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橡胶中试装置后处理单元的优化

文档作者：靳昕东1,2,吕晓龙许忠祥1,2,陈嬪1,2,李维1,2 文档来源： 1.中国石油独山子石化分公司研究院 2新疆橡塑材料实验室		更新日期： 2026年08月07日	点击数：
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齐鲁石油化工,2021,49(4) ：263 -266
研究与开发 QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
橡胶中试装置后处理单元的优化
靳昕东1,2,吕晓龙许忠祥1,2,陈嬪1,2,李维1,2
(1.中国石油独山子石化分公司研究院，新疆独山子8336992新疆橡塑材料实验室，新疆独山子833699)
摘要通过对橡胶中试装置后处理单元的设备设施进行技术改进和工艺参数的探索与优化，得到了较好的运行
条件，而且提高了产品质量不仅降低了劳动强度，也确保了后处理单元新产品开发过程的稳定运行
关键词:后处理单元;影响因素;挤压脱水干燥一体机；优化
中图分类号:TQ333. 1 文献标识码：B 文章编号：1009 -9859(2021)04 -0263 -04
1概述
橡胶中试装置后处理单元简称后处理单
元，作为中试装置重要的试验单元，由洗胶干
燥压块成型等系统组成其具体作用是将汽提
单元输送的水胶粒经过洗涤干燥自动称重压
块成5 kg的试验样品
后处理单元由洗胶罐振动脱水筛挤压脱水
干燥一体机干燥箱振动输送机及压块机组成，
如图1所示来自汽提单元输送的胶粒水进入洗
胶罐中，再输送至振动脱水筛，温度90 - 100 (
洗胶罐与汽提釜之间有1条返回线可以减少胶粒
水沉淀，避免输送管线堵塞振动脱水筛出口胶
粒进入挤压脱水干燥一体机的进料口挤压脱水
干燥一体机是降低橡胶挥发分的关键设备之一
经过挤压脱水干燥一体机挤压膨化脱水干燥的
物料进入干燥箱，干燥后的胶粒最后进入压块机
压块成型
该后处理单元于2018年3月进行试车开
工初期，后处理单元出现了洗胶系统搅拌效果不
佳溢流槽堵塞 细胶粒水罐满罐以及挤压干
燥一体机运行胶料时常塑化着火,严重时甚至造
成整个橡胶中试装置停车这些问题在很大程度
上影响了后处理单元的稳定运行,不仅增加了工
人的劳动强度，同时造成了大量试验物料的浪费,
严重影响了企业的经济效益通过多次摸索，总
结经验并对后处理单元进行优化改造后解决
了影响后处理试验运行的瓶颈,提高了试验效率,
降低了物耗,确保了后处理单元新产品开发过程
的稳定运行
1—后处理热水泵;2—洗胶罐;3—细胶粒水罐；
4—振动脱水筛；5—挤压脱水干燥一体机；6—
干燥筛；7—振动输送机；8—压块机
图1后处理单元工艺流程示意
2影响后处理单元稳定运行的原因分析及技术
优化
2.1洗胶罐的影响因素及优化措施
2.1.1影响因素
由于汽提单元送来的胶粒水中含有分散剂
汽提剂等需要用脱盐水进行洗涤洗涤除去胶粒
中过多的钙镁 钠离子，从而降低成品胶的灰分
含量如果洗涤效果不佳，可能导致挤压脱水干燥
一体机吃料异常设备运行时打滑 干燥效果
不佳，还会导致成品胶的灰分含量不合格所以要
保证洗胶罐的洗涤效果
2.1.2优化措施
(1)洗胶罐正常运行后，由于原来的下层涡
收稿日期:2021 -07 -02；修回日期:2021 -11 -04
作者简介:靳昕东(1989—),男，助理工程师2012年毕业
于华东理工大学化学工程与工艺专业,现在中国石油独山子
石化公司研究院从事合成橡胶中试研究工作电话:0992 -
3652292 ； E - mail: yjy_jxd@ petrochina. com. cn。
齐鲁石油化工
QILUPETROCHEMICAL TECHNOLOGY
2021,49(4)
•264 •
轮桨叶存在轴向推动力不足导致其上层胶粒较 多并聚集下层胶粒较少而搅拌效果不佳故胶粒 水中的钙镁 钠等离子洗涤不彻底另外如果搅 拌不彻底，还可能产生坨胶现象故将原来的下 层涡轮桨叶更换为轴流型桨叶，有效地增加下层 搅拌的推动力以及搅拌的轴向推动力，使洗胶罐 内流动相沿轴往下的速度足以克服胶粒上浮的速 度，使胶粒基本在洗胶罐内全循环形成良好的流 型⑴，增加胶粒在洗胶罐中的停留时间，减少胶 粒短路逃跑 的机会改造后整体循环流动良 好，液面无胶粒聚集
(2)
洗胶罐折流板采用固定方式，角度无法 调整,且折流板部分安装在洗胶罐液面以上,对胶 粒水有阻挡作用,使进入挤压脱水干燥一体机的 胶粒水流量不均匀,造成挤压脱水干燥一体机堵 塞频繁，挤压脱水效果差将原折流板切割下，重 新焊接较轴,使之可进行角度调整,通过有效核实 计算,角度调整在内倾罐壁45。时,挡板上端比液 面略低，有利于利用打旋作用，使比水轻的胶粒形 成良好的悬浮，同时因具有增强径向流和轴向流 功能使其胶粒水进入溢流槽的胶粒流量均匀
(3)
洗胶罐溢流出口槽宽度过宽，导致溢流 水层高度过低，容易造成振动脱水筛堵塞，无法控 制洗胶罐出胶量按照设计产量，溢流水胶量m = 820 k'h、水胶粒密度p =900 k'n?、水胶粒溢 流层厚度(根据现场实际确定)h =0.025 m 水胶
粒流速6 =0. 1 6s =360 mh。因此，洗胶罐出口 溢流槽宽度 L = ( m/p)/(6 x h) = (820/900)/ (360 x0.025) ~0. 10(m)。
溢流槽宽度计算值约为0. 10 m,而原洗胶罐 溢流出口宽度为0.25 m。因此需进行如下改造: 将部分出口堵死,溢流槽内部相应加入隔板,调控 溢流槽宽度为0. 10 m,以便得到较好的溢流效 果,确保溢流槽胶粒水溢流畅通,使洗涤完的胶粒 及时排出洗涤罐⑵，既避免溢流槽“挂胶”现象, 又能使洗涤罐出来的胶粒在振动脱水筛上充分脱 水再进入挤压脱水干燥一体机，有效避免了挤压 脱水干燥一体机脱水效果差易返料堵胶的问题2.2细胶粒水罐的影响因素及优化措施
2.2.1影响因素
细胶粒水罐溢流线在后处理开工过程中，由 于细胶粒水罐上层胶粒过多，溢流线(DN 25 mm) 经常发生堵塞，导致细胶粒水罐经常冒罐试 验人员在周围操作时，有较大烫伤的风险，同时增 加了劳动强度
2.2.2优化措施
细胶粒水罐溢流线为DN 25 mm圆管，切割 原有DN 25 mm圆管,替换为DN 100 mm管线经过对细胶粒水罐溢流线工艺管线优化,细胶粒 水罐捞胶次数降低到0次，减少了物耗，提高了试 验效率,降低了劳动强度,消除了安全隐患,保证 了后处理单元长周期稳定运行改造后效果见表1
表1优化前后的捞胶频率统计
橡胶牌号
优化前
优化后
SSBR - 1
SSBR - 2
SSBR-3
SSBR-4
SSBR - 1
SSBR-2
SSBR-3
SSBR-4
捞胶次数
35
29
28
31
0
0
0
0
2.3挤压脱水干燥一体机的影响因素及改进措 施
2.
3.1工作原理
挤压脱水干燥一体机的主机部分由进料斗筒体螺杆模板 出料筒切粒装置等组成含水 胶料进入筒体后，在螺杆推动下向模头方向移动, 受挤压由脱水底筛排出大部分水胶料进入直筒 体后，在夹套蒸汽加热螺杆及机身挤压摩擦生热 的双重作用下，温度不断上升,由于模板开孔远小 于模头断面面积，因此受挤压的胶料压力不断上 升至模头处温度可上升至140 - 145 (,压力达
到1.6 ~3.9 MPao在此条件下，胶料中所含水分 仍呈液相存在于胶料中当胶料行至模头处，从 模板小孔被挤出时,压力骤然下降至常压,胶料中 的水分发生闪蒸膨胀而脱除胶料变成松散长条 状，由模头处的切刀切成一定大小的胶粒其含 水量质量分数降至3%以下，温度降至120 (以 下完成合成橡胶的干燥及造粒过程
挤压脱水干燥一体机的介质为含水的湿胶粒 和极少量的溶剂油，最高操作温度为145 ( 操作 压力1.6 ~ 3.9 MPa,进口胶粒含水率不小于 50% ,模孔出口胶料含水率在2% ~3%
2021,49(4) 靳昕东，等.橡胶中试装置后处理单元的优化•265 •
2.3.2影响因素
(1) 温度温度较低会造成成品胶挥发分不
合格;温度较高会产生塑化胶,使胶粒弹性大大降
低，甚至可能会造成挤压干燥一体机出口着火事
故由于在脱水干燥过程中会造成胶粒门尼黏度
升高现象⑶,所以更要控制好脱水干燥温度，否
则导致成品胶门尼黏度偏高
(2) 模头压力挤压干燥一体机对橡胶的干
燥主要是利用机械摩擦产生的高温高压的胶在
出模孔时的闪蒸作用将橡胶中的水分闪蒸掉模
压低，则闪蒸效果不佳,需要消耗更多的低压蒸
汽,否则会造成挥发分不合格;模压高，则会引起
塑化着火
(3) 螺杆转速该转速大小决定了胶料在挤
出机中的停留时间同时，剪切力作用不同，也会
给凝胶含量带来较大影响如果转速过快，还可
能造成胶料降解门尼黏度下降
2. 3. 3改进措施
(1)原设计筒体只有低压蒸汽加热功能，缺
少冷却降温系统;改造后增加筒体循环水系统后，
可以在开工时，加热和冷却灵活切换，对其进行温
度有效调节控制改造后的挤压干燥一体机冷却
系统如图2所示，新增部分用红色表示
循环水进水
挤压膨胀下煤・-体机废水
低圧蒸汽
废气至风机.
图2改造后的挤压干燥一体机冷却系统示意
£22*循際籍計緡
(2) 由于试验时主电机工作频率较低，使其
产能向下调整的空间有限因此 决定更换电机
或通过调节减速机减速比的方式进行改进通过
与厂家技术人员研讨，措施如下：为降低优化成
本,仅将原减速箱速比由8变更为16
(3) 挤压脱水干燥一体机运行参数的优化
挤压脱水干燥一体机共试车4次，其前2次试车
后胶粒均有塑化迹象第1次试车挤压脱水干燥
一体机的参数具体情况如表2所示
结合表2,分析认为此次塑化的主要原因如
下模板开孔率过小模压过高调整后的第
2次试车挤压脱水干燥一体机参数如表3所示
表2第1次试车运行参数(2018 -04 -06)
参数运行数值
主电机工作频率/Hz 20 〜35
螺杆转速/(r •min-') 38 〜68
模板孔数/个10
喷嘴孔径/mm 3
模板开孔率,％ 0.53
模压/MPa 3.5
模头温度/( 155
表3第2次试车运行参数(2018^-04 -07)
参数运行数值
主电机工作频率/Hz 20 〜35
螺杆转速/(r •min-') 38 〜68
模板孔数/个12
喷嘴孔径/mm 4
模板开孔率,％ 1. 13
模压/MPa 2.2
模头温度/( 148
通过调整开孔率和孔径大小，在第2次试车
过程中情况有所好转，但模压仍然偏高，无法满足
长期生产(在运行54 min后仍然出现塑化现象)
现场继续调整开孔率及孔径大小，参数如表4所
示
表4第3次试车运行参数(2018^-04 -08)
参数运行数值
主电机工作频率/Hz 35 〜50
螺杆转速/(r •min-') 66 〜94
模板孔数/个11
喷嘴孔径/mm 5
模板开孔率,％ 1.63
模压/MPa 1.6
模头温度/( 143
在第3次调整后的挤压脱水干燥一体机运行
参数下，连续运行124 min,没有出现塑化现象，且
挤压脱水干燥一体机运行平稳
总结3次挤压脱水干燥一体机运行参数及结
果，进一步调整后的参数如表5所示
在第4次调整后的挤压脱水干燥一体机运行
参数下，连续运行500 min,挤压脱水干燥一体机
运行平稳，设备未出现故障，电机未出现跳停现
象，胶料未塑化，产品挥发分和门尼黏度均在指标
齐鲁石油化工
QILUPETROCHEMICAL TECHNOLOGY
2021,49(4)
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范围内
表5第4次试车运行参数(2018 -04 - 10)
参数
运行数值
主电机工作频率/Hz
35 〜45
螺杆转 $ (a •mio-1)
70 〜80
模板孔数/个
14
喷嘴孔径/ mm
5
模板开孔率,3
1.95
模压/MPa
1.65
模头温度/(
140
3优化后的效果
后处理单元技术改进后,于2018年4月20 日试运正常洗胶系统干燥系统运行良好，轴承 温度和振动等机械参数都在正常范围内至今已间歇运行2a,从未发生故障，并开发出灰分挥 发分含量合格的SSBR新产品，为中国石油独山
子石化分公司提供技术支持
橡胶中试装置后处理单元技术改进后减小 了成品胶的质量波动，确保了成品胶的灰分和挥 发分含量的合格既消除了试验过程中的安全隐 患又提高了后处理单元工艺运行的稳定性，同时 减少了后处理单元工序非计划停车次数降低了 能耗物耗损失，后处理单元达到了长周期运行的 目的
参考文献
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王毅.稀土异戊橡胶凝聚技术研究[D],上海:华 东理工大学,2013.
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王彤.10万吨/年丁苯橡胶装置物耗高的原因分析 及解决办法[D].兰州：兰州大学,2014.
[3]
于进军，李立新，黄建.顺丁橡胶生产过程“门尼升 值”的原因研究[J].石化技术,2002,9(4) :231 - 233.
OPTIMIZATION ON POST - TREATMENT UNIT
OF RUBBER PILOT PLANT
Jin Xindong1，2, Lv Xiaolong1，2, Xu Zhongxiang1，2, Chen Jing1，2, Li Wei1，2
(1. Research Institute " Dushanzi Petrochemical Branch Co. , Dushanzi Xinjiang 833699;
2. Rubbec &amp;amp; Plashes Material Laboratorc of Xinjiang, Dushanzt Xinjiang 833699)
Abstract: Through technical improvement of the equipment and facilities in the post - treatmenr unit of the rubber pilot plant, exploration and optimization of tie procest parameters, better operating conditions were obtained and the produce quality was improved. Not only the la- bo intensity was seduced, but also stabie opeation of the newpooduci development poocest in tie post - i-eatment unit was ensuoed.
Key wordt: post - treatment unit ； infuencing factors ； extrusion dehydration and drying in- tegTated machine ； optimization
......................................................................................................................................
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