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橡膠中試裝置后處理單元的優化

文檔作者：靳昕東1,2,呂曉龍許忠祥1,2,陳嬪1,2,李維1,2 文檔來源： 1.中國石油獨山子石化分公司研究院 2新疆橡塑材料實驗室		更新日期： 2026年08月07日	點擊數：
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齊魯石油化工,2021,49(4) ：263 -266
研究與開發 QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
橡膠中試裝置后處理單元的優化
靳昕東1,2,呂曉龍許忠祥1,2,陳嬪1,2,李維1,2
(1.中國石油獨山子石化分公司研究院，新疆獨山子8336992新疆橡塑材料實驗室，新疆獨山子833699)
摘要通過對橡膠中試裝置后處理單元的設備設施進行技術改進和工藝參數的探索與優化，得到了較好的運行
條件，而且提高了產品質量不僅降低了勞動強度，也確保了后處理單元新產品開發過程的穩定運行
關鍵詞:后處理單元;影響因素;擠壓脫水干燥一體機；優化
中圖分類號:TQ333. 1 文獻標識碼：B 文章編號：1009 -9859(2021)04 -0263 -04
1概述
橡膠中試裝置后處理單元簡稱后處理單
元，作為中試裝置重要的試驗單元，由洗膠干
燥壓塊成型等系統組成其具體作用是將汽提
單元輸送的水膠粒經過洗滌干燥自動稱重壓
塊成5 kg的試驗樣品
后處理單元由洗膠罐振動脫水篩擠壓脫水
干燥一體機干燥箱振動輸送機及壓塊機組成，
如圖1所示來自汽提單元輸送的膠粒水進入洗
膠罐中，再輸送至振動脫水篩，溫度90 - 100 (
洗膠罐與汽提釜之間有1條返回線可以減少膠粒
水沉淀，避免輸送管線堵塞振動脫水篩出口膠
粒進入擠壓脫水干燥一體機的進料口擠壓脫水
干燥一體機是降低橡膠揮發分的關鍵設備之一
經過擠壓脫水干燥一體機擠壓膨化脫水干燥的
物料進入干燥箱，干燥后的膠粒最后進入壓塊機
壓塊成型
該后處理單元于2018年3月進行試車開
工初期，后處理單元出現了洗膠系統攪拌效果不
佳溢流槽堵塞 細膠粒水罐滿罐以及擠壓干
燥一體機運行膠料時常塑化著火,嚴重時甚至造
成整個橡膠中試裝置停車這些問題在很大程度
上影響了后處理單元的穩定運行,不僅增加了工
人的勞動強度，同時造成了大量試驗物料的浪費,
嚴重影響了企業的經濟效益通過多次摸索，總
結經驗并對后處理單元進行優化改造后解決
了影響后處理試驗運行的瓶頸,提高了試驗效率,
降低了物耗,確保了后處理單元新產品開發過程
的穩定運行
1—后處理熱水泵;2—洗膠罐;3—細膠粒水罐；
4—振動脫水篩；5—擠壓脫水干燥一體機；6—
干燥篩；7—振動輸送機；8—壓塊機
圖1后處理單元工藝流程示意
2影響后處理單元穩定運行的原因分析及技術
優化
2.1洗膠罐的影響因素及優化措施
2.1.1影響因素
由于汽提單元送來的膠粒水中含有分散劑
汽提劑等需要用脫鹽水進行洗滌洗滌除去膠粒
中過多的鈣鎂 鈉離子，從而降低成品膠的灰分
含量如果洗滌效果不佳，可能導致擠壓脫水干燥
一體機吃料異常設備運行時打滑 干燥效果
不佳，還會導致成品膠的灰分含量不合格所以要
保證洗膠罐的洗滌效果
2.1.2優化措施
(1)洗膠罐正常運行后，由于原來的下層渦
收稿日期:2021 -07 -02；修回日期:2021 -11 -04
作者簡介:靳昕東(1989—),男，助理工程師2012年畢業
于華東理工大學化學工程與工藝專業,現在中國石油獨山子
石化公司研究院從事合成橡膠中試研究工作電話:0992 -
3652292 ； E - mail: yjy_jxd@ petrochina. com. cn。
齊魯石油化工
QILUPETROCHEMICAL TECHNOLOGY
2021,49(4)
?264 ?
輪槳葉存在軸向推動力不足導致其上層膠粒較 多并聚集下層膠粒較少而攪拌效果不佳故膠粒 水中的鈣鎂 鈉等離子洗滌不徹底另外如果攪 拌不徹底，還可能產生坨膠現象故將原來的下 層渦輪槳葉更換為軸流型槳葉，有效地增加下層 攪拌的推動力以及攪拌的軸向推動力，使洗膠罐 內流動相沿軸往下的速度足以克服膠粒上浮的速 度，使膠粒基本在洗膠罐內全循環形成良好的流 型⑴，增加膠粒在洗膠罐中的停留時間，減少膠 粒短路逃跑 的機會改造后整體循環流動良 好，液面無膠粒聚集
(2)
洗膠罐折流板采用固定方式，角度無法 調整,且折流板部分安裝在洗膠罐液面以上,對膠 粒水有阻擋作用,使進入擠壓脫水干燥一體機的 膠粒水流量不均勻,造成擠壓脫水干燥一體機堵 塞頻繁，擠壓脫水效果差將原折流板切割下，重 新焊接較軸,使之可進行角度調整,通過有效核實 計算,角度調整在內傾罐壁45。時,擋板上端比液 面略低，有利于利用打旋作用，使比水輕的膠粒形 成良好的懸浮，同時因具有增強徑向流和軸向流 功能使其膠粒水進入溢流槽的膠粒流量均勻
(3)
洗膠罐溢流出口槽寬度過寬，導致溢流 水層高度過低，容易造成振動脫水篩堵塞，無法控 制洗膠罐出膠量按照設計產量，溢流水膠量m = 820 k'h、水膠粒密度p =900 k'n?、水膠粒溢 流層厚度(根據現場實際確定)h =0.025 m 水膠
粒流速6 =0. 1 6s =360 mh。因此，洗膠罐出口 溢流槽寬度 L = ( m/p)/(6 x h) = (820/900)/ (360 x0.025) ~0. 10(m)。
溢流槽寬度計算值約為0. 10 m,而原洗膠罐 溢流出口寬度為0.25 m。因此需進行如下改造: 將部分出口堵死,溢流槽內部相應加入隔板,調控 溢流槽寬度為0. 10 m,以便得到較好的溢流效 果,確保溢流槽膠粒水溢流暢通,使洗滌完的膠粒 及時排出洗滌罐⑵，既避免溢流槽“掛膠”現象, 又能使洗滌罐出來的膠粒在振動脫水篩上充分脫 水再進入擠壓脫水干燥一體機，有效避免了擠壓 脫水干燥一體機脫水效果差易返料堵膠的問題2.2細膠粒水罐的影響因素及優化措施
2.2.1影響因素
細膠粒水罐溢流線在后處理開工過程中，由 于細膠粒水罐上層膠粒過多，溢流線(DN 25 mm) 經常發生堵塞，導致細膠粒水罐經常冒罐試 驗人員在周圍操作時，有較大燙傷的風險，同時增 加了勞動強度
2.2.2優化措施
細膠粒水罐溢流線為DN 25 mm圓管，切割 原有DN 25 mm圓管,替換為DN 100 mm管線經過對細膠粒水罐溢流線工藝管線優化,細膠粒 水罐撈膠次數降低到0次，減少了物耗，提高了試 驗效率,降低了勞動強度,消除了安全隱患,保證 了后處理單元長周期穩定運行改造后效果見表1
表1優化前后的撈膠頻率統計
橡膠牌號
優化前
優化后
SSBR - 1
SSBR - 2
SSBR-3
SSBR-4
SSBR - 1
SSBR-2
SSBR-3
SSBR-4
撈膠次數
35
29
28
31
0
0
0
0
2.3擠壓脫水干燥一體機的影響因素及改進措 施
2.
3.1工作原理
擠壓脫水干燥一體機的主機部分由進料斗筒體螺桿模板 出料筒切粒裝置等組成含水 膠料進入筒體后，在螺桿推動下向模頭方向移動, 受擠壓由脫水底篩排出大部分水膠料進入直筒 體后，在夾套蒸汽加熱螺桿及機身擠壓摩擦生熱 的雙重作用下，溫度不斷上升,由于模板開孔遠小 于模頭斷面面積，因此受擠壓的膠料壓力不斷上 升至模頭處溫度可上升至140 - 145 (,壓力達
到1.6 ~3.9 MPao在此條件下，膠料中所含水分 仍呈液相存在于膠料中當膠料行至模頭處，從 模板小孔被擠出時,壓力驟然下降至常壓,膠料中 的水分發生閃蒸膨脹而脫除膠料變成松散長條 狀，由模頭處的切刀切成一定大小的膠粒其含 水量質量分數降至3%以下，溫度降至120 (以 下完成合成橡膠的干燥及造粒過程
擠壓脫水干燥一體機的介質為含水的濕膠粒 和極少量的溶劑油，最高操作溫度為145 ( 操作 壓力1.6 ~ 3.9 MPa,進口膠粒含水率不小于 50% ,模孔出口膠料含水率在2% ~3%
2021,49(4) 靳昕東，等.橡膠中試裝置后處理單元的優化?265 ?
2.3.2影響因素
(1) 溫度溫度較低會造成成品膠揮發分不
合格;溫度較高會產生塑化膠,使膠粒彈性大大降
低，甚至可能會造成擠壓干燥一體機出口著火事
故由于在脫水干燥過程中會造成膠粒門尼黏度
升高現象⑶,所以更要控制好脫水干燥溫度，否
則導致成品膠門尼黏度偏高
(2) 模頭壓力擠壓干燥一體機對橡膠的干
燥主要是利用機械摩擦產生的高溫高壓的膠在
出模孔時的閃蒸作用將橡膠中的水分閃蒸掉模
壓低，則閃蒸效果不佳,需要消耗更多的低壓蒸
汽,否則會造成揮發分不合格;模壓高，則會引起
塑化著火
(3) 螺桿轉速該轉速大小決定了膠料在擠
出機中的停留時間同時，剪切力作用不同，也會
給凝膠含量帶來較大影響如果轉速過快，還可
能造成膠料降解門尼黏度下降
2. 3. 3改進措施
(1)原設計筒體只有低壓蒸汽加熱功能，缺
少冷卻降溫系統;改造后增加筒體循環水系統后，
可以在開工時，加熱和冷卻靈活切換，對其進行溫
度有效調節控制改造后的擠壓干燥一體機冷卻
系統如圖2所示，新增部分用紅色表示
循環水進水
擠壓膨脹下煤?-體機廢水
低圧蒸汽
廢氣至風機.
圖2改造后的擠壓干燥一體機冷卻系統示意
£22*循際籍計緡
(2) 由于試驗時主電機工作頻率較低，使其
產能向下調整的空間有限因此 決定更換電機
或通過調節減速機減速比的方式進行改進通過
與廠家技術人員研討，措施如下：為降低優化成
本,僅將原減速箱速比由8變更為16
(3) 擠壓脫水干燥一體機運行參數的優化
擠壓脫水干燥一體機共試車4次，其前2次試車
后膠粒均有塑化跡象第1次試車擠壓脫水干燥
一體機的參數具體情況如表2所示
結合表2,分析認為此次塑化的主要原因如
下模板開孔率過小模壓過高調整后的第
2次試車擠壓脫水干燥一體機參數如表3所示
表2第1次試車運行參數(2018 -04 -06)
參數運行數值
主電機工作頻率/Hz 20 ?35
螺桿轉速/(r ?min-') 38 ?68
模板孔數/個10
噴嘴孔徑/mm 3
模板開孔率,％ 0.53
模壓/MPa 3.5
模頭溫度/( 155
表3第2次試車運行參數(2018^-04 -07)
參數運行數值
主電機工作頻率/Hz 20 ?35
螺桿轉速/(r ?min-') 38 ?68
模板孔數/個12
噴嘴孔徑/mm 4
模板開孔率,％ 1. 13
模壓/MPa 2.2
模頭溫度/( 148
通過調整開孔率和孔徑大小，在第2次試車
過程中情況有所好轉，但模壓仍然偏高，無法滿足
長期生產(在運行54 min后仍然出現塑化現象)
現場繼續調整開孔率及孔徑大小，參數如表4所
示
表4第3次試車運行參數(2018^-04 -08)
參數運行數值
主電機工作頻率/Hz 35 ?50
螺桿轉速/(r ?min-') 66 ?94
模板孔數/個11
噴嘴孔徑/mm 5
模板開孔率,％ 1.63
模壓/MPa 1.6
模頭溫度/( 143
在第3次調整后的擠壓脫水干燥一體機運行
參數下，連續運行124 min,沒有出現塑化現象，且
擠壓脫水干燥一體機運行平穩
總結3次擠壓脫水干燥一體機運行參數及結
果，進一步調整后的參數如表5所示
在第4次調整后的擠壓脫水干燥一體機運行
參數下，連續運行500 min,擠壓脫水干燥一體機
運行平穩，設備未出現故障，電機未出現跳停現
象，膠料未塑化，產品揮發分和門尼黏度均在指標
齊魯石油化工
QILUPETROCHEMICAL TECHNOLOGY
2021,49(4)
?266 -
范圍內
表5第4次試車運行參數(2018 -04 - 10)
參數
運行數值
主電機工作頻率/Hz
35 ?45
螺桿轉 $ (a ?mio-1)
70 ?80
模板孔數/個
14
噴嘴孔徑/ mm
5
模板開孔率,3
1.95
模壓/MPa
1.65
模頭溫度/(
140
3優化后的效果
后處理單元技術改進后,于2018年4月20 日試運正常洗膠系統干燥系統運行良好，軸承 溫度和振動等機械參數都在正常范圍內至今已間歇運行2a,從未發生故障，并開發出灰分揮 發分含量合格的SSBR新產品，為中國石油獨山
子石化分公司提供技術支持
橡膠中試裝置后處理單元技術改進后減小 了成品膠的質量波動，確保了成品膠的灰分和揮 發分含量的合格既消除了試驗過程中的安全隱 患又提高了后處理單元工藝運行的穩定性，同時 減少了后處理單元工序非計劃停車次數降低了 能耗物耗損失，后處理單元達到了長周期運行的 目的
參考文獻
[1]
王毅.稀土異戊橡膠凝聚技術研究[D],上海:華 東理工大學,2013.
[2]
王彤.10萬噸/年丁苯橡膠裝置物耗高的原因分析 及解決辦法[D].蘭州：蘭州大學,2014.
[3]
于進軍，李立新，黃建.順丁橡膠生產過程“門尼升 值”的原因研究[J].石化技術,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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