段瑞軍，張軼婷，胡 瑋

（1. 中國石油撫順石化分公司，遼寧 撫順 113004； 2. 北京化工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 100029）

撫順石化公司環(huán)保型充油膠SBR1712E 工業(yè)化生產(chǎn)探討

段瑞軍1，張軼婷2，胡 瑋1

（1. 中國石油撫順石化分公司，遼寧 撫順 113004； 2. 北京化工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 100029）

按原設(shè)計，撫順石化丁苯橡膠裝置可以生產(chǎn)非環(huán)保型充油膠SBR1712、SBR1778，而不具備生產(chǎn)環(huán)保型充油膠SBR1712E的能力。考慮到丁苯環(huán)保充油膠市場較好，撫順石化丁苯橡膠裝置在原裝置基礎(chǔ)上，探討開發(fā)SBR1712E環(huán)保充油膠，以增強(qiáng)撫順石化橡膠市場的競爭力。

丁苯橡膠；環(huán)保型充油膠；SBR1712E

乳聚丁苯橡膠是全球產(chǎn)量最高、消費(fèi)量最大的通用合成橡膠品種，主要應(yīng)用于汽車輪胎、工業(yè)傳輸帶、膠帶等領(lǐng)域[1]。充油丁苯橡膠可以降低成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量；改善橡膠的加工性能；增加橡膠制品的耐磨性；用做輪胎時，還可以延長使用壽命[2]。但傳統(tǒng)充油膠所使用的高芳烴填充油中含有致癌的蒽、菲等稠環(huán)芳烴化合物，輪胎在使用過程中會釋放出這些對人體及環(huán)境有害的物質(zhì)，使制品無法滿足環(huán)保要求[3]。

撫順石化20萬t/a丁苯橡膠裝置采用吉林石化公司低溫乳液聚合丁苯橡膠專有技術(shù)，由中國石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院提供工藝設(shè)計、土建設(shè)計、公用工程和總圖設(shè)計，并負(fù)責(zé)建筑施工、安裝試車和投料試車。撫順石化丁苯橡膠裝置設(shè)有4條生產(chǎn)線，單線生產(chǎn)能力5萬t/a，可生產(chǎn)SBR1500、SBR1500E、SBR1502、SBR1712、SBR1778五種牌號的丁苯橡膠[4]。因生產(chǎn)傳統(tǒng)充油膠SBR1712所填充的高芳烴油中含 10%～15%的稠環(huán)芳烴（PCA）。研究表明這種稠環(huán)芳烴（PCA）有致癌性，對人體及環(huán)境有極大危害。隨著世界各國環(huán)保意識的增強(qiáng)，一些國家和地區(qū)限制在橡膠制品中使用稠環(huán)芳烴化合物（PAHs）含量較高的高芳烴油及填充該類油的橡膠。歐盟關(guān)于在輪胎生產(chǎn)中禁用含過量PAHs的芳烴油等有毒橡膠填充油的指令（2005/69/EC）要求于2010年1月1日起在輪胎生產(chǎn)中全面禁止使用有毒橡膠油。指令規(guī)定投入市場的填充油及用于制造輪胎的填充油中PAHs質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3%，8種致癌的芳烴總質(zhì)量濃度小于10 mg/L[5]。為了提升橡膠質(zhì)量，撫順石化打算利用 SBR1712現(xiàn)有流程及工藝，試開發(fā)生產(chǎn)環(huán)保型充油膠SBR1712E。

1 生產(chǎn)SBR1712E的方案選定

1.1 生產(chǎn)方案比選

目前國內(nèi)生產(chǎn)充油丁苯橡膠中，大致有以下三種方案。

第一方案是“罐體直接摻混法”，該方案工藝簡單，但撫順石化膠乳摻混單元中間罐體容積較大（540 m3），很難摻混均勻，難于保證質(zhì)量。

第二方案是“在線混合器摻混法”，該方案優(yōu)點(diǎn)是可精確調(diào)控?fù)交熨|(zhì)量，易于平穩(wěn)控制充油膠質(zhì)量。工藝先進(jìn)可靠，油的適應(yīng)性寬，操作彈性寬，牌號切換靈活，不污染大型貯罐。

第三方案是“多級在線靜態(tài)混合器摻混法”，該方案優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，但參數(shù)難于調(diào)整和控制，對于撫順丁苯橡膠裝置來講，由于前部和后部距離較遠(yuǎn)，需要在膠乳凝聚單元新增設(shè)泵，還需要鋪設(shè)較遠(yuǎn)的乳化油管線（約1 000 m），工程實(shí)施難度較大。

結(jié)合撫順丁苯橡膠裝置現(xiàn)狀，選擇采用第二種生產(chǎn)方案，并對該方案進(jìn)一步優(yōu)化，在原有方案基礎(chǔ)上增設(shè)膠漿和乳化油靜態(tài)混合器，該方案稱為：“在線中間罐加靜態(tài)混合器摻混法”，該方案的優(yōu)勢為大部分設(shè)備為裝置原有設(shè)備，只有個別設(shè)備需要進(jìn)行改動或新建?！霸诰€中間罐加靜態(tài)混合器摻混法”工藝流程見圖1。

圖1 在線中間罐加靜態(tài)混合器摻混法工藝流程圖Fig.1 Process chart for the continuous blending method with intermediate tank and static mixer

1.2 環(huán)保型乳化油的配制

從界區(qū)外來的環(huán)保型填充油進(jìn)入化學(xué)品配制單元污染油貯槽V-2024（現(xiàn)有），經(jīng)過污染油輸送泵P-2024進(jìn)入污染油乳液配制槽V-2025（現(xiàn)有），乳化劑、水、油在此進(jìn)行乳化，分析合格后通過污染油乳液輸送泵P-2025A/B進(jìn)入乳化油貯槽V-2025（現(xiàn)有，利用“非污染油乳液配制槽”改名），通過油乳液輸送泵P-2027C（新增），經(jīng)計量表進(jìn)入膠乳摻混單元靜態(tài)混合器。

1.3 膠漿和乳化油的摻混

從混合膠乳貯槽T-5102A/B的膠漿經(jīng)過混合膠乳輸送泵P-5102A/B（現(xiàn)有），與化學(xué)品配制單元來的乳化油一起進(jìn)入 “靜態(tài)混合器”（新增）后，進(jìn)入中間罐混合器V-5001（現(xiàn)有，利用“污染油乳液貯槽”改名并且進(jìn)行適當(dāng)改造），在中間罐進(jìn)行動態(tài)摻混，按填充系數(shù)0.5計算，停留時間大約在1 h左右，摻混后進(jìn)行取樣分析（每4 h時取樣分析一次），摻混合格的膠乳通過泵膠乳輸送泵P-5009（新增）輸送至凝聚崗位。

1.4 混合好的含油膠乳輸送問題

撫順丁苯橡膠裝置受地形地貌分布所限，膠乳摻混單元距離膠乳凝聚單元管道有1 000 m遠(yuǎn)，垂直落差18 m。在膠乳摻混單元混合好的含油膠乳管輸至乳凝聚單元是否會重新分層，需要在實(shí)際試生產(chǎn)過程中進(jìn)行驗(yàn)證。

1.5 本生產(chǎn)方案優(yōu)缺點(diǎn)

采用“在線中間罐加靜態(tài)混合器摻混法”，油乳液和膠漿經(jīng)過在線靜態(tài)混合器混合后，進(jìn)入“在線中間罐混合器”，相當(dāng)于二次進(jìn)行摻混，混合效果好，防止膠乳出現(xiàn)分層及破乳現(xiàn)象；可精確調(diào)控?fù)交熨|(zhì)量，易于平穩(wěn)控制充油膠質(zhì)量；不污染混合膠乳大罐，產(chǎn)品牌號切換靈活，提高膠乳貯罐的利用率；工藝先進(jìn)可靠，油的適應(yīng)性寬，操作彈性寬。本方案缺點(diǎn)：現(xiàn)有部分機(jī)泵及管線需要重新設(shè)計改造。

2 環(huán)保型高芳烴油源的初步確定

因遼河石化公司距離撫順石化較近，客觀上有利于降低運(yùn)輸成本，初步確定使用遼河石化生產(chǎn)的環(huán)保型高芳烴油AP19。

具體AP19的技術(shù)指標(biāo)如稠環(huán)芳烴含量、粘度、芳烴含量等需要進(jìn)一步做入廠前的分析化驗(yàn)，以達(dá)到環(huán)保膠的要求。

3 生產(chǎn)SBR1712E的整改工程量

本方案的大部分設(shè)備為原有設(shè)備，所利用的原有設(shè)備如表1。

表1 充油膠生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)狀Table 1 The present situation of oil-extended rubber production equipments

生產(chǎn)SBR1712E所需新增的設(shè)備如表2。

表2 新增設(shè)備及費(fèi)用Table 2 The new equipments and costs

4 結(jié) 論

撫順石化丁苯橡膠在原有設(shè)計基礎(chǔ)上，通過技術(shù)改造相關(guān)機(jī)泵、攪拌器、貯罐等設(shè)備；同時掌握相關(guān)工藝條件及生產(chǎn)操作標(biāo)準(zhǔn)配方下，可以生產(chǎn)環(huán)保充油膠 SBR1712E。撫順石化積極開發(fā)新產(chǎn)品對于提升撫順石化丁苯橡膠的市場競爭力，擴(kuò)大市場份額具有重要意義。

［1］王鳳菊.國內(nèi)外充油丁苯橡膠生產(chǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國橡膠，2005，21（2）:5-6.

［2］王錫玉，焦永紅.合成橡膠生產(chǎn)工[M].北京：北京化工出版社，2005:23-24.

［3］王鳳菊.國內(nèi)外充油丁苯橡膠生產(chǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國橡膠，2005，21（2）:5-6.

［4］張文靜，王淮，段瑞軍,等.丁苯橡膠裝置操作規(guī)程[R].2013:1.

［5］李迎，于曉霞.國內(nèi)外丁苯橡膠市場及技術(shù)發(fā)展[J].當(dāng)代石油化工，2008，16（2）：35-40.

Industrial Production of Oil-extended Styrene-butadiene Rubber SBR1712E in Fushun Petrochemical Company

DUAN Rui-jun1，ZHANG Yi-ting2，HU Wei1
（1. PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113004，China; 2. College of Materials Science and Engineering,Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029，China）

Styrene-butadiene rubber; Environmental friendly; SBR1712E

According to the original design, the SBR department of Fushun Petrochemical Company could produce non-environmentally friendly oil-filled rubber SBR1712 and SBR1778, couldn’t produce environmentally friendly oil-filled rubber SBR1712E. As the environmental oil-filled SBR rubber market is better, Fushun Petrochemical Company started exploring the industrial production of environmental friendly oil-filled plastic SBR1712E, so as to enhance the competitiveness in rubber market.

2015-05-29

段瑞軍（1982-），男，河南開封人，工程師，2005年畢業(yè)于河南科技大學(xué)化學(xué)與工藝專業(yè)，研究方向：從事丁苯橡膠生產(chǎn)工作。E-mail：duanruijun@petrochina.com.cn。

TQ 330

A

1671-0460（2015）08-1945-03