合成乙丙橡胶的生产工艺特点及其技术经济分析

赵秀清 孙立哲

（齐化集团有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000）

随着社会的发展，树脂橡胶制品越来越多，乙丙橡胶就是其中较好的一种。乙丙橡胶是一种以乙烯、丙烯为基本单体的共聚橡胶。乙丙橡胶具有许多其它合成橡胶所不具备的优异性能。所以乙丙橡胶的需求增长率是很高的。

目前乙丙橡胶工业生产工艺路线有溶液聚合法、悬浮聚合法和气相聚合法三种。下面将分别详细论述其技术状况及待点，并进行技术经济比较。

1 溶液聚合工艺

1.1 技术状况

溶液聚合法经不断完善和改进已成为工业生产的主导技术，约占乙丙橡胶总生产能力的77.6%。

该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，聚合温度为 30～50℃，聚合压力为 0.4～0.8 MPa，反应产物中聚合物的质量分数一般为8%～10%。乙丙橡胶溶液聚合工艺技术成熟，比较先进，有下列优点：（1）投资低，工艺最佳化。反应器的优比设计能满足反应物料混合要求，能准确控制聚合反应工艺参数和产品质量，聚合物胶液浓度高而循环溶剂量少，聚合釜体积小但生产强度高，原料和循环单体不需要精制，催化剂效率高，三废中钒含量低，生产弹性大。（2）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。（3）产品质量具有极强的竞争力。产品中催化剂残渣含量低，生产中次品少，产品牌号切换灵活，切换废品量少，产品特性能够按用户要求进行调整，产品品种多。范围内调节，质量稳定，重复性好，产品规格指标变化幅度窄和产品加工性能优异。

1.2 技术特点

技术比较成熟，操作稳定，是工业生产乙丙橡胶的主要方法；产品品种较多，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

乙丙橡胶悬浮聚合工艺产品种不多，其用途有局限性，主要用作聚烯烃改性。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为控制反应温度，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。

2.2 技术特点

乙丙橡胶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 气相聚合工艺

3.1 技术状况

乙丙橡胶的气相聚合工艺是于90年代初宣布气相法EPR中试装置投入试生产1999年正式投产。气相聚合工艺，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。从反应器排出的乙丙橡胶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

与前两种工艺相比，气相聚合工艺有其突出的优点：工艺流程简短序，而传统工艺有七道工序；不需要溶剂或稀释剂；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，这是由于为避免聚合物过粘，采用炭黑作为流态化助剂的原因。

4 各种生产工艺的技术经济比较

在生产工艺路线中，溶液聚合工艺成本最高，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液聚合工艺的42%和68%。

5 结论

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。

生产高效和清洁的产品，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，已成为国外大石化公司竞相开发和优先发展的项目。该工艺虽然目前尚有不尽如人意之处，有的公司对它甚至持谨慎态度，还不大可能很快取代长期工业应用的溶液聚合技术，但从长远来看，其发展前景是乐观的。而且，该技术正在向聚丁二烯橡胶气相合成技术的方向扩展，必将对合成橡胶生产技术的未来发展产生重大的导向性作用。

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