装置档案 CHE-07化工三部 密级:内部学习
CHE-07化工区 · 化工三部

顺丁橡胶

Cis-Polybutadiene Rubber (BR)
加工能力
15 万吨/年
操作弹性
60% ~ 110%
年开工时数
8000 小时
投产日期
—(规程未明示具体投产日)
顺丁橡胶
Exhibit 1 · 装置实景化工装置区,钢架+反应器+管道密布
15万吨/年
设计加工能力
8,000小时
年开工时数
3
主要产物
—(规程未明示具体投
投产日期
Executive Summary · 执行摘要
01 / 定位

定位要点

本厂丁二烯的下游转化与增值环节:把丁二烯抽提装置来的 1,3-丁二烯在正己烷溶剂中溶液聚合为顺丁橡胶,把附加值较低的碳四馏分转化为可外销的合成橡胶产品,装置设计年产 15 万吨、年运转 8000 小时、操作弹性 60%~110%,并设计有年产 4 万吨 BR-9073 充油橡胶的能力(两个产品产量不

SRC 规程 1.1
02 / 财务

财务要点

主要产品产量:BR-9000 11~15 万吨/年 + BR-9073 充油橡胶 4 万吨/年(工况二)。

SRC 规程 1.1 / 1.2.7
01

装置概况

Unit Profile
Key
Takeaway
本厂丁二烯的下游转化与增值环节:把丁二烯抽提装置来的 1,3-丁二烯在正己烷溶剂中溶液聚合为顺丁橡胶,把附加值较低的碳四馏分转化为可外销的合成橡胶产品,装置设计年产 15 万吨、年运转 8000 小时、操作弹性 60%~110%,并设计有年产 4 万吨 BR-9073 充油橡胶的能力(两个产品产量不叠加)。采用中国石油大庆石化公司转让的国产镍系催化剂溶液聚合成套技术(非引进技术,无专利许可费负担),主要产品牌号 BR-9000。生产组织上聚合为三条生产线、凝聚与后处理各为五条生产线,因此负荷调节和牌号切换具有较大柔性。需注意:本装置所需公用工程和辅助工程由四川石化炼化一体化工程统一配置,自身不配套公用工程,成本归集时按全厂统一口径分摊。
Table 1-1 · 装置基础参数
参数项数值 / 说明
设计规模150
装置规模万吨/年顺丁橡胶
负荷调节范围60% ~ 110%
年运行时数8000
原料1,3-丁二烯(来自丁二烯抽提装置)+ 正己烷(抽余油,溶剂)+ 环烷酸镍(主催化剂)+ 三异丁基铝(还原剂/烷基化)+ 三氟化硼乙醚络合物(提供氟配位体)+ 水(第四组分)
投产时间—(规程未明示具体投产日)
建设历程—(规程未明示开工日期)
设计/施工单位中国石油大庆石化公司转让成套技术 + HAZOP 分析由中国石油集团安全环保技术研究院承担(2010-05-31 至 2010-06-26)
专利技术• 中国石油大庆石化公司镍系催化剂溶液聚合工艺(国产化技术)
Shutdown Overhauls• 2020-11 5 万吨/年钕系顺丁橡胶改造(聚合 1 线 + 凝聚后处理 1 线改造为钕系生产线,新增钕系催化剂配制系统,山东维实工艺包 + 三维工程总包)
• 2020-12 废气系统安全设施改造(油气 VOC 监测 + 联锁)
• 2021-2023 顺丁橡胶脱阻聚剂塔安全隐患治理(C-4002/4007 塔顶在线氧含量 + V-4012 出口遥控切断阀)
• 2023 顺丁橡胶丁二烯系统风险隐患专项治理(P-5002 出口氮气吹扫线 + C-4001 TBC 流量计改造 + 氧含量联锁 + 聚合釜温度联锁)
• 2014-2023 完成 59 项技改技措项目(详见规程 1.4 章节)
主要组成• 催化剂及防老剂配制系统(铝镍陈化、稀硼单加、第四组分)
• 三釜连续聚合(三条聚合生产线)
• 双釜凝聚(五条凝聚生产线)
• 溶剂及丁二烯回收(脱阻聚剂塔 C-4007、脱丁二烯回收塔 C-4002、丁二烯脱水塔、碱洗塔 C-2101/2201、热泵 A-2101/2201)
• 后处理单元(五条生产线,包括挤压脱水机、膨胀干燥机、振动筛、提升机、包装码垛)
• 钕系橡胶生产线(2020-11 改造,聚合 1 线 + 凝聚后处理 1 线,5 万吨/年)
装置类型镍系催化剂溶液聚合(铝镍二元陈化+稀硼单加,预混釜+三釜连续聚合)
产品牌号• BR-9000:镍系顺丁橡胶主牌号(工况一 15 万吨/年)
• BR-9073:充油橡胶(工况二 4 万吨/年,从 11 万吨/年 BR-9000 产能中扣除)
操作工况• 工况一:三条聚合线均生产 BR-9000,年产 15 万吨
• 工况二:聚合 3 线生产 BR-9073(4 万吨/年),聚合 1/2 线生产 BR-9000(11 万吨/年)
副产品去向循环丁二烯 2.71 万吨/年 → 丁二烯装置回丁装置处理
资料来源:《顺丁橡胶操作规程》—(规程未明示编号) v—(规程未明示版本号)。
02

工艺原理

Process Principle
Key
Takeaway
镍系催化剂溶液聚合:1,3-丁二烯在正己烷溶剂中,以环烷酸镍(A 组分,主催化活性中心,定向作用)-三异丁基铝(B 组分,镍还原剂/烷基化剂)-三氟化硼乙醚络合物(C 组分,提供氟配位体)-水(D 组分,加强配位体电负性)四组分催化体系作用下,经预混釜(停留 12~18 min,28~32℃)+ 三釜连续聚合,得到顺 1,4 含量 ≥97% 的聚丁二烯橡胶。
详细说明
  • 镍系催化剂特点:顺 1,4 含量 ≥97%(钛/锂/钴系均不及),玻璃化温度低,压缩变形小,分子量易控制,分布较宽,加工性能好
  • 催化剂四组分:A 环烷酸镍(活性中心/定向作用)+ B 三异丁基铝(还原 Ni²⁺→Ni⁺/Ni⁰,并使镍烷基化)+ C 三氟化硼乙醚络合物 BF3·(C2H5)2O(提供氟配位体)+ D 水(加强配位体电负性)
  • 催化剂用量与生产能力的工艺匹配:环烷酸镍 2.5~4.5 g/L、三异丁基铝 3.0~5.5 g/L 抽余油溶液
  • 催化剂陈化工艺:铝镍二元陈化(陈化管)+ 稀硼单加(BF3·(C2H5)2O 与抽余油 1:500 稀溶液单独进聚合釜)+ 第四组分水
  • 陈化浓度要求:Ni 2.5~4.5 g/L,Al 3.0~5.5 g/L;Al/Ni=3~10 最佳(=4 时转化率最大);Al/B=0.3~0.5 制备门尼 43~47 的顺丁橡胶
  • 预混釜条件:停留 12~18 min,温度 28~32℃,丁二烯浓度 120~140 g/L;正常 Al/B=0.3 时转化率 10%;Al/B=0.45 时转化率 8%;温度 50℃ 时 Al/B=0.3 转化率 25%
  • 门尼粘度调节:Al/B 比值影响最显著;Ni 进料量一定时调节 Al/B 比是最有效方法
  • 活性中心形成:烷基铝将 Ni²⁺还原成 Ni⁺/Ni⁰ → 与丁二烯形成 π 络合物 → 与含氟烷基铝化物形成活性中心络合物 → 一定温度下表现聚合活性
  • 聚合反应动力学:与单体浓度呈一级动力学(-Ln(1-X)=K(t-t0));聚合温度与反应速度常数符合阿伦尼乌斯方程;反应速度与催化剂浓度成正比
  • 聚合条件适应性:聚合温度 18~50℃ 范围内反应速度随温度升高而加快
  • 镍系催化剂的优越性:顺 1,4 含量 >95%;催化剂性能稳定,活性高,用量少;单体转化率高;分子量分布宽有利于加工;凝胶含量少,支化度低
  • BR-9073 充油橡胶:在 BR-9000 基础胶液中加入填充油(环烷油)后处理得到
资料来源:规程工艺原理章节。
03

工艺流程

Process Flow
Key
Takeaway
丁二烯 + 抽余油 → 预混釜 → 三釜连续聚合(镍系催化剂)→ 双釜凝聚 → 挤压脱水 → 膨胀干燥 → 振动筛分 → 包装码垛 → BR-9000 顺丁橡胶;未反应丁二烯和溶剂经回收循环
Table 3-1 · 主流程链 · 16 道工序
工序
01丁二烯 + 抽余油
02预混釜(铝镍陈化液+稀硼+丁二烯+水混合,28~32℃,12~18 min)
03三釜连续聚合 R-4001/4002/4003(镍催化剂作用下溶液聚合)
04胶液
05碱洗塔 C-2101/2201(脱碱洗)
06双釜凝聚(汽提,未反应丁二烯和溶剂回收)
07脱阻聚剂塔 C-4007
08脱丁二烯回收塔 C-4002(丁二烯
09回收罐 V-4012
10返回抽提装置)
11挤压脱水机(水分控制 8~10%)
12膨胀干燥机(水分挥发分控制)
13振动筛
14提升机
15包装码垛
16BR-9000 顺丁橡胶粒料;副产:轻组分 120 t/年 + 重组分 1440 t/年 + 循环丁二烯 2.71 万吨/年 + 落地胶 33.1 t/年
资料来源:规程工艺流程章节。
侧线产品
  • 循环丁二烯 27097 t/年(返回抽提装置回丁装置处理)
  • 轻组分 120 t/年
  • 重组分 1440 t/年
  • 落地胶 33.1 t/年(落地不合格品)
04

投入产出物料

Material Balance
Key
Takeaway
3 项,前三大(BR-9000(工况一)、BR-9000(工况二)、BR-9073(工况二充油橡胶))合计占 100.0%(300 万吨/年),是排产与效益测算的主要抓手。
Exhibit 4-1 · 产品构成帕累托分析(按万吨/年)
Bar = 各项数值(按最大值归一) │ Line = 累计占比 %
项目数值(按最大值归一)万吨/年累计
BR-9000(工况一)15050.00
BR-9000(工况二)11086.67
BR-9073(工况二充油橡胶)40100.00
前三大项其他项累计占比 %
年运行时数8000
产品
名称万吨/年用途
BR-9000(工况一)150.0通用顺丁橡胶(轮胎、塑料改性)
BR-9000(工况二)110.0工况二部分产能
BR-9073(工况二充油橡胶)40.0充油橡胶(产品产量与 BR-9000 不叠加)
副产品
名称T(/a)万吨/年Kt Per Year case2主要去向说明
循环丁二烯270972.70972.7097丁二烯装置回丁装置规程 1.3.2 原文单位为 t/年(27097),此前 JSON 误记为 27.097 万吨/年,已按原文修正
重组分14400.1440.144副产品出厂规程 1.3.2 原文单位为 t/年(1440),此前误记为 1.44 万吨/年,已修正
轻组分1200.0120.012副产品出厂规程 1.3.2 原文单位为 t/年(120),此前误记为 0.12 万吨/年,已修正
落地胶33.10.003310.00331副产品出厂规程 1.3.2 原文单位为 t/年(33.1),此前误记为 0.0331 万吨/年,已修正
进料单耗说明原材料消耗、公用工程消耗及能耗指标详见《顺丁橡胶装置工艺卡片》(规程 1.2.7 引用工艺卡片)
副产品说明规程 1.3.2 副产品产量按工况一/工况二列出,四项副产品两工况数值相同。
资料来源:规程物料平衡章节。口径以规程原表为准,未做补全或估算。
05

公用工程与三剂

Utilities & Chemicals
说明规程 1.2.7 节注明:原材料消耗、动力消耗详见《顺丁橡胶装置工艺卡片》;本规程未给出具体数值
资料来源:规程公用工程消耗 / 三剂消耗章节。
06

装置能耗

Energy Consumption
说明规程未列出综合能耗数值,仅指引至《顺丁橡胶装置工艺卡片》
资料来源:规程能耗计算章节。计算标准见规程原文。
07

装置关联

Unit Interconnections
Key
Takeaway
上游 3 项,下游 5 项。上游断料即本装置降负荷或停工。

上游进料 · 3 项

丁二烯抽提装置
物料:1,3-丁二烯(≥99.5%) 输送方式:管线
抽余油(外购或 MTBE 装置)
物料:正己烷(溶剂) 输送方式:罐区
环烷酸镍/三异丁基铝/三氟化硼乙醚络合物(外购)
物料:四组分催化剂体系 输送方式:钢瓶/罐区
顺丁橡胶
化工三部

下游去向 · 5 项

丁二烯抽提装置(回丁装置)
物料:循环丁二烯 2.71 万吨/年 输送方式:管线
包装码垛出厂
物料:BR-9000 顺丁橡胶 11~15 万吨/年 + BR-9073 充油橡胶 4 万吨/年 输送方式:皮带/料仓
副产品出厂
物料:轻组分 120 t/年 + 重组分 1440 t/年 + 落地胶 33.1 t/年 输送方式:管线/槽车
废气处理系统
物料:装置工艺废气(废气处理系统含催化反应器) 输送方式:管线
化工火炬系统
物料:事故排放 输送方式:管线
装置内循环
  • 未反应丁二烯经回收塔 C-4002 顶部冷凝后送 V-4012 精丁罐 → 返回抽提装置回丁装置
  • 溶剂正己烷经凝聚双釜汽提后回收循环使用
  • 碱洗塔 C-2101/2201 循环碱液脱除胶液中的碱
  • 废气处理系统一开一备(C-3001/3002 增压风机)
  • 凝聚釜密封油 19 个独立供油子站(避免单一釜泄漏影响整个单元)
资料来源:规程上下游关联章节。
08

行业技术特点

Industry Position
规模等级国内大型顺丁橡胶装置(15 万吨/年,国产化技术)
装置类型镍系催化剂溶液聚合(铝镍二元陈化+稀硼单加)
设计单位技术转让方中国石油大庆石化公司;HAZOP 分析由中国石油集团安全环保技术研究院承担
技术许可方
  • 中国石油大庆石化公司镍系顺丁橡胶成套技术(国产化)
关键技术
  • 镍系催化剂:顺 1,4 含量 ≥97%(优于钛/锂/钴系),玻璃化温度低,压缩变形小,分子量分布宽
  • 四组分催化剂体系:A 环烷酸镍(活性中心/定向)+ B 三异丁基铝(还原+烷基化)+ C 三氟化硼乙醚络合物(提供氟配位体)+ D 水(加强电负性)
  • 铝镍二元陈化+稀硼单加工艺:初期活性高,催化剂利用率大,门尼控制容易,工艺简单
  • 陈化浓度:环烷酸镍 2.5~4.5 g/L + 三异丁基铝 3.0~5.5 g/L;Al/Ni=3~10(=4 最佳),Al/B=0.3~0.5
  • 预混釜(停留 12~18 min,28~32℃,丁二烯浓度 120~140 g/L):改善催化剂活性中心分布,提高活性
  • 三釜连续聚合 + 双釜凝聚 + 三条聚合线/五条凝聚/后处理线灵活切换
  • BR-9073 充油橡胶能力:聚合 3 线生产时年产 4 万吨(工况二)
  • 2020-11 改造为钕系顺丁橡胶生产线(聚合 1 线 + 凝聚后处理 1 线,5 万吨/年):山东维实工艺包 + 三维工程总包
  • 59 项技改技措完成(2014-2023):HAZOP 整改、丁二烯系统风险隐患治理、聚合釜温度联锁等
  • 凝聚釜密封油 19 个独立供油子站:避免单一釜密封油泄漏导致整个单元停车
  • 聚合釜内温度与搅拌电流、夹套冷却水进水阀联锁:搅拌电流低低+首釜底部温度高高联锁打开夹套盐水阀
历次检修
  • 2014-2023 共完成 59 项技改技措(详见规程 1.4 节)
  • 2017-10 纤维膜碱洗罐系统投用(减少油吸收系统腐蚀)
  • 2020-11 钕系顺丁橡胶 5 万吨/年改造(聚合 1 线 + 凝聚后处理 1 线)
  • 2020-12 废气系统安全设施改造(增设凝聚釜联锁 + 废气过滤器前后可燃气分析仪 15%LEL 联锁 + VOC 在线监测)
  • 2021 顺丁橡胶脱阻聚剂塔安全隐患治理(C-4002/4007 塔顶在线氧含量 + V-4012 出口遥控切断阀)
  • 2023 顺丁橡胶丁二烯系统风险隐患专项治理(P-5002 出口氮气吹扫线 + TBC 流量计改造 + 氧含量联锁 + 聚合釜温度联锁)
环保合规丁二烯系统严格防自聚:含 TBC 阻聚剂;在线氧含量监测;安全阀前加冲洗线;盲端管线尽量短;含丁二烯/己烷设备 40 台机泵全部实现 DCS 远程硬线停机
资料来源:规程装置概况 / 技术特点章节。
09

财务关注点

Financial Focus
加工能力
15万吨/年顺丁橡胶
SRC 规程 1.1.1
情景 1
BR-9000 15 万吨/年(三条聚合线均产 BR-9000)
SRC 规程 1.3.1 工况一
情景 2
BR-9000 11 万吨/年 + BR-9073 充油橡胶 4 万吨/年
SRC 规程 1.3.1 工况二
原料丁二烯
来自丁二烯抽提装置(37.43 t/h × 含 47.6% wt 1,3-丁二烯)
SRC 上游装置
原料己烷
抽余油作为溶剂循环使用
镍系催化剂
环烷酸镍 2.5~4.5 g/L(抽余油溶液)
SRC 规程 1.1.2.1.5
铝系催化剂
三异丁基铝 3.0~5.5 g/L(抽余油溶液)
SRC 规程 1.1.2.1.5
硼系催化剂
三氟化硼乙醚络合物:抽余油 1:500(体积比)稀溶液
SRC 规程 1.1.2.1.5
主要产品产量
BR-9000 11~15 万吨/年 + BR-9073 充油橡胶 4 万吨/年(工况二)
SRC 规程 1.3.1
副产品量
循环丁二烯 2.71 万吨/年 + 轻组分 120 t/年 + 重组分 1440 t/年 + 落地胶 33.1 t/年
SRC 规程 1.3.2
钕系橡胶助剂加入
5 万吨/年钕系顺丁橡胶(2020-11 改造后,聚合 1 线 + 凝聚后处理 1 线)
SRC 规程 1.4 第 41 项技改
行业对标
国内大型顺丁橡胶装置(15 万吨级,国产化镍系工艺)
Note · 核算口径提示
1. 数据边界:本页所有数据均摘自规程原文,未做估算、外推或行业平均值填补。 缺失字段标注为「待补充」。
2. 口径一致性:物料量为规程设计值 / 典型工况值,非实际核算数据, 用于学习与量级判断。
3. 检修与折旧:涉及大修周期的装置,费用计提须按实际周期平滑, 避免年度间大幅波动。