一、裝置簡介

　　<一)裝置發展及類型

　　1，裝置發展

　　熱塑—彈性體(TPE)的發展是合成橡膠工業技術發展水平的一個重要標志。SBS則是諸多TPE中工業化最早的通用型熱塑性彈性體，被譽為“第三代橡膠”。

　　1960年，第一個TPE品種熱塑彈性聚氨脂彈性體(TPU)商品化；DuPont公司于1961年推出由乙烯一甲基丙烯酸共聚物加入鈉鹽或鋅鹽而成的離聚物型TPE商品；1965年，Shell公司的SDS三嵌段型TPE商品化，即SBS或SIS商品，并在]967年的國際橡膠會議上提出三嵌段型TPE的微區結構理論，引起科技界極大關注；1968年Phillips公司實現了星型SBS 的商品化。

　　1989年，國內自20世紀70年代中期由北京燕化研究院、蘭化研究院相繼開展了對SBS的研究工作，北京燕化研究院于1984年4月進行了300LSBS中試鑒定，1990年國內第一套5X10⁴t／a的SBS生產裝置在巴陵石化公司合成橡膠廠投人工業化生產。目前SBS裝置所生產的星型和線型產品的各項指標均已達到并接近國際水平，同時，SBS成套技術已經成功實現了對外技術轉讓。

　　到2000年，我國生產SBS的廠家已發展到3個，生產能力已經達到13．36X10⁴t／a，具體見表4—10。

　　丁苯橡膠(SBR)，通常分作乳聚丁苯橡膠(E—SBlt)和溶聚丁苯橡膠(S—SBR)兩類。

　　S—SBR又有以鋰系催化劑制取和烯醇催化劑制取之別，而目前國際上以鋰系催化劑制取為代表。

　　近年來歐美國家乳聚丁苯橡膠生產能力過剩，開工率在50％-60％，新建的丁苯橡膠裝置主要是溶聚丁苯橡膠，而且開工率一般都在80％以上。有些發達國家的溶聚丁苯橡膠的消費量占丁苯橡膠總量的30％左右。

　　到2000年，我國生產乳聚丁苯橡膠和溶聚丁苯橡膠的廠家已發展到6個，生產能力已經達到29．05X10⁴t／a，具體見表4—11。

　　2，裝置類型

　　鑒于SBS與SBR在主要工藝路線上的近乎一致性，無論是從它的聚合過程還是凝聚過程這兩個關鍵工藝過程，基本上相同，所以，本節以SBS作為重點進行介紹。

　　SBS的工業化生產是以丁二烯和苯乙烯為單體，以環己烷為溶劑，以正丁基鋰為聚合引發劑，以四氫呋喃為反應活化劑，經陰離子溶液聚合而成。為市場提供高分子合成橡膠材料。目前市場上主要生產的SBS4402、SBSl401、SBS4303等牌號產品，大都用于制鞋、黏合劑、瀝青改性等方面。

　　(二)單元組成與工藝流程

　　1。單元組成

　　SBS生產裝置主要由配制、聚合、溶劑回收、凝聚及后處理等單元組成。配制單元主要是完成防老劑、偶合劑、活化劑等助劑的配制工作；聚合單元是SBS生產線的核心反應部分，主要接收合格的溶劑、丁二烯、苯乙烯及來自配置單元的助劑，按規定的工藝條件生產出合格的SBS膠液；溶劑回收單元是SBS生產工藝過程的一個重要組成部分，主要是回收和處理來自凝聚單元回收的溶劑、精制苯乙烯以滿足聚合單元的需要；凝聚單元主要是應用水蒸氣蒸餾原理，借助于熱水、蒸汽以及機械攪拌等作用，完成對SBS膠液中的溶劑及未反應的丁二烯除去并回收，將懸浮在凝聚釜中的顆粒狀經脫水、干燥等工序變成SBS成品。

　　2．工藝流程概述

　　(1)聚合單元

　　熱溶劑與苯乙烯在聚合釜內混合，同時加人活化劑溶液，啟動聚合釜攪拌使三種物料在聚合前攪拌均勻，快速加入引發劑溶液，引發苯乙烯單體開始一段聚合，反應完全后加入丁二烯進行二段聚合，在丁二烯完全反應或達到一定轉化率后，投入偶合劑或苯溶液進行三段聚合，以使少量低黏度物料與大量黏稠物料能夠快速混合均勻。根據不同牌號控制反應溫度以保證產品質量。多股不同物料在系統控制下定量地有序加入，整個反應完全在控制室監控下進行。合格的SBS膠液從聚合釜底部排出后進入濃縮釜，定型后的合格膠液送往凝聚單元。

　　(2)凝聚后處理單元

　　來自聚合單元的膠液進入膠液儲罐，經混合調配，門尼合格后送至凝聚釜進行凝聚。凝聚系統采用雙釜凝聚工藝，將膠液中的SBS與溶劑在凝聚釜中分離，含水溶劑去溶劑回收系統，膠粒和水進人后處理工段。

　　從凝聚來的膠粒和水進入脫水擠壓機，經擠壓脫水后(膠粒中含水8％—12％)進入膨脹干燥機，將膠粒中水分降到2％，再經長網干燥機進行加熱干燥后用空氣送至包裝系統進行包裝。

　　(3)溶劑回收單元

　　來自凝聚單元的濕溶劑至濕溶劑儲罐，再經泵打人濕溶劑中間罐，由脫水脫重塔進料泵打人塔內進行精制。濕溶劑在塔內脫水脫重后進入濕溶劑吸附器處理后得到干溶劑。苯乙稀的精制是利用吸附器的不同吸附能力及選擇性來脫除苯乙烯中的水及阻聚劑等微量雜質，達到提純目的的物理過程，將純度合格的苯乙烯提供給聚合單元。

　　SBS生產聚合單元主要生產工藝流程框圖見圖4—2a。

　　SBS生產凝聚及后處理單元主要生產工藝流程框圖見圖4—2b。

　　(三)化學反應過程

　　SBS聚合屬陰離子聚合反應。產品分線型和星型兩大類。線型SBS由三步反應合成：第一步加入苯乙烯在溶劑油中由丁基鋰引發苯乙烯生成活性聚苯乙烯段S—Li⁺；第二步加入丁二烯繼續反應得到活性兩嵌段共聚物SB—Li+；第三步加入苯乙烯得到活性三嵌段共聚捌SBS—Li⁺；然后加入終止劑終止反應。星型SBS的前兩段反應同線型SBS，然后加入偶合劑SiCl₄進行偶合反應得到星型SBS。

　　SBS聚合是放熱反應，反應方程式略。

　　(四)主要操作條件及工藝技術特點

　　1．主要操作條件

　　SBS裝置主要由配制、聚合、溶劑回收、凝聚及后處理等單元構成，主要操作條件見表4—12。

　　2．工藝技術特點

　　(1)生產過程采用單釜間歇聚合。

　　(2)聚合反應單體聚合率高。

　　(3)聚合用溶劑可回收循環使用。

　　(五)催化劑及助劑

　　SBS聚合過程所使用的防老劑為2．6．4引發劑為丁基鋰，活化劑為四氫呋喃，偶合劑為四氯化硅。主要性質見表4—13。

　　(六)原料及產品性質

　　SBS裝置主要原材料及產品性質見表4—14。

　　二、重點部位及設備

　　(一)重點部位

　　SBS生產過程中重點部位主要為下列單元：聚合及回收單元、膠液罐單元、凝聚單元、后處理的干燥單元等。

　　(二)重點設備

　　SBS生產過程中涉及的重點設備主要有聚合系統的聚合釜、丁基鋰引發劑加料、配置罐脂處理系統的膨脹干燥機和脫水擠壓機等。此外裝置內的壓力容器同樣是不可忽視的重點設備。