[发明专利]一种非污染型非充油型苯乙烯-丁二烯橡胶的制备方法

权利要求书

1.一种非污染型非充油型苯乙烯-丁二烯橡胶的制备方法，其特征在于按以下步骤进行： 

（1）、掺合丁二烯配制：

将新鲜丁二烯存储于球罐中，球罐的存储压力为≤0.36MPa，由氨冷换热器控制存储温度为≤18℃，经碱洗后与回收丁二烯配制掺合丁二烯，控制掺合丁二烯的纯度为91.0%～97.0%，TBC含量为≤10ppm，待聚合使用；回收丁二烯的纯度≥78.0%

碱洗时：丁二烯：10%NaOH溶液=1份：1.2～1.5份，通过管线混合，碱液循环使用；

（2）、掺合苯乙烯配制：

新鲜苯乙烯存储于储罐中，由氨冷换热器控制存储温度≤18℃，新鲜苯乙烯与回收苯乙烯配制掺合苯乙烯，控制掺合苯乙烯纯度为91.0%～97.0%，待聚合使用；

回收苯乙烯的纯度≥87.0%，TBC≤10ppm；

（3）、皂液配制：

  皂液在槽桶中配制，整个配制过程由蒸汽加热控制槽桶内温度为83℃，向槽桶中加入800份温度为90℃的冷凝水、52份浓度为48.0%的KOH溶液和50份的松香，混合后进行搅拌，搅拌的时间为0.5小时，至松香溶解后再加入70份的脂肪酸、9.4份的KCL和2.56份的扩散剂，再搅拌0.5小时后取样分析，合格后送入缓冲罐待出料；

（4）、活化剂配制：

 活化剂在槽桶中配制，向槽桶中加入992份的脱盐水，开启搅拌，加入1.4份的EDTA钠铁和6.3份的雕白粉进行搅拌0.5小时后取样分析，合格后送入缓冲罐待出料；

（5）、除氧剂配制：

 除氧剂在槽桶中配制，除氧剂配置前向槽桶中通入氮气已阻止氧气进入，向槽桶中加入87份的脱盐水，开启搅拌，加入2份浓度为48%的KOH溶液和11份的除氧剂进行搅拌10分钟后取样分析，合格后送入缓冲罐待出料；

 （6）、终止剂配制：

终止剂在槽桶中配制，终止剂配置前向槽桶中通入氮气已阻止氧气进入，向槽桶中加入989份的脱盐水，开启搅拌，加入0.93份的终止剂溶液并搅拌10分钟后取样分析，合格后加入0.2份的NaNO₂，搅拌10分钟后送入缓冲罐待出料；

（7）、氧化剂和调节剂的配制：

氧化剂和调剂剂存储于槽桶中，使用氮气维持0.85MPa的压力，靠氮气压力送料；

（8）、聚合反应：

苯乙烯-丁二烯橡胶聚合采用低温乳液聚合法：

A、步骤（1）中掺合丁二烯71.3份、步骤（2）中掺合苯乙烯28.7份经静态混合器在线混合，与180份的脱盐水、步骤（5）中除氧剂0.06份、步骤（3）中皂液4.5份、步骤（7）中调节剂0.15份再经静态混合器在线混合后，经氨冷却器冷却至8～12℃，再加入步骤（4）中活化剂0.015份，进入第一反应釜，同时加入步骤（7）中氧化剂0.05份引发反应；

B、步骤A中引发反应后进入聚合釜中完成聚合反应，每个聚合釜内配有氨冷换热器控制聚合反应温度为5～12℃，由聚合投料量及使用聚合釜数目控制聚合反应时间为8～11小时，反应压力控制在0.2～0.5MPa；

C、当聚合达到要求转化率62～70%，门尼值达到46～56时，后加入步骤（6）中终止剂0.065份，完成聚合反应，形成固体含量为21.5～24.0%的胶浆送至未反应单体回收单元； 

（9）、未反应单体回收：

因聚合转化率为62.0～70.0%，因此反应产物中有30.0～38.0%单体未参加反应，这些单体予以回收；单体指丁二烯和苯乙烯；

（10）、未反应丁二烯回收：

步骤（9）中的胶浆从末釜顶部进入压力闪蒸槽，使用蒸汽和脱盐水配制成湿蒸汽控制闪蒸温度为35～42℃，压力为0.10～0.16MPa时进行丁二烯闪蒸，经初级闪蒸的胶浆进入第二压力闪蒸槽，控制压力为0.015～0.025MPa时进行降压闪蒸，闪蒸出来的丁二烯进入压缩机进行压缩；

A、经压力闪蒸槽出来的胶浆送入真空闪蒸槽中，控制压力为0.015～0.025MPa时进行减压闪蒸，压力闪蒸槽闪蒸出来的丁二烯进入丁二烯压缩机加压至0.25～0.35MPa，送入水冷却器冷却至30～38℃，再进入氨冷却器冷却至20～26℃冷凝，丁二烯液体储存在槽桶中送入存储单元即步骤（1）中回收丁二烯；

B、真空闪蒸槽闪蒸出来的丁二烯经丁二烯真空泵加压至0.015～0.025MPa后进入丁二烯压缩机入口进行步骤A；

C、步骤A丁二烯槽桶中丁二烯与不可回收惰性气体进入尾气吸收塔，使用煤油吸收不凝气体中夹带的丁二烯，煤油在系统内循环使用，未被吸收的不凝气体经调节阀控制压力，排放量10～18m³/h；

（11）、未反应苯乙烯回收：

脱除丁二烯后的胶乳进入第一苯乙烯脱气塔上部；

A、脱气用脱盐水和低压蒸汽配制成湿润饱和蒸汽由塔低进入，胶乳和蒸汽逆流经塔板接触，脱出苯乙烯蒸汽和水蒸汽从塔顶引出；

B、由第一苯乙烯脱气塔塔釜出来胶乳进入第二苯乙烯脱气塔重复步骤A，塔釜出来胶乳送至胶乳存储罐；

C、步骤A、步骤B中塔顶温度控制在55～65℃，压力为0.02～0.04MPa；塔釜内的温度为60～70℃，压力为0.03～0.04MPa，塔内压力由塔真空泵控制；

D、步骤A、步骤B中苯乙烯蒸汽和水蒸汽经过泡沫分离器，捕集下来的液体进入步骤（10-A）中的真空闪蒸槽中，气相经水冷却器冷却至38～45℃再进入氨冷却器冷却至26～32℃，冷凝下来液体经苯乙烯抽吸罐进入苯乙烯滗淅器中进行苯乙烯与水的分离；

E、步骤D中气体经塔真空泵增压后进入塔真空泵密封水罐，经气液分离后，将分离下来的苯乙烯送入步骤D中苯乙烯滗淅器，气体送入步骤（10-B）中丁二烯真空泵中；

F、步骤D中苯乙烯滗淅器中的冷凝液经连续分离后，污水经溢流槽送至污水处理，苯乙烯进入苯乙烯液体储存槽桶中送入存储单元即步骤（2）中回收苯乙烯；苯乙烯液体储存槽桶由氮气维持压力0.0002MPa存放；

（12）、环保型防老剂配制：

   A、将48.6份苯乙烯化苯酚运送至加热室加温至65.0～70.0℃，确认其具有流动性；

B、向槽桶中加入16.9份步骤（3）中皂液，打开槽桶蒸汽进行加热，控制槽桶温度为60～65℃，加入步骤A中的苯乙烯化苯酚48.6份，充分搅拌1小时，搅拌速度为970r.p.m，加入34.5份的脱盐水再搅拌0.5小时，分析合格后送入缓冲罐待使用；

（13）、硫化促进剂配制： 

硫化促进剂在槽桶中配制，向槽桶加入100份脱盐水和2份浓度为31%的硫化促进剂搅拌半小时，搅拌速度为750r.p.m，后进行取样分析；                                                                                                                                                                                                                      

（14）、母液配制：

确认凝聚槽、转化槽、母液槽底部排放阀、常闭阀已关闭，向凝聚槽桶中加入40份的脱盐水，脱盐水依次进入凝聚槽、转化槽,开启搅拌，开启循环，循环量60份/h，使用蒸汽控制凝聚槽内的温度为65℃，加入0.001份的助凝剂，加入浓硫酸控制pH值为3.3～3.7，循环0.5小时，形成母液；

（15）、凝聚：

步骤（11-B）中的胶乳37份、步骤（14）中母液70份、步骤（12）中环保型防老剂0.45份、助凝剂 0.01份、步骤（13）中的硫化促进剂0.013份，经管线混合后进入缩小管加速进入凝聚槽，凝聚槽内的温度为60～68℃、pH 值为3.2～3.7，搅拌15分钟，搅拌速度为101r.p.m，后形成疏松、多孔、海绵状橡胶颗粒与母液形成悬浮液，悬浮液在搅拌作用下自上端出料口进入转化槽，自转化槽上部溢流进入振动筛，使胶粒与大部分母液分离，母液循环再使用；

（16）、洗涤：

自步骤（15）送来的胶粒连续进入洗涤槽，向洗涤槽中加入NaOH控制pH值为4.3～4.7、加入步骤（14）中的母液40.0份，搅拌10分钟后，搅拌速度为101r.p.m，进入振动筛；

（17）、脱水：

自步骤（16）来胶粒进入脱水机进行脱水，脱水机选用螺杆挤压方式脱水，控制出口胶粒含水量小于等于15%，胶粒自脱水机出口出来进入湿粉碎，将橡胶颗粒粉碎至5～50mm不定型胶料后，形成湿胶料，用送料风机送入旋风分离器；

（18）、干燥：

A、自步骤（18）中的湿胶料靠重力进入干燥箱前布料器上，由设置在干燥箱进料端的振动布料器均匀分布在干燥箱链板上，通过调整干燥箱链板前进速度控制胶料布料厚度为80～150mm，湿胶粒随着链板移动，按一区至六区的顺序依次通过干燥箱的6个区，旋风分离器所排出的废气自干燥箱冷却区上方吸入，经过空气加热器由循环风扇依次进入五、四、三、二区，在第一、二区上方由废气排风扇将湿空气抽至废气处理装置；

A、每个区控制干燥时间为30～60分钟，干燥箱一区的干燥温度为75～90℃、干燥箱二区的干燥温度为80～95℃、干燥箱三区的干燥温度为80～95℃、干燥箱四区的干燥温度为80～95℃、干燥箱五区的干燥温度为75～80℃、六区根据胶料温度调整，控制干燥箱出口胶料温度大于等于45℃和小于等于60℃；

C、胶料至干燥箱尾部含水量小于2.0%，由踢胶机踢入破碎机至合料输送机后进入振动输送机至包装单元；

（19）、压块：

A、自步骤（18）送来的胶料掉落至振动输送机将胶料输送至称重粉料器，胶料自分料器下端的倾斜筛板，将尺寸较大的胶料分离，大胶料直接进入电子秤称重箱进行粗给料，经筛孔漏出的细小胶料落到振动给料机上，通过振动输送送入电子定量秤称重箱，进行精给料；

B、在给料开始时，上部闸门打开，下部料斗底门关闭，当重量达到粗给料预定值33.0Kg时，喂料机进行细给料，重量达到预定值35.0Kg时，上部闸门关闭，下部料斗关闭，橡胶颗粒通过过渡料斗放入压块机进行压块过程；当放料结束后，下部料斗关闭，上部闸门打开进行新一轮称重过程，称重重量35.0Kg，精度为±0.175Kg，称重速度180块/h；

C、加料称重完毕后进入压块机进行压块，压腔尺寸为700×350×190mm，形成胶块；

（20）、面检：

自步骤（19）出来的胶块进入轨道，输送至人工检测，将表面异常胶块剔除处理，经人工检测后胶块进入复检秤，对不满足分量要求的胶块剔除，胶块自复检秤进入金属检测仪进行金属检测，内内部含有金属的胶块剔除；

（21）、包装：

自金属检测仪出料的胶块由轨道送入薄膜包装，胶块采用PE膜包封，防止胶块因长时间放置致表面粘附纸袋，自薄膜包封后胶块由轨道送入纸袋包装、喷码后人工装箱出库。

2.根据权利要求1所述的一种非污染型非充油型苯乙烯-丁二烯橡胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，新鲜丁二烯技术指标：气相氧含量≤2000ppm；纯度≥99.3%；二聚物≤1000ppm；TBC含量50～150ppm；步骤（2）中，新鲜苯乙烯技术指标：纯度≥99.5%；TBC含量10～30ppm；步骤（3）中，搅拌速度为105r.p.m；步骤（5）中，通入氮气的速率为2～4m³/h；步骤（6）中，通入氮气的速率为2～4m³/h。