凝聚四釜内设VOCs含量监测装置，实时监测釜内高温气相；凝聚首釜的顶部气象出口与溶剂分离装置连通。本发明专利技术的生产设备及生产方法，能够显著降低能耗，同时有效控制橡胶制品的VOCs含量从而提供环保级别更高的产品，具有创新性、实用性和巨大的市场价值。实用性和巨大的市场价值。实用性和巨大的市场价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于生产低VOCs含量的溶聚丁苯橡胶四釜连续生产设备及生产方法


[0001]本专利技术属于溶聚丁苯橡胶生产
，涉及溶聚丁苯橡胶四釜生产设备及生产方法，特别用于生产低VOCs含量的溶聚丁苯橡胶。

技术介绍

[0002]丁苯橡胶目前是世界上产量最高、消费量最大的合成橡胶胶种，也是最早实现工业化生产的合成橡胶品种之一。其物理机械性能、加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用。按聚合工艺，丁苯橡胶分为乳聚丁苯橡胶(ESBR)和溶聚丁苯橡胶(SSBR)。溶聚丁苯橡胶具有耐磨、耐寒、生热低、收缩性低、色泽好、灰分少、纯度高以及硫化速度快等优点，兼具有滚动阻力小，抗湿滑性和耐磨性能优异等优点，在轮胎工业，尤其是绿色轮胎、防滑轮胎、超轻量轮胎等高性能轮胎中具有广泛的应用。溶聚丁苯橡胶还可用于制作雨衣、毡布、风衣、鞋类及气垫床等，以及制作发泡均匀、结构致密的海绵材料。另外，溶聚丁苯橡胶能够与其他胶种并用。溶聚丁苯橡胶是未来发展的趋势，开发利用前景十分广阔。
[0003]目前在溶聚丁苯橡胶生产过程中，凝聚主要采用水析法，利用水蒸气蒸馏的原理即胶液在凝聚釜内的热水、水蒸气和机械搅拌的作用下将正己烷、未反应的丁二烯蒸出与橡胶分离，橡胶以颗粒状悬浮于热水中被输送到成品车间。其中，凝聚单元蒸汽的消耗量一直在整个溶聚丁苯橡胶生产中占绝大部分，蒸汽消耗居高不下，目前没有更好的技术将其进一步降低。因此优化生产环节、减低蒸汽消耗量，从而达到节能降耗的目的，降低生产成本，具有现实改进需求和挖掘空间。
[0004]对于产品安全和环保性方面，在溶聚丁苯橡胶生产过程中，成品胶块中通常含有微量未能完全脱除完的正己烷成分，导致胶块中VOCs含量偏高，对产品的品质有一定的影响，从而影响到客户对产品的认可性及满意度。VOCs按其化学结构的不同，可以进一步分为八类：烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。VOCs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、PM2.5污染具有重要的影响。大多数VOCs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。VOCs是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程。因此，降低胶块中VOCs含量，提供更为环保和健康的橡胶制品，是未来技术创新和产业发展的大趋势。
[0005]专利申请CN112142876A提供了一种丁二烯橡胶溶液凝聚的方法，包括将部分后处理循环热水与丁二烯橡胶溶液混合得到非均相混合物，将所述非均相混合物依次送入到第一凝聚釜、第二凝聚釜和第三凝聚釜中脱除溶剂；将另一部分后处理循环热水与蒸汽进行第一热交换得到过热水和第一蒸汽冷凝水，并将所述过热水由第二凝聚釜釜底送入到第二凝聚釜中。该方法可以提高装置的热量利用效率、降低装置的外排污水量。该申请主要涉及节能减排方面，但并未关注VOCs含量，其橡胶产品将难以满足市场对高环保性产品的需求。
[0006]专利申请CN113996244A提供了一种降低溶聚丁苯橡胶中溶剂油含量的生产装置及其生产工艺，该生产装置包括凝聚系统、油水分层罐、真空泵系统以及精制系统。该专利技术不仅可以对物料和能量进行回收利用，还特别采用凝聚首釜、凝聚中釜、凝聚末釜组成的三釜凝聚系统，通过降低且控制凝聚首釜压力，进而不断降低胶块中溶剂油以及胶块中VOCs含量，可以使胶块中溶剂油含量降到40mg/kg，运行平稳，成品胶块品质稳定，可在石油化工橡胶生产领域广泛适用。然而，上述VOCs含量仍然无法达到高品质胶的要求，对人体和环境仍然存在安全隐患。三釜凝聚系统在降VOCs含量和能量消耗方面已近极限，就目前仅通过温度、压力、液位等控制条件下，很难再有提升空间。缺乏节能和环保效率更高的连续生产系统是技术创新的瓶颈。
[0007]基于此，如何进一步降低生产能耗，同时有效控制VOCs含量在安全范围从而提供环保级别更高的橡胶制品，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于，提供一种生产低VOCs含量的溶聚丁苯橡胶四釜凝聚生产设备，及采用上述生产设备的生产方法。
[0009]本专利技术提供一种用于生产低VOCs含量的溶聚丁苯橡胶四釜连续生产设备，其特征在于，所述生产设备包括利用物料管线依次连通的凝聚首釜、凝聚中釜、凝聚三釜和凝聚四釜；上述釜均设有物料出口、顶部气相出口和搅拌装置；
[0010]所述凝聚中釜和凝聚三釜底部连通蒸汽热源；
[0011]所述凝聚中釜和凝聚三釜的顶部气相出口分别通过气相管线与所述凝聚首釜底部相通；所述凝聚四釜的顶部气相出口通过气相管线与所述凝聚三釜相通；
[0012]所述凝聚三釜和凝聚四釜的顶部气相出口下游均设置至少一个蒸汽喷射泵；
[0013]所述凝聚四釜内部设置VOCs含量监测装置，对釜内高温气相进行实时监测；
[0014]所述凝聚首釜的顶部气象出口与溶剂分离装置连通。
[0015]通过在凝聚三釜的基础上增加凝聚四釜，控制现有四釜总容积与原三釜总容积相等，仅需对凝聚中釜和凝聚三釜蒸汽加热，上述两釜一方面物料传热凝聚四釜，一方面通过高温气相回收传热到凝聚首釜供热，无需对凝聚首釜和凝聚四釜外加供热，即可明显降低设备整体蒸汽消耗量。
[0016]采用水析法凝聚出凝聚系统中的橡胶，橡胶胶粒在凝聚首釜中能够脱除大量正己烷，具体脱除率受釜压力、温度、液位、水胶比、搅拌转速、停留时间等因素的影响。但是要把胶粒中的正己烷脱除的更彻底，需要增加凝聚首釜的蒸汽消耗量，且延长胶粒在釜内停留的时间，这样对工艺操作的平稳性、产能和能耗都有较大影响。
[0017]为此本专利技术增设凝聚四釜及其相关设置，一方面可控的延长胶粒在凝聚釜的总时长，特别是在低浓度、低气压的凝聚四釜中处理，充分释放其溶剂；另一方面，在凝聚四釜中设置的VOCs含量监测装置，对釜内高温气相进行实时监测，即可通过运算系统计算出胶粒中大致的VOCs含量，判断后续操作：如果VOCs含量在阈值以内，即可将凝聚四釜中的橡胶胶粒排出并泵送到成品车间；如果VOCs含量高于阈值，则控制系统将提高凝聚四釜上蒸汽喷射泵的抽吸功率，必要时还可以打开更多的蒸汽喷射泵，进一步降低凝聚四釜中的气压，迫使液相加快释放溶剂；同时，可加大搅拌装置的搅拌强度、以及提高凝聚四釜内温度，从而
将VOCs含量迅速降至安全范围。可见，通过凝聚四釜及其相关设置，本专利技术能够更为精确的调控VOCs含量，获得更为安全可靠的橡胶物料。
[0018]对于胶粒在凝聚釜中具体延长的停留时间，与现有凝聚三釜生产工艺情况相比，增加凝聚四釜后，保证胶粒在凝聚釜中停留的总时间比凝聚三釜中停留总时间多一半，特别是在凝聚四釜极低的气压条件下的停留，有助于溶剂的充分释放；通过调整凝聚三釜和凝聚四釜的蒸汽喷射泵的功率，可以调控两釜气压，实现凝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于生产低VOCs含量的溶聚丁苯橡胶四釜连续生产设备，其特征在于，所述生产设备包括利用物料管线依次连通的凝聚首釜(1)、凝聚中釜(2)、凝聚三釜(3)和凝聚四釜(4)；上述釜均设有物料出口(1.1、2.1、3.1、4.1)、顶部气相出口(1.2、2.2、3.2、4.2)和搅拌装置(1.3、2.3、3.3、4.3)；所述凝聚中釜(2)和凝聚三釜(3)底部连通蒸汽热源；所述凝聚中釜(2)和凝聚三釜(3)的顶部气相出口(2.2、3.2)分别通过气相管线与所述凝聚首釜(1)底部相通；所述凝聚四釜(4)的顶部气相出口(4.2)通过气相管线与所述凝聚三釜(3)相通；所述凝聚三釜(3)和凝聚四釜(4)的顶部气相出口(3.2、4.2)下游均设置至少一个蒸汽喷射泵(3.4、4.4、4.5、4.6)；所述凝聚四釜(4)内部设置VOCs含量监测装置(5)，对釜内高温气相进行实时监测；所述凝聚首釜(1)的顶部气象出口(1.2)与溶剂分离装置连通。2.如权利要求1所述的生产设备，其特征在于，所述溶剂分离装置依次包括油气过滤器(6)、油气换热器(7)、油水分层罐(8)、溶剂缓冲罐(9)。3.如权利要求2所述的生产设备，其特征在于，所述油水分层罐(8)设有排水管线，所述排水管线连通凝聚首釜(1)；所述油水分层罐(8)和溶剂缓冲罐(9)连通放空冷凝器，所述放空冷凝器的液相出口返回所述溶剂缓冲罐(9)，气相出口连通阻火器后排空。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的生产设备，其特征在于，所述凝聚四釜(4)包括三个蒸汽喷射泵(4.4、4.5、4.6)，其中，第一蒸汽喷射泵(4.4)和第二蒸汽喷射泵(4.5)的入口并联的连接于上述顶部气相出口(4.2)，且它们的出口并联的连接于第三蒸汽喷射泵(4.6)的入口。5.如权利要求4所述的生产设备，其特征在于，各釜的内部还设有压力传感器、温度传感器和液位传感器；各釜的物料出口(1.1、2.1、3.1、4.1)的下游均设有物料泵和物流控制阀；各釜的顶部气相出口(1.2、2.2、3.2、4.2)的下游均设有气流控制阀、压力传感器和温度传感器；所述生产设备还包括集成控制中心，所述集成控制中心包括采集系统、计算系统和控制系统；所述采集系统接收所述VOCs含量监测装置(5)、压力传感器、温度传感器、液位传感器信号，所述计算系统对上述信号进行转换和计算分析，根据计算分析结果，所述控制系统对所述蒸汽喷射泵、物料泵、物料控制阀、气流控制阀、搅拌装置和蒸汽热源发出控制信号。6.一种采用如权利要求1
‑
5任一项所述的生产设备的生产方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振华，
申请(专利权)人：宁波新溶聚企业管理合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：