吉林石化千吨级异戊橡胶千小时长周期稳定试验成功
[中国石油新闻中心2013-07-23]7月12日，吉林石化千吨级异戊橡胶中试现场再传捷报，1000小时长周期稳定试验圆满成功，生产出批量合格的中试产品，各项性能指标达到国际同类产品先进水平。
“异戊橡胶生产技术开发”是国家科技部科技支撑项目和中国石油炼油化工新技术重大工业化试验项目。该项目以开发异戊橡胶成套工艺技术为目标，为异戊橡胶产业化提供技术支撑。
在国家科技部和集团公司科技管理部的大力支持下，吉林石化相继建成20吨/年异戊橡胶模试和千吨级异戊橡胶中试装置。依托模试、中试研发平台，吉林石化全面系统地开展了稀土异戊橡胶工艺和工程放大技术研究，在催化剂放大制备、聚合和凝聚工艺控制、聚合釜和凝聚釜等关键设备放大设计以及单体和溶剂回收分离等关键技术上取得突破，有效解决了聚合传质传热、高黏度胶液输送、凝聚胶粒的分散以及回收单体和溶剂的杂质分离等技术难题，成功开发了具有自主知识产权的4万吨/年稀土异戊橡胶生产装置工艺包。该项目于2012年通过了国家科技部和集团公司科技管理部组织的项目验收。
有关专家指出，我国异戊橡胶长期没有形成产业化主要有三个原因：一是生产流程长、技术复杂；二是原料异戊二烯需要乙烯规模化和碳五分离技术相匹配；三是上下游企业要相互协作，异戊橡胶产品要被下游企业接受和认可。当前，中国石油乙烯规模已经达到年产1330万吨，经过几年的不懈努力和快速发展，技术整合能力和产业、资源整合能力已大幅提高，综合实力显著增强，加上吉林石化研究院异戊橡胶产品已经得到轮胎生产厂家和权威检测部门的认可，技术优势转化为产业优势前景可期。
项目负责人杨金胜介绍，1000小时稳定运行试验重点考察了回收单体及溶剂循环套用杂质累计及聚合效果、聚合传质传热、高黏胶液输送和系统挂胶等情况，获得了相关试验数据。试验过程中，设备运行平稳，工艺控制稳定，开展了催化剂国产化和精制单元工艺优化试验研究，固化了操作条件。同时，补充和完善工艺包数据，优化工艺，降低稀土异戊橡胶生产能耗和物耗，并优化过程控制，积累了生产操作经验。
“千吨级异戊橡胶装置采用了一系列关键技术，如催化剂体系采用了新型均相稀土催化剂的放大技术；聚合工艺采用了溶液聚合技术和多釜串联的复合搅拌聚合釜放大技术；凝聚工艺采用了自主开发的湿法凝聚技术和独特的凝聚釜设计技术。在异戊橡胶项目研究过程中，吉林石化研究院获得国家专利授权8项，形成了自有的成套异戊橡胶专利技术群，核心技术居国内领先水平。”吉林石化研究院院长王勋章说。
目前，项目组科技人员正在进行1000小时开车试验总结，下一步将依据此次长周期开车获得的试验数据，进一步优化4万吨/年稀土异戊橡胶生产装置工艺包设计，为4万吨/年稀土异戊橡胶生产装置设计和生产提供可靠的技术支持。
相关链接
天然橡胶是轮胎制造的重要原料。目前，中国已经成为世界第一大天然橡胶消费和进口国，且天然橡胶的自给率不足1/3，急需有替代产品推向市场。顺式异戊橡胶因其结构和性能与天然橡胶相似，又被称为“合成天然橡胶”，是天然橡胶理想的替代品。因此，目前顺式异戊橡胶成为我国异戊橡胶技术的主战场。
异戊橡胶分为顺式和反式，在分子结构上，甲基在烯烃双键同侧的即为顺式，两侧的即为反式。催化体系是合成橡胶的关键技术，世界上顺式异戊橡胶的生产按其催化体系基本分为三大系列：即锂系、钛系、稀土系。
稀土异戊橡胶：为提高稀土资源利用水平，国内科研单位开展了广泛研究，形成了许多具有独特优势的成果。20世纪50年代Ziegler-Natta催化剂的问世，揭开了高分子定向聚合科学的新篇章。稀土定向聚合催化剂的发展，使我国高分子化学及高分子合成材料科学跨进了一个充满活力的繁荣时期。
稀土催化合成异戊橡胶具有活性高、用量低、催化剂配制和使用较为简便、产品质量较均匀等突出优点。随着我国科技创新力度的不断加大，稀土催化体系异戊橡胶的顺式含量不断提高，可以达到98%以上。顺式结构含量的增大，使聚合物与天然橡胶有更接近的性能，且质量稳定性、易加工性、成本控制、产品性能的优势更加突出，使异戊橡胶有了广阔发展空间。
延伸阅读
◆异戊橡胶在美国、俄罗斯、日本等国已实现工业化。1954年，美国Goodyear公司用Ziegler催化剂合成了顺式1,4构型达98％的钛系异戊橡胶；1960年，美国ShellChemical公司首先建立了金属锂为催化剂的异戊橡胶生产装置，1962年又改用丁基锂为引发剂生产异戊橡胶；1963年美国Goodyear公司用铝-钛催化剂生产异戊橡胶也实现了工业化。
目前，世界有5个国家共8套装置生产异戊橡胶，年生产能力61.1万吨，占世界通用合成橡胶（含复合胶）总生产能力的4.4%。其中，俄罗斯异戊橡胶生产能力居世界首位，每年生产能力为43万吨，约占世界总生产能力的68.9%。美国和日本异戊橡胶生产能力分别位居世界第二和第三，为9万吨和7.6万吨，占世界总生产能力的14.4%和12.2%。
◆我国从20世纪60年代开始开发异戊橡胶，吉林石化与中科院长春应化所合作，1975年完成了采用自主研制的稀土催化剂合成异戊橡胶的中试试验。近年来，随着在合成技术和提高橡胶性能上取得的进展和国内乙烯装置不断的改建和扩建，碳五馏分不断富集。2007年开始，我国异戊橡胶自主生产技术研究上再次发力，经过技术人员潜心攻关，从而结束了中国不能工业化生产异戊橡胶的历史，填补了我国在这一技术领域的空白。
专家解读
我国异戊橡胶技术将加速发展
李正（吉林石化研究院副院长、教授级高级工程师）
异戊橡胶的发展，主要取决于单体异戊二烯的成本和产品功能化研究，最终则归结于天然橡胶的价格。异戊橡胶工业化生产始于20世纪60年代，受原料供应、市场需求及经济形势等诸多因素的综合影响，世界异戊橡胶产能变化较大。如由于20世纪70年代初的石油危机，一些以合成异戊二烯为原料的异戊橡胶装置因成本高、能耗大被迫关闭或拆除，使日本和美国等以乙烯装置副产异戊二烯为原料的装置一直处于停产状态。
与天然橡胶相比，异戊橡胶在生胶强度、黏着性、加工性能以及硫化胶的抗撕裂强度、耐疲劳性等方面还不具有优势，两者的差别主要在于异戊橡胶的顺式-1,4结构含量（天然橡胶高＞98%），结晶性能低于天然橡胶等。但异戊橡胶也有自身的优势，如异戊橡胶具有质量均一、纯度高、塑炼时间短、混炼加工简便、颜色浅、膨胀和收缩小、流动性好的优点。随着生产技术的提高和功能化研究的深入，异戊橡胶的优势会更加明显。
中国石油将碳五分离和综合利用列为中长期重点发展规划，将吉林石化公司和兰州石化公司定位为中国石油碳四和碳五资源集聚加工基地，并计划十二五期间在吉林石化公司建设4万吨/年异戊橡胶生产装置。届时，吉林石化将形成产研一体化的新格局，加上旺盛的国内需求，将有力推动我国异戊橡胶生产和技术的加速发展，大大缓解我国天然橡胶需求压力。