促進劑M作為天然橡膠的超速促進劑，兼有增塑劑的功效，是重要的一類橡膠助劑。目前我國促進劑M存在生產(chǎn)技術(shù)落后、廢水廢氣較多、環(huán)境污染嚴重等問題。業(yè)內(nèi)專家表示，在“十二五”期間，我國應(yīng)大力發(fā)展橡膠硫化促進劑M的清潔生產(chǎn)工藝，將污染消滅在合成路線里，力求實現(xiàn)廢水的零排放，為我國成為世界橡膠助劑生產(chǎn)大國和強國打下堅實基礎(chǔ)。
污染制約行業(yè)發(fā)展
濮陽蔚林化工股份有限公司總經(jīng)理王志強表示，目前促進劑M的廢水已經(jīng)成為制約橡膠助劑行業(yè)清潔化發(fā)展的瓶頸。據(jù)介紹，目前國內(nèi)生產(chǎn)促進劑M普遍采用苯胺法合成，酸堿法精制。王志強說，這種酸堿法生產(chǎn)工藝易操作，但會產(chǎn)生大量廢水，后續(xù)處理難度大、成本高，對環(huán)境也會造成一定的危害。目前1噸促進劑M可產(chǎn)生廢水20噸左右，而且在變化過程中通過鼓風(fēng)使得樹脂分子偶合，從溶液中析出，鼓風(fēng)過程會產(chǎn)生苯并噻唑等惡臭氣體，對環(huán)境造成污染。
專家表示，攻克要實現(xiàn)橡膠助劑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須研究真正意義上的清潔生產(chǎn)工藝，把污染消滅在合成路線里，實現(xiàn)廢水的零排放。行業(yè)應(yīng)以促進劑M的清潔工藝為起點，開發(fā)高品質(zhì)綠色助劑用于高速安全輪胎、汽車和動車橡膠配件為終點，建立一整套技術(shù)路線圖。
溶劑法引領(lǐng)清潔生產(chǎn)
為進一步減輕污染，提高產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率，國內(nèi)科研機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)借鑒國內(nèi)技術(shù)，對現(xiàn)有橡膠促進劑M生產(chǎn)工藝進行了一定的改進，并取得了一系列成果，但是也存在不小的問題。王志強介紹說，針對酸堿法工藝會產(chǎn)生大量廢水的問題，國內(nèi)研究人員開發(fā)出與國外相近的溶劑萃取精致工藝，西北民族學(xué)院以二硫化碳為萃取劑對粗品M的鈉鹽水溶液進行了萃取精制，產(chǎn)品能夠達到國際要求；目前天津科邁化工有限公司采用二硫化碳生產(chǎn)萃取生產(chǎn)促進劑M，質(zhì)量穩(wěn)定，但是由于二硫化碳易燃易爆，工業(yè)化安全性有待提高；國內(nèi)有部分企業(yè)選擇使用甲苯做溶劑，導(dǎo)致促進劑M純度較低，不能直接用于橡膠加工，且甲苯安全系數(shù)低，生產(chǎn)過程易燃易爆，易揮發(fā)會造成光化學(xué)煙霧和大氣污染。
王志強認為，從目前國內(nèi)外技術(shù)進展來看，酸堿法會產(chǎn)生大量的難以直接生化處理的廢水，不符合清潔生產(chǎn)的要求。溶劑法可以從根本上解決廢水問題，是今后的發(fā)展方向，尤其是環(huán)保、安全、高效的新型溶劑的開發(fā)將成為重中之重。促進劑M清潔工藝的關(guān)鍵是通過反應(yīng)動力學(xué)研究、催化體系的調(diào)整，提高反應(yīng)收率、降低三廢排放；開發(fā)溶劑法精制路線代替酸堿法，杜絕含鹽廢水的產(chǎn)生，提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等品指標(biāo)。
據(jù)介紹，環(huán)保、安全、高效的新型有機溶劑選擇是溶劑法提純M的關(guān)鍵，現(xiàn)有萃取溶劑法主要有溶劑結(jié)晶法、蒸餾-萃取法、固液萃取法、液液萃取法等，但是技術(shù)都還不夠完善。目前有機溶劑可以選擇甲苯、二硫化碳、苯胺、苯等，其中二硫化碳作溶劑，雖然萃取效果好，但成本控制和安全控制是突出的問題；用苯胺做溶劑時，苯胺稍溶于水，會造成溶液中的苯胺量升高，不利于生產(chǎn)；采用苯和甲苯為溶劑，對樹脂溶解度小，影響產(chǎn)品M的純度，還要考慮溶劑的回收，而且苯和甲苯易燃易爆，安全系數(shù)低，易揮發(fā)在空氣中造成溶劑的流失，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高，同時也對大氣環(huán)境造成危害。
技術(shù)設(shè)備創(chuàng)新需跟進
王志強表示，促進劑M清潔工藝以溶劑法萃取為主體，為實現(xiàn)真正意義上的清潔生產(chǎn)，需要在每個工藝單元進行技術(shù)、設(shè)備等方面的創(chuàng)新。促進劑M生產(chǎn)工藝在高壓催化縮合環(huán)節(jié)亟待改進。據(jù)介紹，目前促進劑M合成收率較低，一般粗品促進劑M的收率為83%~85%，副產(chǎn)物超過15%，造成資源浪費及廢棄物污染環(huán)境。
因此，首先要開發(fā)出適合反應(yīng)的催化劑，提高縮合反應(yīng)速度，縮短縮合反應(yīng)時間，降低副產(chǎn)物的產(chǎn)生量，將縮合反應(yīng)收率提高到95%以上，然后進一步試驗探討縮合反應(yīng)中催化劑加入量、縮合反應(yīng)時間等因素影響，從而確定縮合工藝的優(yōu)化條件，減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，最后考慮副產(chǎn)物的循環(huán)利用，進一步提高縮合反應(yīng)的收率。
其次，還可以考慮高壓釜上加裝攪拌裝置，增加物料的流動性，強化傳質(zhì)傳熱效果，減少樹脂壯雜質(zhì)的生產(chǎn)，提高產(chǎn)品促進劑M的純度和收率。據(jù)悉，目前國內(nèi)高壓合成普遍采用1500升不帶攪拌的小高壓釜，導(dǎo)致單釜產(chǎn)量低、生產(chǎn)效率低，加裝攪拌裝置要注意壓力容器的密封性問題，反應(yīng)物料有二硫化碳等易燃易爆物質(zhì)，存在一定安全風(fēng)險。因此，安全性能高的帶攪拌裝置的大容量高壓釜的開發(fā)尤為重要，可有效提高單釜產(chǎn)能，提高反應(yīng)效率。
另外，還應(yīng)該加強高壓縮和產(chǎn)生廢氣的回收。促進劑M高壓縮合產(chǎn)生的尾氣為硫化氫和二硫化碳，行業(yè)內(nèi)普遍采用二級或者三級克勞斯裝置燃燒回收硫黃回用于生產(chǎn)，造成二硫化碳的浪費。因此，在克勞斯硫回收裝置前端增加冷凝裝置，通過調(diào)整壓力和冷凝溫度，最大程度的回收廢氣中的二硫化碳回用于生產(chǎn)，可降低原料消耗，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。