SBS装置简介和重点部位及设备

　　一、装置简介

　　<一)装置发展及类型

　　1，装置发展

　　热塑—弹性体(TPE)的发展是合成橡胶工业技术发展水平的一个重要标志。SBS则是诸多TPE中工业化最早的通用型热塑性弹性体，被誉为“第三代橡胶”。

　　1960年，第一个TPE品种热塑弹性聚氨脂弹性体(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钠盐或锌盐而成的离聚物型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年的国际橡胶会议上提出三嵌段型TPE的微区结构理论，引起科技界极大关注；1968年Phillips公司实现了星型SBS 的商品化。

　　1989年，国内自20世纪70年代中期由北京燕化研究院、兰化研究院相继开展了对SBS的研究工作，北京燕化研究院于1984年4月进行了300LSBS中试鉴定，1990年国内第一套5X10⁴t／a的SBS生产装置在巴陵石化公司合成橡胶厂投人工业化生产。目前SBS装置所生产的星型和线型产品的各项指标均已达到并接近国际水平，同时，SBS成套技术已经成功实现了对外技术转让。

　　到2000年，我国生产SBS的厂家已发展到3个，生产能力已经达到13．36X10⁴t／a，具体见表4—10。

　　丁苯橡胶(SBR)，通常分作乳聚丁苯橡胶(E—SBlt)和溶聚丁苯橡胶(S—SBR)两类。

　　S—SBR又有以锂系催化剂制取和烯醇催化剂制取之别，而目前国际上以锂系催化剂制取为代表。

　　近年来欧美国家乳聚丁苯橡胶生产能力过剩，开工率在50％-60％，新建的丁苯橡胶装置主要是溶聚丁苯橡胶，而且开工率一般都在80％以上。有些发达国家的溶聚丁苯橡胶的消费量占丁苯橡胶总量的30％左右。

　　到2000年，我国生产乳聚丁苯橡胶和溶聚丁苯橡胶的厂家已发展到6个，生产能力已经达到29．05X10⁴t／a，具体见表4—11。

　　2，装置类型

　　鉴于SBS与SBR在主要工艺路线上的近乎一致性，无论是从它的聚合过程还是凝聚过程这两个关键工艺过程，基本上相同，所以，本节以SBS作为重点进行介绍。

　　SBS的工业化生产是以丁二烯和苯乙烯为单体，以环己烷为溶剂，以正丁基锂为聚合引发剂，以四氢呋喃为反应活化剂，经阴离子溶液聚合而成。为市场提供高分子合成橡胶材料。目前市场上主要生产的SBS4402、SBSl401、SBS4303等牌号产品，大都用于制鞋、黏合剂、沥青改性等方面。

　　(二)单元组成与工艺流程

　　1。单元组成

　　SBS生产装置主要由配制、聚合、溶剂回收、凝聚及后处理等单元组成。配制单元主要是完成防老剂、偶合剂、活化剂等助剂的配制工作；聚合单元是SBS生产线的核心反应部分，主要接收合格的溶剂、丁二烯、苯乙烯及来自配置单元的助剂，按规定的工艺条件生产出合格的SBS胶液；溶剂回收单元是SBS生产工艺过程的一个重要组成部分，主要是回收和处理来自凝聚单元回收的溶剂、精制苯乙烯以满足聚合单元的需要；凝聚单元主要是应用水蒸气蒸馏原理，借助于热水、蒸汽以及机械搅拌等作用，完成对SBS胶液中的溶剂及未反应的丁二烯除去并回收，将悬浮在凝聚釜中的颗粒状经脱水、干燥等工序变成SBS成品。

　　2．工艺流程概述

　　(1)聚合单元

　　热溶剂与苯乙烯在聚合釜内混合，同时加人活化剂溶液，启动聚合釜搅拌使三种物料在聚合前搅拌均匀，快速加入引发剂溶液，引发苯乙烯单体开始一段聚合，反应完全后加入丁二烯进行二段聚合，在丁二烯完全反应或达到一定转化率后，投入偶合剂或苯溶液进行三段聚合，以使少量低黏度物料与大量黏稠物料能够快速混合均匀。根据不同牌号控制反应温度以保证产品质量。多股不同物料在系统控制下定量地有序加入，整个反应完全在控制室监控下进行。合格的SBS胶液从聚合釜底部排出后进入浓缩釜，定型后的合格胶液送往凝聚单元。

　　(2)凝聚后处理单元

　　来自聚合单元的胶液进入胶液储罐，经混合调配，门尼合格后送至凝聚釜进行凝聚。凝聚系统采用双釜凝聚工艺，将胶液中的SBS与溶剂在凝聚釜中分离，含水溶剂去溶剂回收系统，胶粒和水进人后处理工段。

　　从凝聚来的胶粒和水进入脱水挤压机，经挤压脱水后(胶粒中含水8％—12％)进入膨胀干燥机，将胶粒中水分降到2％，再经长网干燥机进行加热干燥后用空气送至包装系统进行包装。

　　(3)溶剂回收单元

　　来自凝聚单元的湿溶剂至湿溶剂储罐，再经泵打人湿溶剂中间罐，由脱水脱重塔进料泵打人塔内进行精制。湿溶剂在塔内脱水脱重后进入湿溶剂吸附器处理后得到干溶剂。苯乙稀的精制是利用吸附器的不同吸附能力及选择性来脱除苯乙烯中的水及阻聚剂等微量杂质，达到提纯目的的物理过程，将纯度合格的苯乙烯提供给聚合单元。

　　SBS生产聚合单元主要生产工艺流程框图见图4—2a。

　　SBS生产凝聚及后处理单元主要生产工艺流程框图见图4—2b。

　　(三)化学反应过程

　　SBS聚合属阴离子聚合反应。产品分线型和星型两大类。线型SBS由三步反应合成：第一步加入苯乙烯在溶剂油中由丁基锂引发苯乙烯生成活性聚苯乙烯段S—Li⁺；第二步加入丁二烯继续反应得到活性两嵌段共聚物SB—Li+；第三步加入苯乙烯得到活性三嵌段共聚捌SBS—Li⁺；然后加入终止剂终止反应。星型SBS的前两段反应同线型SBS，然后加入偶合剂SiCl₄进行偶合反应得到星型SBS。

　　SBS聚合是放热反应，反应方程式略。

　　(四)主要操作条件及工艺技术特点

　　1．主要操作条件

　　SBS装置主要由配制、聚合、溶剂回收、凝聚及后处理等单元构成，主要操作条件见表4—12。

　　2．工艺技术特点

　　(1)生产过程采用单釜间歇聚合。

　　(2)聚合反应单体聚合率高。

　　(3)聚合用溶剂可回收循环使用。

　　(五)催化剂及助剂

　　SBS聚合过程所使用的防老剂为2．6．4引发剂为丁基锂，活化剂为四氢呋喃，偶合剂为四氯化硅。主要性质见表4—13。

　　(六)原料及产品性质

　　SBS装置主要原材料及产品性质见表4—14。

　　二、重点部位及设备

　　(一)重点部位

　　SBS生产过程中重点部位主要为下列单元：聚合及回收单元、胶液罐单元、凝聚单元、后处理的干燥单元等。

　　(二)重点设备

　　SBS生产过程中涉及的重点设备主要有聚合系统的聚合釜、丁基锂引发剂加料、配置罐脂处理系统的膨胀干燥机和脱水挤压机等。此外装置内的压力容器同样是不可忽视的重点设备。