[發明專利]丁苯橡膠反應轉化率的在線連續檢測裝置及其計算方法

有效

• 申請號: 201010192854.6
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN101936866A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 徐文艷;王豪
• 申請（專利權）人: 上海師范大學;上海交通大學
• 主分類號: G01N9/36
• 分類號: G01N9/36;G01N9/26
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 張美娟

技術領域

本發明涉及丁苯橡膠反應轉化率的在線連續檢測裝置，以及這種檢測裝置的計算方法。屬于橡膠過程工業的參數檢測領域。

背景技術

丁苯橡膠是橡膠工業的骨干產品，它是合成橡膠第一大品種，綜合性能良好，多數場合下可代替天然橡膠使用，主要用于輪胎工業、汽車部件、膠管、膠帶、膠鞋、電線電纜及其它橡膠制品。

丁苯橡膠是以丁二烯和苯乙烯單體為原料，采用岐化松香酸鉀皂和脂肪酸皂為乳化劑，加入激發劑、活化劑及調節劑進行低溫連續乳液聚合反應，控制反應轉化率和膠漿門尼，當轉化率達到規定的要求時，加入終止劑終止聚合反應^[1，2]。丁苯橡膠反應轉化率表示反應單體轉化為高分子的百分比，它是丁苯橡膠生產過程的關鍵質量指標，該指標控制的好壞直接決定了產品質量。丁苯橡膠聚合反應過程中必須對反應轉化率進行監視和控制，如果轉化率低于規定的下限值，則聚合反應進行得不夠充分，影響產品產量和質量，同時加重后續設備的分離負荷；反之，如果轉化率高于規定的上限值，則反應生成物的黏度變得很大，造成輸送困難，某些情況下，轉化率太高還會引起“爆聚”隱患，對安全生產構成嚴重威脅^[3]。

目前，對于丁苯橡膠的反應轉化率，國內外還沒有通過價格相對低廉、易于維護的常規儀表(如溫度、流量、壓差等的檢測儀表)而實現的在線連續檢測系統可供使用，生產企業一般是每隔2-4小時取樣采用干物質法通過繁瑣的實驗室分析方法獲得其數據。所謂干物質法，即：取膠乳樣品，加入適量終止劑，加熱蒸發出未發生反應的單體及水，干燥至質量恒定，測定聚合物質量，根據膠乳中單體和聚合物的質量關系計算出單體的轉化率；也可以在取出的膠乳樣品中加入凝聚劑，將凝聚得到的聚合物烘干測定聚合物質量。可見干物質分析方法不僅工作量大，而且分析結果時間滯后太大，無法滿足對丁苯橡膠聚合反應過程進行實時監視和控制的要求。

因此，十分有必要開發簡單實用、穩定可靠的丁苯橡膠反應轉化率在線連續檢測系統。

[1]林孔勇，橡膠工業手冊，化學工業出版社，1993

[2]趙德仁，張慰盛，高聚物合成工藝學(第二版)，化學工業出版社，1997

[3]陸書來，張欣穎，東升魁，提高轉化率對乳聚丁苯橡膠性能的影響，合成橡膠工業，2006，29(3)：170～173.

發明內容

本發明的目的是為了提供一種丁苯橡膠反應轉化率的在線連續檢測裝置及其方法，以解決現有技術的上述問題。

本發明的目的可以通過如下技術方案來實現。

一種丁苯橡膠反應轉化率的在線連續檢測裝置，在丁苯橡膠裝置聚合反應釜出口物料管道上通過大小頭和膠漿原管道設置一段長1200mm至1600mm、直徑300mm至500mm的垂直測量管；大小頭的大頭端與垂直測量管密閉連通，大小頭的小頭端與膠漿原管道密閉連通；在垂直測量管上取兩個間距600mm至800mm的測壓點，兩測點上下各保留200mm至400mm垂直測量管段，測量點通過引壓管線與毛細管遠傳微差壓變送器連接，并利用此微差壓變送器測量膠漿流過上述兩個測壓點之間的垂直測量管的壓差；在兩測壓點中間的垂直測量管內中心處設置丁苯橡膠膠漿溫度測點一個，通過溫度變送器A測定膠漿溫度；在微差壓變送器附近位置設置環境溫度測點一個，通過溫度變送器B測定環境溫度。將通過上述方法測得的壓差、膠漿溫度、環境溫度共計三個信號數據傳輸至計算機系統進行計算。

所述的垂直測量管與連接法蘭之間的引壓管上各安裝一個閥門，以便于差壓變送器的調試維修。

所述的反應釜出口物料管道和垂直測量管道之間設置有閥門，以控制物料的流量。

丁苯橡膠反應轉化率的計算方法：

1)在測得上述三個信號的基礎上，由式(1)計算丁苯橡膠膠漿密度D：

D＝p+d₁T₁+d₂T₂????????(1)

其中，D：膠漿的密度信號；p：微差壓變送器的輸出信號；T₁：膠漿溫度信號，因膠漿溫度影響其密度，該信號用于膠漿密度的校正；T₂：環境溫度信號，因微差壓變送器毛細管填充液體積會由于環境溫度變化熱脹冷縮而引入測量壓差誤差，該信號用于測量壓差的校正；d₁、d₂：參數。

式(1)中，p、T₁、T₂三個信號采用常規測量儀表直接測量，d₁、d₂兩個參數可利用生產企業現場數據由最小二乘法回歸得到。