乙丙橡胶的生产工艺现状分析
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[摘要]乙丙橡胶（EPR）一种以乙烯、丙烯为基本单体的共聚橡胶，具有许多其它通用合成橡胶所不具备的优异性能，加之单体价廉易得，用途广泛，是国外七大合成橡胶品种中发展最快的一种，其产量、生产能力和消费量在发达国家中均居第三位。本文根据乙丙橡胶国内外生产现状，市场供需情况，讨论了乙丙橡胶溶液聚合法、悬浮聚合法及气相聚合法三种生产工艺及产品特点，重点分析了3种工艺路线的技术和经济情况。
[关键词]乙丙橡胶 溶液聚合 悬浮聚合 气相聚合
1溶液聚合工艺
1.1技术状况
生产工艺是在既可以溶解产品、又可以溶解单体和催化剂体系的溶剂中进行的均相反应，通常以直链烷烃如正己烷为溶剂，采用V-Al催化剂体系，聚合温度为30～50℃，聚合压力为0.4～0.8MPa，反应产物中聚合物的质量分数一般为8%～10%。DSM公司EPR溶液聚合工艺技术成熟，比较先进，有下列优点：投资低，工艺最佳化;生产操作费用低，装置年操作时间长，原料和催比剂的消耗低，采用先进控制系统对生产进行控制;产品质量具有极强的竞争力。
1.2技术特点
技术比较成熟，操作稳定，是工业生产EPR的主要方法;产品品种牌号较多，质量均匀，灰分含量较少，应用范围广泛：产品电绝缘性能好。但是由于聚合是在溶剂中进行，传质传热受到限制，聚合物的质过分数一般控制在6%～9%，最高仅达11%～14%，聚合效率低。同时，由于溶剂需回收精制，生产流程长，设备多，建设投资及操作成本较高。
2悬浮聚合工艺
2.1技术状况
该工艺是根据丙烯在共聚反应中活性较低的原理，将乙烯溶解在液态丙烯中进行共聚合。丙烯既是单体又兼作反应介质，靠其本身的蒸发致冷作明控制反应温度，维持反应压力。生成的共聚物不溶于液态丙烯，而呈悬浮于其中的细粒淤浆，又可分为一般悬浮聚合工艺和简化悬浮聚合工艺。
2.2技术特点
EPR悬浮聚合工艺的特点是：聚合产物不溶于反应介质丙烯，体系粘度较低，提高了转化率，聚合物的质量分数高达30%～35%，因而其生产能力是溶液法的4～5倍;无溶剂回收精制和凝聚等工序，工艺流程简化，基建投资少;可生产很高分子量的品种;产品成本比溶液法低。而其不足之处是：由于不用溶剂，从聚合物中脱离残留催化剂比较困难;产品品种牌号少，质量均匀性差，灰分含量较高;聚合物是不溶于液态丙烯的悬浮粒子，使之保持悬浮状态较难，尤其当聚合物浓度较高和出现少量凝胶时，反应釜易于挂胶，甚至发生设备管道堵塞现象：产品的电绝缘性能较差。
3氣相聚合工艺
3.1技术状况
UCC公司的EPR气相聚合工艺最具代表性，它分为聚合、分离净化和包装三个工序。质量分数为60%的乙烯、35.5%的丙烯、4.5%的ENB同催化剂、氢气、氮气和炭黑一起加入流比床反应器，在50～65℃和绝对压力2.07 kPa下进行气相聚合反应。乙烯、丙烯和ENB的单程转化率分别为5.2%。0.58%和0.4%。来自反应器的未反应单体经循环气压缩机压缩后进入循环气冷却器除去反应热，与新鲜原料气一起循环回反应器。从反应器排出的EPR粉未经脱气降压后进入净化塔，用氮气脱除残留烃类。来自净化塔顶部的气体经冷凝回收ENB后用泵送回流比床反应器。生成的微粒状产品进入包装工序。
3.2技术特点
与前两工艺相比，气相聚合工艺有其突出的优点：工艺流程简短，仅三道工序，而传统工艺有七道工序：不需要溶剂或稀释剂，毋需溶剂回收和精制工序：几乎无三暖排放，有利于生态环境保护。但其产品通用性较差，所有的产品皆为黑色。这是由于为避免聚合物过粘，采用炭黑作为流态化助剂之故。虽然开发成功了用硅烷粘土和云母代替炭黑生产的白色和有色产品，但第一套工业化生产装置仍然只能生产黑色FPR。
4各种生产工艺的技术经济比较
由表1可以看出，在FPR的各种生产工艺路线中，溶液聚合工艺投资和成本最高。投资高是因。为流程长，高粘度散热难，设备生产强度低，反应后聚合物流浓度太稀（仅为6%～14%，悬浮聚合工艺为33%），单体、溶剂回收需较高的费用;成本高主要是因为公用工程费、折旧费、固定成本费用高。这是由于生产过程中消耗较高的电和蒸汽所致。悬浮聚合工艺的投资与成本工艺分别相当于相同规模溶液聚合工艺的77%和88%，具有投资少、原料消耗和能耗低、生产成本低、三废处理费用少等特点。气相聚合工艺的投资和产品成本最低，分别相当于同等规模溶表：液聚合工艺的42%和68%。
5结论
在FPR的各种生产工艺路线中，溶液聚合工艺投资和成本最高。投资高是因为流程长，高粘度散热难，设备生产强度低，反应后聚合物流浓度太稀（仅为6%～14%，悬浮聚合工艺为33%），单体、溶剂回收需较高的费用;成本高主要是因为公用工程费、折旧费、固定成本费用高。
综上所述，虽然EPR溶液聚合工艺的投资和成本最高，但其产品综合性能好，硫化速度快，产品应用范围广，是目前国外最广泛使用的方法。悬浮聚合工艺生产流程短，投资和成本较低，然而产品性能没有突出优点，应用范围较窄，故目前不及溶液聚合工艺使用广泛。气相聚合工艺产品中含有大量炭黑，通用性较差，限制了它的使用范围，但其工艺流程短。生产高效和清洁，有利于降低生产成本和保护生态环境，对长期沿用的溶液聚合工艺具有根本变革性意义，是合成橡胶工业技术今后发展的必然趋势。
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