年产7.5万吨丁苯橡胶装置聚合工段工艺设计

化工与材料工程学院毕业设计

年产7.5万吨丁苯橡胶装置聚合工段工艺设计Annual production capacity of 75,000 tons polymerization styrene-butadiene rubber plant process design section

吉林化工学院

Jilin Institute of Chemical Technology

化工与材料工程学院毕业设计

摘要

本设计为年产7.5万吨乳聚丁苯橡胶装置聚合工段工艺设计，在文献调研和现场调研的基础上，进行了丁苯橡胶生产方法及工艺的论证，确定了以丁二烯、苯乙烯为单体，采用氧化还原体系为引发剂，歧化松香酸甲皂为乳化剂，配合其他助剂进行低温乳液共聚合的生产工艺。在掌握各种物料的基本性质、聚合机理、聚合方法、工艺流程以及国内外的发展现状的基础上，进行聚合工段的物料衡算、热量衡算、设备选型计算，并对丁苯橡胶车间进行了技术经济分析。在此基础上绘制出丁苯橡胶工艺流程图、设备布置图、管道布置图，编制了设计说明书.

关键词：丁苯橡胶;乳液聚合;生产工艺

Abstract

The design for the 65,000 tons annual production capacity ofpolystyrene-butadiene rubber emulsion polymerization plant process design section, in the literature research and field research on the basis of a styrene-butadiene rubber production methods and technology demonstration to determine a butadiene, styrene for the monomer, the redox initiator system, a disproportionation rosin acid soap as emulsifier, in conjunction with other additives for low-temperature emulsion copolymerization of the production process. In the grasp of the basic properties of various materials, polymerization mechanism, polymerization methods, the development process and the status quo at home and abroad based on the section of polymeric material balance, heat balance, calculation of equipment selection, and styrene-butadiene rubber plant techno-economic analysis carried out. On this basis SBR process to map out plans, equipment layout, piping layout, the preparation of the design specification and calculation of the book.

Key Words：Emulsion; styrene-butadiene rubber ;production technology

化工与材料工程学院毕业设计

摘要............................................................................................................................................ I Abstract .............................................................................................................................................. I I 第1 章第一篇绪论 (4)

1.1 设计依据、指导思想 (4)

1.1.1 设计依据 (4)

1.1.2 指导思想 (4)

1.2 厂址的选择 (4)

1.3 设计地区的自然条件 (4)

1.4 产品方案及生产规模 (5)

1.5 车间布置、岗位人员配制 (5)

1.6 节能与环境保护 (5)

1.6.1 节能 (5)

1.6.2 环境保护 (6)

1.7 厂区的安全防护 (6)

1.7.1 有毒害物质的防护 (6)

1.7.2 安全防火 (6)

1.7.3 厂房的防爆 (6)

第2 章工艺论证 (7)

2.1 工艺原理 (7)

第3 章工艺设计 (8)

3.1 工艺流程叙述 (8)

3.1.1 岗位管理范围 (8)

3.1.2 岗位操作任务 (8)

3.2 生产原理及工艺流程 (9)

3.2.1 生产原理 (9)

3.2.2 工艺流程叙述 (9)

3.3 原料产品规格及公用工程条件 (11)

3.3.1 原料的技术条件 (11)

3.3.2 公用工程条件 (13)

3.4 工艺过程主要控制指标 (14)

3.4.1 丁二烯（BD）净化 (14)

3.4.2 聚合 (14)

第二篇设计计算书 (16)

第4 章设计计算说明书 (16)

4.1 物料衡算 (16)

4.1.1 进料计算 (17)

4.1.2 新鲜进料 (17)

4.1.3 出料计算 (18)

4.1.4 配方的计算 (19)

4.1.5 总物料衡算表 (19)

第5 章聚合工段热量衡算 (20)

5.1 冷却显热 (20)

5.2 聚合热 (21)

5.3 聚合釜的搅拌热 (23)

5.4 大气给热 (23)

5.5 氨用量计算 (25)

第6 章反应器和搅拌桨的选择 (26)

6.1 反应釜的选型 (26)

6.1.1 聚合釜直径和高度的计算 (27)

6.2 聚合釜搅拌装置的计算 (28)

6.2.1 计算桨叶直径 (28)

6.2.2 搅拌功率P的计算 (29)

6.2.3 聚合釜传热的计算 (29)

第7 章泵的设计 (30)

7.1.1 管内流速的计算 (30)

7.1.2 直管阻力和局部阻力的计算 (32)

7.1.3 理论压头的计算 (32)

7.1.4 泵的选型 (33)

第8 章换热器的设计 (33)

8.1 热负荷的计算 (34)

8.2 计算管程压降及给热系数αi (35)

8.3 计算壳程压降及给热系数α0 (35)

8.4 计算传热面积 (37)

结论 (38)

参考文献 (39)

致谢 (40)

化工与材料工程学院毕业设计

第 1 章第一篇绪论

1.1 设计依据、指导思想

1.1.1 设计依据

吉林化工学院下发的毕业设计（论文）任务书

1.1.2 指导思想

本设计的指导思想是：

由国内外丁苯橡胶生产技术的对比可知，而国内丁苯橡胶80%以上采用乳液聚合方法，所以本设计采用技术成熟完善的传统乳液聚合方法，利用传统乳液聚合生产技术，确保产品质量高，生产过程安全。生产过程尽量采用自动化控制，机械化操作。对于易燃易爆场所，设计采用可靠的控制，要求设有报警消防设施，对生产过程中的化学污水的排放要经过处理，以保证环保要求。厂房、车间、设备布置要严格按土建标准，以保证生产正常进行及操作人员的安全。

1.2 厂址的选择

本车间建于吉林市江北化工区，该厂地处松花江畔，水源充足，水质优良。同时有铁路与全国各地相连，交通便利。而且这里是全国最大的化工基地，原料充足，便利。附近有动力厂、电厂，所需动力，蒸汽供应方便，经济合理，特别是化工区地处吉林市的东北部，而该地区的主导风向为西南、西北风，对市区居民的生活及附近的工农业生产均无影响。该处的下游还有污水处理厂，能将工业、生活污水进行有效的处理。因此，选择该处建厂比较适宜。

1.3 设计地区的自然条件

本设计的丁苯橡胶车间拟建在吉林市江北吉化有机合成厂院内。

设计地区自然条件如下：

土壤最大冻土深度：1.8米土壤设计冻土深度：1.7米

全年主导风向：西南风夏季主导风向：东南风

年平均风速：3.4米/秒地震裂度：7度

年平均降雨量：668.4毫米日最大降雨量：119.3毫米

平均气压：745.66mmH 最高气温：36.6℃

最低气温：-38℃平均相对温度：71%

最大降雪量：420毫米水温：15℃

1.4 产品方案及生产规模

本设计项目产品名称为丁苯橡胶，年产量为6.5万吨。其产品指标如下：

表1-1 产品指标

产品（SBR1500）指标

气提胶乳中结合苯乙烯含量22.5~25.4%

残留苯乙烯0.1%

最终胶乳20.5~23.5%

尾气中的丁二烯含量 2.0%

滗析器中的残留苯乙烯0.06%

门尼粘度46~58

伸长率480%

操作方式：连续操作

产品方案：

产品名称：丁苯橡胶

年生产量：7.5万吨/年

年工作日：7800小时

年生产天数：325天

1.5 车间布置、岗位人员配制

本设计的设备布置，既要满足了实际生产的需要，又要考虑设备的安装，检修方便，节约空地。布置设备时，注意远近相结合，要尽量紧凑又要符合生产工艺和安全要求，生产装置街区根据工艺流程和安全的需要，尽可能缩短装卸物料线。

本着满足工艺条件的原则，首先确定关键设备的位置，其它设备则尽可能在主要设备的四周，以利于操作，检修和配管。在厂房内，从一楼到三楼配有走梯。阀门、仪表等部件的安装高度要便于操作和检修。界区明确，工艺流程通畅，安全合理。

1.6 节能与环境保护

1.6.1 节能

丁苯橡胶的生产采用低温乳液聚合法合成，副反应少，收率高，尽量降低动力消耗。生产过程中充分利用反应热，以减少冷却用水量。合理进行设备布置，尽力按物料流向布置，减少物料往返输送次数。适当利用位差，物料靠重力输送，而减少输送设备，节约动力。在选择相关设备时尽量选择节能设备，尽可能节能降耗。设计中加强了对进入装置的水、电、蒸气的计算，加强能源管理，合理用电、水、汽。装置选定使用循环水系统作为生产用冷却水，以降低了新鲜水用量。

1.6.2 环境保护

该厂建于吉林市东北部的江北化工区，该地区的主导风向为西南、西北风，对市区居民的生活及附近的工农业生产均无影响。该厂的下还有污水处理厂，能将工业，生活污水进行有效的处理，生产过程中产生的污染物废气、废渣、废水都有相应的治理措施，保证达到国家环保要求。为了净化空气美化环境，以利用新鲜空气，降低噪声污染，应在空地处植树，种草，修筑花坛等，尽量增加绿化面积。

1.7 厂区的安全防护

化工类生产中的物料大多数都是有毒、有害、易燃、易爆的物质，所以厂区的防毒害、防火、防爆显得尤为重要。应使厂内的每一个人都要增强安全意识。

1.7.1 有毒害物质的防护

本设计中的有毒害物质主要指的是气体物质，在防护方面比较困难，常用的防护方法是保持装置区的通风，定期的对空气中有害气体的检测。做好装置的密封工作，减少有害气体的泄漏，现场工作人员应轮流值班，尽量少在此环境下长时间作业。在特殊情况下，工作人员要穿防护服装，戴防毒面具等。

1.7.2 安全防火

化工厂安全防火重于一切，防范发生火灾的责任重于泰山。本装置介质多属易燃易爆危险品，要防止其泄漏，断绝一切可能引起火灾的隐患。在高危区域，断绝一切明火、静电，凡是能够引起明火、静电的东西一律杜绝。消防设施要齐全，定期对消防设施进行检查，让每一个工作人员都能熟练的使用灭火器。在火灾发生后，要做的是控制火势避免蔓延，迅速断电并关闭所有管道阀门。根据火势采取相应的补救措施，并报警，在火势较大的情况下，一定要做好人员的疏散。

1.7.3 厂房的防爆

有爆炸危险的生产厂房，采用钢筋混凝土柱、钢结构和框架承重结构，并易于采用敞开或半敞开式的厂房；应设置必要的泄压面积；泄压设施已采用轻质屋盖作为泄压面积；地面宜采用不发生火花的地面；由于装置介质存在有爆炸危险，应设置办公室、休息室等[7]。

第 2 章工艺论证

2.1 工艺原理

丁苯橡胶是1,3-丁二烯和苯乙烯的共聚物，是一种最通用的橡胶品种，它是按自由基反应机理于乳液中合成的。其反应方程式为：

在20世纪50年代以前，丁苯橡胶的乳液聚合均是高温丁苯橡胶，50年代初，才出现了性能优异的低温丁苯橡胶。目前所使用的乳聚丁苯橡胶基本上为低温乳聚丁苯橡胶。当前, 乳聚丁苯橡胶生产不得不面临着溶聚丁苯橡胶的挑战。溶聚丁苯橡胶生产开始于60年代末, 由于其具有耐磨、耐寒、生热低、回弹性高、收缩率低、灰分少、硫化速度快等优点, 近年来备受汽车工业关注。虽然, 溶聚丁苯橡胶不可能取代乳聚丁苯橡胶, 但ESBR 毕竟要受到重大的冲击。但是聚丁苯橡胶的生产工艺早已成熟定型，产品牌号及其质量指标也已在全世界范围内趋于标准化。20世纪80年代以来，仍在继续进行某些技术开发工作，主要有以下两个方面：

(1)研究采用新型或复合型助剂，以提高生产效率，减少环境污染。例如，采用由脂肪酸钾皂、松香酸钾皂和妥尔油组成的三元复合型乳化剂，可获得较高的聚合转化率。使用过氧化氢蒎烷或过氧化氢异丙苯与过氧化氧异丙基环己苯复合型引发剂可加快聚合反应。再如采用碱金属多硫化物或其与羟胺盐的复合物代替传统的终止剂，可以降低橡胶中的亚硝胺含量。

(2)改进聚合条件，优化生产工艺。如改善相对分子质量调节方法，适当提高聚合温度，将聚合转化率提高至70％以上。90年代中期，日本zeon公司开发了连续高效无盐凝聚工艺，实现全流程的DCS控制。此外，循环利用了橡胶干燥系统的热风，既节约了能量，又减少了对环境的污染。

乳聚丁苯橡胶经过十几年来与溶聚丁苯橡胶的抗衡，证明仍具有较强的生命力。尤其是近年来国外有些企业在提高乳聚丁苯橡胶的综合性能研究方面取得了突破性进展，如美国固特异公司2002~2003年在美国、欧洲、日本及我国公司公开的专利中提出，采用新的乳聚丁苯橡胶工艺制得的乳聚丁苯橡胶用于制备高性能轮胎优于溶聚丁苯橡胶。北美地区2001年乳聚丁苯橡胶消耗量降低4.7%，但据IISRP预测，在未来几年内北美地区的乳聚丁苯橡胶消耗量有所恢复，将以年均1%的速率增长。

第 3 章工艺设计

3.1 工艺流程叙述

合岗位工艺过程示意图见图3－1

图3－1 聚合岗位工艺过程示意图

3.1.1 岗位管理范围

岗位管理范围包括：

（1）自单体贮存岗位及化学品配置岗位接受单体及其它原料，实现聚合并将胶乳送入单体回收岗位

（2）自界区内外，接受水、电、汽，将聚合过程控制在工艺指标范围内，生产出合格的最终胶乳

（3）聚合岗位是丁苯橡胶生产的核心，因此，本岗位操作必须严格按工艺规程及操作法进行操作

3.1.2 岗位操作任务

本设计中聚合岗位的操作任务为：

（1）混合丁二烯（BD）、脱除阻聚剂（TBC）

（2）单体及化学品溶液的接受

（3）聚合进料的流量控制

（4）实现聚合并将过程控制在规定的工艺指标以内，生产出合格的最终胶乳（5）将最终胶乳送至单体回收单元

3.2 生产原理及工艺流程

3.2.1 生产原理

聚合体系以水为介质，以歧化松香酸甲皂和脂肪酸钠皂为乳化剂，油、水两相乳化，部分单体侵入到胶束中，发生增溶溶解，其他单体成为被皂包覆着的液滴而悬浮着。在水相中生产，并由氧化还原体系提供的最初自由基，进入增溶溶解的胶束中，引发单体聚合，用调节剂调节聚合物的平均分子量。当单体转化率达到（62±2%）时，加入终止剂终止聚合反应。

3.2.2 工艺流程叙述

1.单体及化学品溶液接受

（1）丁二烯（BD）

丁二烯（以下简称BD）来自单体贮罐后，进入BD换热器（E0301）。在E0301与CWR(CWS)换热后，流入混合器（A0301）。在A0301入口，BD与来自循环碱液加热器（E0302）的碱液混合，BD和碱液在A0301中充分混合后，流入碱滗析器（V0302-A），阻聚剂（TBC）在此被碱液脱除。碱洗温度，控制V0302-A的入口温度为30±2℃。BD和碱液在V0302-A中分层分离，BD中的TBC转入V0302-A下部的碱液中。V0302-A中上部的BD进入V0302-B中，进一步分离掉碱液，再由上部流入BD进料换热器（E0303），换热以后，流入BD缓冲罐（V0303）。E0303的出口温度稳定在30±2℃。V0302-A中的碱液以循环碱液输送泵（P0302）连续经E0302循环。改变碱液的循环量就改变了TBC的脱除效果，由于碱液在循环中与TBC反应而消耗，因此要定期更换，废碱液装桶或放入地沟（排放使以600#送入的母液中和）。新鲜碱在氢氧化钠配制槽V0301中配制，配制合格后的碱液，有P0301送入V0302-A 中。

（2）苯乙烯（ST）

苯乙烯（以下简称ST）来自单体贮存与配制单元。经管线进入ST换热器（E0306）后，进入ST缓冲罐（V0304）。V0304的液位，由LIC0303控制和调节。E0306 ST 的出口温度，由TIC0323检测，调节CWR(CWS)流量，使其稳定在24±2℃。

（3）乳化剂（EM）

来自化学品配制单元的乳化剂（以下简称EM）溶液在线混合系统，由于皂型不同，分别经不同的管线进入EM缓冲槽（V0306）。温度由TIC0307控制，调节加热蒸汽流量，使其稳定在18±2℃。

（4）活化剂（ACT）

来自化学品配制岗位的活化剂（以下简称ACT），进入ACT缓冲槽（V0307）中。

V-307的温度为常温。

（5）调节剂（MOD）

来自调化剂（以下简称MOD）配制罐的MOD，来自（P0109）的MOD送入MOD缓冲罐（V0305）中。

（6）氧化剂（OXI）

来自氧化剂（以下简称OXI）配制罐的OXI，来自（P0108）的OXI送入OXI 缓冲罐（V0309）中。

（7）终止剂溶液（S.S）

来自化学品配制单元的终止剂（以下简称S.S）溶液，来自（P0210）的S.S经管线进入S.S缓冲罐（V0308）中。V0308的温度为常温。

2 聚合

聚合进料为多股料流在线混合方式。其控制为多组分混合流量控制系统——主站追踪系统。由流量检测单元与调节阀组成流量控制回路。为确保控制精度，辅设了手动校正系统。

聚合进料中的丁二烯（BD）、苯乙烯（ST）、乳化剂（EM）、活化剂（ACT）、调节剂（MOD）、氧化剂（OXI），分别由聚合进料BD进料泵（P0303）、ST进料泵（P0304）、EM进料泵（P0306）、ACT进料泵（P0307）、MOD进料泵（P0305）、OXI进料泵（P0309）输送，首先ST与MOD混合后再与BD混合，然后，BD、ST、MOD混合料液与EM相混合，混合后的料液在进入冷胶进料冷却器（E0304）之前与ACT混合，进入E0304与液氨换热，出口温度控制为13~17℃，然后，此混合料液流入冷胶进料冷却器（E0305）进一步与液氨换热，出口温度控制为8~12℃。最后，混合料液流入聚合釜，通过调节液氨蒸发压力，实现对E0304、E0305出口料液温度的稳定控制。由P0309泵把OXI直接送到聚合首釜。

所有的物料进入第一聚合釜后，聚合反应就开始了。为获得高质量的均匀产品，在搅拌条件下，由液氨在聚合釜氨冷管内蒸发，把聚合反应热带走。因此，每个聚合釜温度根据生产的品种不同，控制在规定值是十分重要的。SBR品种不同，所需聚合釜温度亦不同，，调节氨冷管中的液氨液位以控制聚合釜内温度，聚合釜系统的氨蒸发设计规定为240-260kPa。

聚合反应的时间，设计取8.5小时。当转化率和门尼黏度等主要控制指标达到规定值时，由终止剂泵（P0308）送来的S.S溶液，从选定的S.S加料点加入到胶乳中，从而终止聚合反应。S.S加料点可以是末釜出口，也可以是胶乳储罐的入口。最终胶乳由系统压力送入单体回收岗位（400#）或胶乳缓冲罐（V0303）中。

聚合所用S.S，在停车或紧急状态情况下，由停车S.S输送泵、事故S.S输送泵

送入终止点。

3.丁苯橡胶聚合工段物料流程

丁苯橡胶聚合工段物料流程简图如图3-2所示：

3.3 原料产品规格及公用工程条件

3.3.1 原料的技术条件

原料的基本技术条件见表3-3~3-12所示：

表3-3丁二烯净化前纯度

丁二烯纯度93.7%~97.3% 阻聚剂（TBC）含量＜25ppm

表3-4丁二烯净化后纯度

丁二烯纯度93.7%~97.3% 阻聚剂（TBC）含量＜10ppm

表3-5苯乙烯纯度

ST纯度93.7%~97.3% 阻聚剂（TBC）含量5~15ppm

表3-6乳化剂纯度

TSC 2.98±0.14% PH 11.1±0.3 SHS 0.013±0.005% 目检澄清

表3-7活化剂纯度

PH 10±0.5

TSC 0.59±0.07% FES含量阳性

EDTA含量阳性

目检澄清

还原力＞15

表3-8调节剂纯度

外观透明油状液体硫醇中硫含量＞15.6

比重（15.5℃/4℃）0.855~0.870

分子量196~204

折光指数（25℃） 1.456~1.466

沸程（0.66KPa绝压）60~105℃

Cu和Mn的含量＜5ppm

在ST溶解度全溶

表3-9氧化剂纯度

外观半透明或透明

颜色无色或淡黄色

物理状态流体

活化氧 4.65~5.12%

纯度50.0~55.0% PMH萃取液PH≥4.05

折光指数（20℃） 1.460~1.470

Cu和Mn的含量≤ppm

表3-10终止剂纯度

TSC 2.60~3.06%

表3-11碱液（NaOH）纯度

外观澄清，无色液体

夹杂物无

纯度19.0~21.0%

Na2CO3 ≤1.00%

金属氧化物≤0.05%

氯化钠＜1.0%

Cu和Mn的含量≤5ppm

3.3.2 公用工程条件

公用工程条件见表3-12~3-16所示：

表3-12氨公用工程条件

名称来源压力温度

液氨835冷冻站900±100KPa 20±5℃气氨835冷冻站260±100KPa -5℃

表3-13水公用工程条件

名称来源压力温度

生产新鲜水2a#

循环冷却上水7# ≥0.45KPa ≤31℃循环冷却下水8# ≥0.25KPa ≤41℃软水化学品配置单元

表3-14蒸汽公用工程条件

名称来源压力温度

低压蒸汽单体回收单元350±50KPa 147~157℃

采暖蒸汽水气车间250±50KPa 147~157℃

表3-15空气公用工程条件

名称来源压力杂质露点其他

压缩空气空压站490±50KPa

仪表空气空压站490±50KPa 无尘无油-40℃

氨气102厂400±50KPa -40℃纯度99.9%

表3-16电公用工程条件

名称来源参数

动力电2#变电所交流380V

照明电2#变电所交流220V

保安电源2#变电所直流220V

仪表电源2#变电所交流100V

计算机电源2#变电所交流120V

3.4 工艺过程主要控制指标

3.4.1 丁二烯（BD）净化

工艺过程主要控制指标见表3-17所示：

表3-17丁二烯（BD）净化前

项目指标

V—303BD中TBC ＜10ppm

V—303中氧含量＜0.3%(v/v)

碱液浓度7.0~30.0%

BD/碱液（重量）1~1.5

碱洗温度30±2℃

3.4.2 聚合

1.进料流量校正时间间隔

表3-18进料流量校正时间间隔

丁二烯4hr

苯乙烯4hr

乳化剂4hr

活化剂4hr

终止剂4hr

调节剂4hr

氧化剂4hr

2.聚合温度

表3-19聚合温度

℃SBR1500 SBR1502 SBR1712 SBR1778 SBR1503 SBR1706-5 E0304出口15±2 15±2 15±2 15±2 15±2 15±2

E0305出口10±2 10±2 10±2 10±2 10±2 10±2

首釜7±1 9±1 7±1 7±1 9±1 7±1

末釜 3.5~8.5 3.5~8.5 3.5~8.5 3.5~8.5 3.5~8.5 3.5~8.5

3.转化率：62±2%

4.门尼粘度

表3-20门尼粘度

品种最终胶乳脱气胶乳

SBR1500 51±3（ML）51±3（ML）

SBR1502 50±3（ML）50±3（ML）

SBR1712 106±3（ML）106±3（ML）

SBR1778 75±3（ML）75±3（ML）

SBR1706~5 48±3（ML）48±3（ML）

SBR1503 51±3（ML）51±3（ML）

5.结合苯乙烯

表3-21结合ST

品种最终胶乳脱气胶乳

SBR1500 23.0±0.5% 23.0±0.5%

SBR1502 23.0±0.5% 23.0±0.5%

SBR1712 23.0±0.5% 23.0±0.5%

SBR1778 23.0±0.5% 23.0±0.5%

SBR1503 23.0±0.5% 23.0±0.5%

SBR1706~5 23.0±0.5% 23.0±0.5%

第二篇设计计算书

第 4 章设计计算说明书

4.1 物料衡算

年产量：7.5万吨

年工作量：8000小时

烃含量: 92%

转化率: 60%

单体回收单元损率: 0.06%

后处理单元损率: 0.6%

主要原料指标见下表

表1主要原料指标

原料指标

丁二烯纯度99.3%

苯乙烯纯度99.6%

丁二烯/苯乙烯72/28

混合苯乙烯纯度94%

混合丁二烯纯度93%

纯碱流量/BD流量1/1 产品指标见下表

表2 产品指标

产品指标气提胶乳中结合苯乙烯含量 22.5～25.4% 残留苯乙烯 0.1% 最终胶乳

20.5～23.5% 尾气中的丁二烯含量 0.2% 滗析器中的残留苯乙烯 0.06% 门尼粘度 46～58 伸长率

480%

4.1.1 进料计算

丁苯橡胶年产7.5万吨

每小时的生产能力为： M1=7.5×107/8000=9375kg/h 烃含量为92%则烃含量： 9375×0.92=8625kg/h

单体的转化率为60%，单体回收单元损率为0.2%，后处理单元损率为0.6%，则苯乙烯、丁二烯总质量：

MST+BD=8625/60%/（1—0.06%）/（1—0.6%）=14470.45 kg/h 丁二烯和苯乙烯的比值： BD ：ST=72：28

纯的丁二烯量： M2=MST+BD ×0.72=14470.45×0.72=10418.73kg/h 纯的苯乙烯量： M3= MST+BD ×0.28=14470.25×0.28= 4051.67kg/h 苯乙烯的进料量： M4=M3/0.94=10418.73/0.94=4310.29kg/h 混合丁二烯的进料量： M5= M2/0.93=10418.73/0.93=11202.94kg/h 纯碱量： M6=M5=11202.94kg/h 进料见下表

表3 主物料进料流量

流量 BD ST 质量流量（ kg /h ）

11202.94

4310.29

4.1.2 新鲜进料

1.新鲜丁二烯进料的计算计算依据见表3-1：

表3-1 各组分浓度

组分新鲜BD 混合BD 回收BD 浓度

99.3%

93%

90%

??=?+?=+%

93%90%3.99混合回收新鲜混合回收新鲜F F F F F F

丁苯橡胶生产工艺

丁苯橡胶的生产工艺 (2011-10-03 23:05:53)转载▼ 标签：丁苯橡胶中顺苯乙烯丁二烯乳液聚合转化率橡胶教育 1.1 丁苯橡胶的分类丁苯橡胶品种繁多，如按聚合方法、聚合温度、辅助单体含量及充填剂等的不同，丁苯橡胶简分为下列几类。 ①按聚合方法和条件分类可以分为乳液聚丁苯橡胶和溶液聚丁苯橡胶；乳聚丁苯橡胶开发历史悠久, 生产和加工工艺成熟, 应用广泛, 其生产能力、产量和消耗量在丁苯橡胶中均占首位。溶聚丁苯橡胶是兼具多种综合性能的橡胶品种, 其生产工艺与乳聚丁苯橡胶相比, 具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点, 是今后的发展方向。乳液聚丁苯橡胶又可以分为高温乳液聚合丁苯橡胶和低温乳液聚合丁苯橡胶，后者应用较广，前者趋于淘汰。在生产工艺上，乳液聚合丁苯橡胶更加成熟，因此本文主要介绍低温乳液聚合生产丁苯橡胶的生产工艺。 ②按填料品种分类可以分为充炭黑丁苯橡胶、充油丁苯橡胶和充炭黑充油丁苯橡胶等。 ③按苯乙烯含量分类丁苯橡胶—10、丁苯橡胶—30、丁苯橡胶—50等，其中数字为苯乙烯聚合时的含量（质量），最常用的是丁苯橡胶—30 1.2 丁苯橡胶的结构

典型丁苯橡胶的结构特征如表一: 表一典型丁苯橡胶的结构特征 ①大分子宏观结构包括单体比例、平均相对分子质量及分布、分子结构的线性或非线性，凝胶含量等。 ②微观结构主要包括丁二烯链段中顺式—1，4、反式—1，4和1，2—结构(乙烯基)的比例，苯乙烯、丁二烯单元的分布等。 ③无定形聚合物因掺杂有苯乙烯链节，所以丁苯橡胶的主体结构不规整，不易结晶。 ④丁二烯的微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大在丁苯橡胶硫化时，丁二烯链节中顺式—1，4和反式—1，4两种结构会发生异构而相互转化，最后可达到一个平衡态。又在低温丁苯和高温丁苯中1．2—丁二烯链节的含量相差不太大．所以丁二烯微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大。 ⑤苯乙烯含量与玻璃化转变温度丁苯橡胶的玻璃化温度取决于苯乙烯均聚物的含量。乙烯基的含量越低，玻璃化温度越低。可以按需要的比例从100%的丁二烯(顺式、反式的玻璃化温度都是-100℃)调够到100%的聚苯乙烯(玻璃化温度为90℃)。玻璃化温度对硫化橡胶的性质起重要作用，大部分乳液聚合丁苯橡胶含苯乙烯为23.5%，这种含量的丁苯橡胶具有较好的综合物理机械性能。 ⑥低温丁苯橡胶性能优于高温丁苯橡胶高温(50℃)聚合时．支化较严重．凝胶物含量较高；在同等分子量下．分子量

丁苯橡胶的制造工艺分解

高聚物合成工艺学论文学院：化学工程学院专业：材料化学班级：材料131 姓名：刘东杰学号： 2013121531 2016年 4 月25 日

1.丁苯橡胶的分类、结构、性能及用途 1.1丁苯橡胶的分类丁苯橡胶品种繁多，如按聚合方法、聚合温度、辅助单体含量及充填剂等的不同，丁苯橡胶简分为下列几类。 ①按聚合方法和条件分类可以分为乳液聚丁苯橡胶和溶液聚丁苯橡胶；乳聚丁苯橡胶开发历史悠久, 生产和加工工艺成熟, 应用广泛, 其生产能力、产量和消耗量在丁苯橡胶中均占首位。溶聚丁苯橡胶是兼具多种综合性能的橡胶品种, 其生产工艺与乳聚丁苯橡胶相比, 具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点, 是今后的发展方向。乳液聚丁苯橡胶又可以分为高温乳液聚合丁苯橡胶和低温乳液聚合丁苯橡胶，后者应用较广，前者趋于淘汰。在生产工艺上，乳液聚合丁苯橡胶更加成熟，因此本文主要介绍低温乳液聚合生产丁苯橡胶的生产工艺。 ②按填料品种分类可以分为充炭黑丁苯橡胶、充油丁苯橡胶和充炭黑充油丁苯橡胶等。 ③按苯乙烯含量分类丁苯橡胶—10、丁苯橡胶—30、丁苯橡胶—50等，其中数字为苯乙烯聚合时的含量（质量），最常用的是丁苯橡胶—30 1.2丁苯橡胶的结构典型丁苯橡胶的结构特征如表一:

表一典型丁苯橡胶的结构特征 ①大分子宏观结构包括单体比例、平均相对分子质量及分布、分子结构的线性或非线性，凝胶含量等。 ②微观结构主要包括丁二烯链段中顺式—1，4、反式—1，4和1，2—结构(乙烯基)的比例，苯乙烯、丁二烯单元的分布等。 ③无定形聚合物因掺杂有苯乙烯链节，所以丁苯橡胶的主体结构不规整，不易结晶。 ④丁二烯的微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大在丁苯橡胶硫化时，丁二烯链节中顺式—1，4和反式—1，4两种结构会发生异构而相互转化，最后可达到一个平衡态。又在低温丁苯和高温丁苯中1．2—丁二烯链节的含量相差不太大．所以丁二烯微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大。 ⑤苯乙烯含量与玻璃化转变温度丁苯橡胶的玻璃化温度取决于苯乙烯均聚物的含量。乙烯基的含量越低，玻璃化温度越低。可以按需要的比例从100%的丁二烯(顺式、反式的玻璃化温度都是-100℃)调够到100%的聚苯乙烯(玻璃化温度为90℃)。玻璃化温度对硫化橡胶的性质起重要作用，大部分乳液聚合丁苯橡胶含苯乙烯为23.5%，这种含量的丁苯橡胶具有较好的综合物理机械性能。 ⑥低温丁苯橡胶性能优于高温丁苯橡胶高温(50℃)聚合时．支化较严重．凝胶物含量较高；在同等分子量下．分子量分布较宽。低温聚合下由于它的分子量分布较窄，硫化时不被硫化的低分子量部分较少，可均匀硫化．从而使交联密度较高。故由低温丁苯橡胶所得硫化胶的物理机械性能(如拉伸强度、弹性及加工性)均较高温丁苯为优。 1.3丁苯橡胶的性能及应用 1.3.1乳液丁苯橡胶丁苯橡胶(生胶)外观是浅黄褐色的弹性体．分子量为15—20万(渗透压法)，它的密度与Tg则随生胶中苯乙烯含量而改变。 ①乳液丁苯橡胶与天然橡胶的对比丁苯生胶的介电性能、对氧及热的稳定性均比天然橡胶好。但是它的粘结性不好，可塑性低，所以不易加工。若用硫黄硫化时，它的硫化速度比天然橡胶慢，故须加入较多的硫化促进刑。丁苯橡胶硫化后的硫化胶中，若加有炭黑补强剂，其强度可大大增加。它的弹性、耐磨性、耐老化性能均可超过天然橡胶；耐酸性、

丁苯橡胶聚合工艺设计书说明书

丁苯橡胶聚合工艺设计书说明书第1篇设计说明书第1章绪论 1.1 设计依据、指导思想 1.1.1 设计依据主要设计依据是吉林化工学院下发的“年产6.5万吨丁苯橡胶装置聚合工段的工艺设计”本科生毕业设计任务书。 1.1.2 指导思想本设计的指导思想是：（1）利用传统乳液聚合生产技术，确保产品质量高，生产过程安全；（2）生产过程尽量采用自动控制，机械化操作；（3）对于易燃易爆场所，设计采用可靠的控制，报警消防设施；（4）设计采用技术成熟完善的传统乳液聚合方法，达到环保的要求，对生产过程中的化学污水的排放要经过处理，以保证环保要求；（5）厂房、车间、设备布置要严格按土建标准，以保证生产和正常进行及操作人员的安全。 1.2 设计地区的自然条件本设计的丁苯橡胶车间拟建在吉林市江北吉化有机合成厂院内。设计地区自然条件如下：土壤最大冻土深度：1.8米土壤设计冻土深度：1.7米全年主导风向：西南风夏季主导风向：东南风年平均风速：3.4米/秒地震裂度：7度年平均降雨量：668.4毫米日最大降雨量：119.3毫米

平均气压：745.66mmH 最高气温：36.6℃ 最低气温：-38℃平均相对温度：71% 最大降雪量：420毫米水温：15℃ 第2章工艺论证 2.1 工艺原理丁苯橡胶是1,3-丁二烯和苯乙烯的共聚物，是一种最通用的橡胶品种，它是按自由基反应机理于乳液中合成的。其反应方程式为： 2.2 生产方法论证丁苯橡胶的生产包括溶聚和乳聚两种工艺。溶聚丁苯橡胶具有低的滚动阻力，又具有很高的抗湿滑性与耐磨性，其滚动阻力比乳聚丁苯橡胶减少20%一30%，抗湿滑性优于顺丁橡胶，耐磨性能也很好，是全天候轮胎的最合适胶料。近几年国际上溶聚丁苯橡胶的消费是一直处于上升趋势。西欧和日本溶聚丁苯橡胶所占总丁苯橡胶消费量的比例为31%左右，一些公司正计划扩大溶聚丁苯橡胶生产能力或新建装置。 1992年以来，溶聚丁苯橡胶的产量呈递增趋势。据有关资料报道，1992年至2000年西欧、美国、日本三地区SSBR平均年增长率为5.9%，而SBR平均年增长率约为1.2%0 1995年，拜耳公司决定停止其在ESBR方面的投资，Hill，的ESBR停产。拜耳认为轮胎制备技术会有一个根本转变，欧洲的消费者将逐步接受“绿色轮胎”;另外，还应该看到以下因素[13]： (1)在现有的溶液聚合装置上花较少的费用就能有效地扩大SR的能力。 (2)溶聚工艺优于乳液聚合和气相聚合工艺，SSBR和BR更能接受长期挑战。 (3)目前越来越趋向于采用优等填料，SSBR可在此方面降低轮胎的滚动阻力做出贡献。

丁苯橡胶SBR)是以丁二烯和苯乙烯为单体,采用自由基引发的乳液

丁苯橡胶(SBR)是以丁二烯和苯乙烯为单体，采用自由基引发的乳液聚合或阴离子溶液聚合工艺而得的，目前世界上产量最高，消费量最大的通用合成橡胶(SR)品种。其物理机械性能、加工性能和制品的使用性能都接近于天然橡胶(NR)，而且耐磨性、耐热性、耐老化性优于天然橡胶，并可与NR以及多种SR并用，广泛用于生产轮胎与轮胎制品、鞋类、胶管、胶带、医疗器械、汽车零部件、电线电缆以及其他多种工业橡胶制品。按生产工艺，丁苯橡胶可以分为乳聚丁苯橡胶(ESBR)和溶聚丁苯橡胶(SSBR)两大类。乳聚丁苯橡胶开发历史悠久，生产和加工工艺成熟，应用广泛，其生产能力、产量和消耗量在丁苯橡胶中均占首位。溶聚丁苯橡胶是兼具多种综合性能的橡胶品种，其生产工艺与乳聚丁苯橡胶相比，具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点，是今后的发展方向。 1 世界丁苯橡胶的供需现状及发展前景 1.1 生产现状近年来，世界丁苯橡胶的生产能力稳步增长。2003年全世界丁苯橡胶的总生产能力为451.2万t／a，2006年增加到504.6万t／a，比2005年增长约6.5%，其中乳聚丁苯橡胶的生产能力为404.9万t／a，约占世界丁苯橡胶总生产能力的80.2%：溶聚丁苯橡胶的生产能力为99.7万t／a，约占总生产能力的19.8%。北美、欧洲和亚洲地区是最主要的生产地区，生产能力分别约占世界总生产能力的22.2%、19.8%和38.6%。美国固特异轮胎橡胶公司是目前世界上最大的丁苯橡胶生产厂家，2006年生产能力达到36.3万t／a，约占世界丁苯橡胶总生产能力的7.19%；其次是中国石油化工集团公司，生产能力为29.0万t／a，约占世界总生产能力的5.75%；再次是韩国锦湖石油化工公司，生产能力为27.5万t／a，约占世界总生产能力的5.45%；第4是日本合成橡胶公司，生产能力为26.8万t／a，约占世界总生产能力的5.31%。2006年世界主要的丁苯橡胶生产厂家以及前10家丁苯橡胶生产厂家隋况分别见表1和表2。

丁苯橡胶的生产工艺与技术路线的选择

丁苯橡胶的生产工艺和技术路线的选择丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯两种单体经共聚合反应而生成的弹性体共聚物。按聚合工艺方法可分为乳聚丁苯橡胶(ESBR)和溶聚丁苯橡胶(SSBR)两大类。从聚合机理来看，ESBR是自由基聚合，而SSBR是采用阴离子活性聚合。ESBR的发展已过鼎盛时期，而SSBR的发展目前正处于稳步上升阶段。 2.1 丁苯橡胶的分类及品种 2.1.1 乳聚丁苯橡胶的生产工艺乳聚丁苯橡胶(ESBR)的生产历史悠久，乳聚丁苯橡胶是通过自由基聚合得到的，在20世纪50年代以前，均是高温丁苯橡胶，1937年由德国Farben公司首先实现工业化，它是当前合成橡胶中生产能力最大的品种。50年代初才出现了性能优异的低温丁苯橡胶。目前所使用的乳聚丁苯橡胶基本上为低温乳聚丁苯橡胶。羧基丁苯橡胶是在丁苯橡胶聚合过程中加入少量(1～3％)的丙烯酸类单体共聚而制成。其力学性能和耐老化性能等较丁苯橡胶好。但这种橡胶吸水后容易早期硫化，工艺上不易掌握。高苯乙烯丁苯橡胶是将苯乙烯含量为85～87％的高苯乙烯树脂胶乳和丁苯橡胶(常用SBR1500)胶乳以一定比例混合后经共凝得到的产品。…… 1、工艺流程简述原料丁二烯和苯乙烯按一定比例用量配成碳氢相液，在多台串联聚合釜中于5～8℃，在有氧化还原催化体系的水乳液介质存在下，进行自由基共聚合反应。介质中除水、乳化剂外，有引发剂、活化剂、分子量调节、电解质等助剂。当聚合反应6～10小时，聚合转化率达60～62%时，可加入终止剂使聚合反应终止。所得胶乳经闪蒸脱气工序回收未反应的丁二烯和苯乙烯单体后，再加入防老剂和高分子凝聚剂，…… 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程如图2.1所示。

天然橡胶跟丁苯橡胶并用绝缘料配方设计橡胶配方设计原则

天然橡胶与丁苯橡胶并用绝缘料配方设计橡胶配方设计原则橡胶来源：橡胶人才网橡胶配方设计原则，橡胶配方设计原则，常用橡胶介绍添加时间：2010-08-03 浏览次数：59 次进入论坛交流橡胶配合剂以恰当的品种与比例组合，通过一定的加工工艺，按橡胶制品的结构而制成橡胶制品。其结构设计、配方设计、加工工艺作为橡胶制品生产过程三个重要组成成分。它们相互独立，同时又想和联系、协同、制约，它们本身之间的橡胶配合剂以恰当的品种与比例组合，通过一定的加工工艺，按橡胶制品的结构而制成橡胶制品。其结构设计、配方设计、加工工艺作为橡胶制品生产过程三个重要组成成分。它们相互独立，同时又想和联系、协同、制约，它们本身之间的作用都有可能对橡胶制品的物化性能、使用性能、寿命、外观质量、生产成本起决定性作用，配方设计者首先应该确立“整体协调统一”的观念，其次应该在整体统一的基础上最求和体现配方设计者或企业的风格、特长以及实力，使在竞争中出于某种优势地位。此外作为配方设计者栽培放研究中还应该追求高技术含量；追求新知识、新技术的综合灵活运用；追求技术创新和技术突破；追求资源的综合而充分的利用和环境效益。这就要求皮放设计人员应该具有丰厚而且全面的基础知识和丰富的配方设计经验，以及对产品的深入认识、研究和超前的市场竞争意识。有机的结合设备能力和工艺条件，已做到配方设计和其他要素的有机统一。最终的期望值应该是：将材料性能利用到极限，尽可能的充分利用结构因素、设备能力和工艺条件，工艺成熟、可靠油尽可能简化，人工、设备、能源、原材料成本尽可能低或消耗尽可能韶，质量可靠而效率尽可能高。在某些方面有独特性能。橡胶配方设计原则：1、保证硫化酸具有指定的技术性能。2、所用的生胶、聚合物和各种原料容易得到。3、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好，使产品能顺利生产。4、成本、价格便宜。橡胶配方设计指导思想及设计原则橡胶品种（简写符号）化学组成性能特点主要用途1．天然橡胶（NR）以橡胶烃（聚异戊二烯）为主，含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易橡胶品种（简写符号）化学组成性能特点主要用途1．天然橡胶（NR）以橡胶烃（聚异戊二烯）为主，含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在综合性能方面优于多数合成橡胶。缺点是耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质；耐油

丁苯橡胶的生产工艺与技术路线的选择

丁苯橡胶的生产工艺与技术路线的选择丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯两种单体经共聚合反应而生成的弹性体共聚物。按聚合工艺方法可分为乳聚丁苯橡胶(ESＢR）和溶聚丁苯橡胶(SSBＲ)两大类。从聚合机理来看,ESBＲ是自由基聚合，而SSBR是采用阴离子活性聚合。ＥＳBＲ的发展已过鼎盛时期，而SSBR的发展目前正处于稳步上升阶段。 2.1 丁苯橡胶的分类及品种 2.1.1 乳聚丁苯橡胶的生产工艺乳聚丁苯橡胶（ＥSBR)的生产历史悠久,乳聚丁苯橡胶是通过自由基聚合得到的，在2０世纪5０年代以前，均是高温丁苯橡胶，１９37年由德国Fａrben公司首先实现工业化,它是当前合成橡胶中生产能力最大的品种。50年代初才出现了性能优异的低温丁苯橡胶。目前所使用的乳聚丁苯橡胶基本上为低温乳聚丁苯橡胶。羧基丁苯橡胶是在丁苯橡胶聚合过程中加入少量(１～３％)的丙烯酸类单体共聚而制成。其力学性能和耐老化性能等较丁苯橡胶好。但这种橡胶吸水后容易早期硫化,工艺上不易掌握。高苯乙烯丁苯橡胶是将苯乙烯含量为85～8７％的高苯乙烯树脂胶乳与丁苯橡胶（常用SBR15０0)胶乳以一定比例混合后经共凝得到的产品。…… １、工艺流程简述原料丁二烯和苯乙烯按一定比例用量配成碳氢相液,在多台串联聚合釜中于５~８℃，在有氧化还原催化体系的水乳液介质存在下，进行自由基共聚合反应。介质中除水、乳化剂外，有引发剂、活化剂、分子量调节、电解质等助剂。当聚合反应6~10小时，聚合转化率达6０~6２%时,可加入终止剂使聚合反应终止。所得胶乳经闪蒸脱气工序回收未反应的丁二烯和苯乙烯单体后，再加入防老剂和高分子凝聚剂,……

低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程如图2.1所示。图２.１乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程图 …… 如生产充油胶，则需在胶乳中加入定量的高芳烃油或环烷烃油，充分混合后,送去凝聚,后续工序同上。表２.1 典型低温乳液聚合生产丁苯橡胶配方表２、聚合配方及聚合工艺条件 …… 3、主要生产设备乳聚丁苯橡胶生产过程中主要设备是聚合釜闪蒸槽、脱气塔和后处理工序通用的“两机”(挤压脱水机和膨胀干燥机组）。目前国内采用的聚合釜体积有1２、20、3０、４５m３等多种,每条聚合生产线在4.０～4.５万吨/年,需配备聚合釜1６～２0台。釜径为２500~3１０0mm、径/高为1/1.０～1.8、换热总面积为１13～160 m3（单位体积换热为3.56~3．７8ｍ2／ｍ３），搅拌浆型为框式或布鲁马金式，釜电机功率为30～４5千瓦,搅拌转数为7３～100转／分。闪蒸槽为卧式，材质碳钢,最好用玻璃衬里。脱气塔为筛

丁苯橡胶毕业论文---年产7.5万吨丁苯橡胶装置聚合工段工艺设计

年产7.5万吨丁苯橡胶装置聚合工段工艺设计Annual production capacity of 75,000 tons polymerization styrene-butadiene rubber plant process design section

摘要本设计为年产7.5万吨乳聚丁苯橡胶装置聚合工段工艺设计，在文献调研和现场调研的基础上，进行了丁苯橡胶生产方法及工艺的论证，确定了以丁二烯、苯乙烯为单体，采用氧化还原体系为引发剂，歧化松香酸甲皂为乳化剂，配合其他助剂进行低温乳液共聚合的生产工艺。在掌握各种物料的基本性质、聚合机理、聚合方法、工艺流程以及国内外的发展现状的基础上，进行聚合工段的物料衡算、热量衡算、设备选型计算，并对丁苯橡胶车间进行了技术经济分析。在此基础上绘制出丁苯橡胶工艺流程图、设备布置图、管道布置图，编制了设计说明书. 关键词：丁苯橡胶;乳液聚合;生产工艺

Abstract The design for the 65,000 tons annual production capacity ofpolystyrene-butadiene rubber emulsion polymerization plant process design section, in the literature research and field research on the basis of a styrene-butadiene rubber production methods and technology demonstration to determine a butadiene, styrene for the monomer, the redox initiator system, a disproportionation rosin acid soap as emulsifier, in conjunction with other additives for low-temperature emulsion copolymerization of the production process. In the grasp of the basic properties of various materials, polymerization mechanism, polymerization methods, the development process and the status quo at home and abroad based on the section of polymeric material balance, heat balance, calculation of equipment selection, and styrene-butadiene rubber plant techno-economic analysis carried out. On this basis SBR process to map out plans, equipment layout, piping layout, the preparation of the design specification and calculation of the book. Key Words：Emulsion; styrene-butadiene rubber ;production technology

丁苯橡胶装置自聚物的产生及预防对策

V ol134N o111 #86# 化工新型材料 N EW CHEM ICA L M A T ERIA LS 第34卷第11期 2006年11月兰州石化科技丁苯橡胶装置自聚物的产生及预防对策李铁柱1曹建明2李金山1仇国贤2 (1.中国石油兰州石化公司橡胶厂,兰州730060; 2.中国石油兰州石化公司石油化工研究院,兰州730060; 摘要论述了丁苯橡胶装置中丁二烯自聚物的产生、预防,并提出确保装置安全平稳生产的措施。关键词丁二烯,二聚体,过氧化物,端聚物兰州石化合成橡胶厂乳聚丁苯橡胶(ESBR)装置,投产于上世纪60年代初,历经40余年的发展和技术进步,已由引进时的1135万t/a热聚法丁苯橡胶逐步改造成目前的515万t/a冷聚丁苯橡胶。在长期生产过程中,对丁二烯自聚物、过氧化物的产生、危害及预防有了系统的认识。丁二烯自聚物在本套装置上的碳氢相配制、聚合、脱气回收等单元都不同程度的存在。不仅增大了单体消耗,而且往往堵塞设备、管线、阀门等,使装置被迫停车,影响长周期运行,严重时,会使设备损坏,造成火灾爆炸等恶性事故,对安全生产威胁极大。1988年,该装置压缩岗位R106丁二烯气液分离罐,因丁二烯过氧化物在设备内分解,瞬间形成强烈的化学反应,导致着火爆炸,设备毁坏。事故造成了巨大损失,同时也带来深刻教训。为了确保安全、稳定、长周期、满负荷生产,必须采取积极措施,防止丁二烯自聚物的形成。本文旨在结合本套装置实际,结合日常生产管理上的一些做法,对丁苯装置长周期开车过程中防止丁二烯自聚物生成的预防做进一步探讨。 1丁二烯自聚物的产生及其影响因素丁二烯属共轭二烯烃,其化学性质十分活泼,很易自聚,装置上常见的自聚物有丁二烯二聚体、过氧化物和端基聚合物等。丁二烯二聚体多存在于回收丁二烯中,是由2个丁二烯分子聚合形成的环状化合物。温度升高对其形成有直接促进作用。丁二烯二聚体对聚合反应有抑制作用,对聚合反应速率及门尼黏度的下降有明显影响。虽然目前还没有很有效的阻聚剂来抑制其生成,但可通过降低丁二烯储存温度及周期,定期将回收丁二烯采出,在精馏塔中脱除。对乳液聚合反应,一般丁二烯二聚体控制在012%(w t)以下时,对丁苯聚合反应的影响是有限的,且不影响装置长周期安全运行。对装置长周期安全开车构成最大威胁的是丁二烯过氧化物及其端聚物。丁二烯过氧化物为淡黄或深褐色(有杂质)油状物质,不溶易沉淀。其产生是由于丁二烯和系统氧发生过氧化反应。其次,丁二烯过氧化物又成为自催化剂,使丁二烯过氧化物迅速自聚生成丁二烯过氧化物自聚物。同时,氧、铁锈等的存在对其生成有促进作用。常温下不分解,但高温下或在光照、撞击、摩擦时会发生分解甚至爆炸。丁苯装置中丁二烯是其中主要原料,在丁二烯贮存、输送、反应后单体回收过程中,都不可避免存在氧、铁锈和一些诱发丁二烯过氧化物产生的条件(如高温),因此控制丁二烯过氧化物产生条件非常重要。对乳液聚合体系,丁二烯过氧化物要求严格控制在10ppm(10-6)以下。丁二烯端聚物是一种高度交联的树脂状聚合物,坚硬、不熔化、不溶解。大块酷似爆米花。其形成是因为丁二烯过氧化物断链形成的活性自由基与丁二烯发生自由基聚合形成的,自由基进一步与丁二烯发生自由基聚合反应,最终生成丁二烯端基聚合物。

年产10万吨丁苯橡胶聚合工段工艺的设计说明

河南城建学院毕业设计年产10万吨丁苯橡胶装置聚合工段工艺设计Annual production capacity of 75,000 tons polymerization styrene-butadiene rubber plant process design section

丁苯橡胶生产工艺

丁苯橡胶的生产工艺(2011-10-03 23:05:53)转载▼ 标签：丁苯橡胶中顺苯乙烯丁二烯乳液聚合转化率橡胶教育 1.1 丁苯橡胶的分类丁苯橡胶品种繁多，如按聚合方法、聚合温度、辅助单体含量及充填剂等的不同，丁苯橡胶简分为下列几类。 ①按聚合方法和条件分类可以分为乳液聚丁苯橡胶和溶液聚丁苯橡胶；乳聚丁苯橡胶开发历史悠久, 生产和加工工艺成熟, 应用广泛, 其生产能力、产量和消耗量在丁苯橡胶中均占首位。溶聚丁苯橡胶是兼具多种综合性能的橡胶品种, 其生产工艺与乳聚丁苯橡胶相比, 具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点, 是今后的发展方向。乳液聚丁苯橡胶又可以分为高温乳液聚合丁苯橡胶和低温乳液聚合丁苯橡胶，后者应用较广，前者趋于淘汰。在生产工艺上，乳液聚合丁苯橡胶更加成熟，因此本文主要介绍低温乳液聚合生产丁苯橡胶的生产工艺。 ②按填料品种分类可以分为充炭黑丁苯橡胶、充油丁苯橡胶和充炭黑充油丁苯橡胶等。 ③按苯乙烯含量分类

丁苯橡胶—10、丁苯橡胶—30、丁苯橡胶—50等，其中数字为苯乙烯聚合时的含量（质量），最常用的是丁苯橡胶—30 1.2 丁苯橡胶的结构典型丁苯橡胶的结构特征如表一: 表一典型丁苯橡胶的结构特征 ①大分子宏观结构包括单体比例、平均相对分子质量及分布、分子结构的线性或非线性，凝胶含量等。 ②微观结构主要包括丁二烯链段中顺式—1，4、反式—1，4和1，2—结构(乙烯基)的比例，苯乙烯、丁二烯单元的分布等。 ③无定形聚合物因掺杂有苯乙烯链节，所以丁苯橡胶的主体结构不规整，不易结晶。 ④丁二烯的微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大在丁苯橡胶硫化时，丁二烯链节中顺式—1，4和反式—1，4两种结构会发生异构而相互转化，最后可达到一个平衡态。又在低温丁苯和高温丁苯中1．2—丁二烯链节的含量相差不太大．所以丁二烯微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大。 ⑤苯乙烯含量与玻璃化转变温度

丁苯橡胶共混改性(DOC)

---------------材料科学与工程专业成型加工工艺课程设计题目：丁苯橡胶的增强改性姓名：季赛学号： 150412108 班级： 2012级材料（1）班指导老师：张建耀职称：高级工程师\教授起止日期： 2015.11.23——2015.12.6

目录 1.设计背景 (4) 1.1改性加工目的 (4) 1.2乳聚丁苯橡胶 (6) 1.3溶聚丁苯橡胶 (6) 1.4粉末丁苯橡胶 (8) 2.丁苯橡胶增强改性加工工艺原理 (8) 2.1炭黑增强丁苯橡胶应用 (8) 2.2炭黑的补强机理 (8) 3.丁苯橡胶改性原料、助剂及设备介绍 (9) 3.1原料及助剂 (9) 1）原料 (9) 2）炭黑 (10) 3）硬脂酸 (10) 4）氧化锌 (11) 6）防老剂 (11) 7)石蜡油 (11) 8)防焦剂 (12) 9)促进剂 (12) 10)硫化剂 (13) 3.2主要设备与仪器 (13) 3.2.1混炼机 (13) 3.2.2拉伸试验机 (14) 4.加工工艺及加工流程图 (14) 4.1 配方设计 (14) 4.2加工方法 (15) 1）炼前处理 (15) 2）炭黑-橡胶混炼 (15) 3）后加工工艺 (16)

4）强度测量 (16) 4.2产品性能测试项目、性能及测试标准 (16) 1）性能指标 (16) 2）性能参数标准 (18) 4.3加工流程图 (18) 5. 设计总结 (18)

1.设计背景丁苯橡胶（SBR) ，又称聚苯乙烯丁二烯共聚物。其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域，是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶品种之一。中文名: 丁苯橡胶外文名: Polymerized Styrene Butadiene Rubber 密度: 1.04 g/mL 性状: 白色疏松柱状固体 1.1改性加工目的炭黑增强丁苯橡胶是以橡胶为基体，以炭黑颗粒为增强相的复合材料。炭黑在橡胶体系中起补强和填充作用，以改善橡胶制品性能。纯丁苯橡胶拉伸强度只有3.5MPa，没有应用价值，加入炭黑补强后，其拉伸强度提高到25MPa左右。按聚合工艺，丁苯橡胶分为乳聚丁苯橡胶（ESBR）和溶聚丁苯橡胶（SSBR）。与溶聚丁苯橡胶工艺相比，乳聚丁苯橡胶工艺在节约成本方面更占优势，全球丁苯橡胶装置约有75%的产能是以乳聚丁苯橡胶工艺为基础的。乳聚丁苯橡胶具有良好的综合性能，工艺成熟，应用广泛，产能、产量和消费量在丁苯橡胶中均占首位。充油丁苯橡胶具有加工性能好、生热低、低温屈挠性好等优点，用于胎面橡胶时具有优异的牵引性能和耐磨性，充油后橡胶可塑性增强，易于混炼，同时可降低成本，提高产量。目前，世界上充油丁苯橡胶约占丁苯橡胶总产量的 50-60%。乳聚丁苯橡胶，由丁二烯、苯乙烯为主要单体，配以其他辅助化工原料，在一定工艺条件下，经乳液法聚合首先生成丁苯胶浆，脱除胶浆中未转化的单体后，再经凝聚、干燥等工序而生产出产品胶。溶聚丁苯橡胶，由丁二烯、苯乙烯为主要单体，在烃类溶剂中，采用有机锂化合物作为引发剂，引发阴离子聚合制得的聚合物胶液，加入抗氧剂等助剂后，经凝聚、干燥等工序而生产出产品胶。

丁苯橡胶装置自聚物产生原因分析及处

低温乳聚丁苯橡胶装置自聚部位、原因分析及处理措施姓名：李伟才单位：中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司橡胶厂时间：2010年5月27日

摘要：在丁苯橡胶装置的单体回收系统中，常会生成自聚物，其增长迅速,可引起爆炸，导致设备或管线堵塞或暴裂。苯乙烯滗析器、丁二烯贮槽、闪蒸槽、压缩机系统及负压系统均发生过严重自聚事故，严重影响装置的正常生产。本文着重分析自聚原因、自聚发生的部位和应采取的措施，预防自聚事故的发生。关键词：自聚物氧含量阻聚剂乳聚丁苯橡胶是由丁二烯与苯乙烯共聚生成，丁二烯和苯乙烯都能自聚，在贮槽、回收闪蒸槽、汽提塔、压缩机及循环密封水系统、输送管线中都可能生成自聚物。自聚物包括苯乙烯自聚物、丁二烯过氧化自聚物及端基聚合物。自聚物呈白色米花状，遇氧体积迅速增长，生成坚硬的交联聚合物。自聚物堵塞阀门使其无法开关、堵塞压力检测点和液位监测点造成压力液位指示不准、堵塞管道影响胶乳正常输送，需切换设备进行清理；严重时自聚物能使管线涨裂，造成丁二烯、苯乙烯泄漏，不仅使单体消耗过高还给安全环保的重大隐患。 1 产生自聚物的原因分析 1.1系统氧含量较高丁苯橡胶装置产生自聚物一般有以下原因：系统氧含量高，单体贮存温度高，阻聚剂存在问题等。 1.1.1系统存在漏点丁二烯与苯乙烯的回收系统多为负压操作，设备的人孔、管线法兰的石棉垫片长时间运行，由于热胀冷缩振动等会渗漏甚至泄漏，冬季部分管线死角有残液，产生冻情造成垫片呲裂等因素都会造成系统中氧含量升高，使丁二烯容易氧化产生氧化物，过氧化物自由基加速了丁二烯苯乙烯自聚物的生成。此外，负压系统的气相管线、阀门在运行过程中不可避免的产生少量自聚物，导致设备切出清理时阀门关闭不严，清理期间系统氧含量升高，设备、阀门内漏也是导致系统氧含量升高的主要原因。 1.1.2系统的除氧能力不够通常丁苯装置采取的除氧手段有三种：1、对所有聚合用水经行脱氧处理；2、聚合系统加入除氧剂连二亚硫酸钠溶液；3、回收丁二烯时，将包括氧在内的不凝性气体引入煤油吸收塔，吸收丁二烯后放空，消除系统积累的氧。这些方法都存在缺点：除

年产4万吨丁苯橡胶的工艺设计论文

工学学士学位毕业设计课题名称：年产4万吨丁苯橡胶生产工艺设计 2012年 06月 01日

摘要本设计是以丁二烯和苯乙烯为原料，年产4万吨丁苯橡胶的工艺设计。通过比较目前丁苯橡胶的聚合生产方法，最后确定以低温乳液聚合法作为聚合的工艺生产方法。在设计过程中，根据设计任务书的要求，进行了较为详细的物料恒算和能量恒算，对设备进行了工艺计算和选型，同时对聚丁苯橡胶生产过程中的安全注意事项及“三废”治理作了相关说明。综合上述工艺计算和设计结果，绘制出了工艺流程图、主要设备图以及厂区布置图。关键词:丁苯橡胶乳液聚合工艺设计丁二烯苯乙烯

A bstract The design is based on butadiene and styrene as raw materials, with an annual output of 40000tons of SBR process design. By comparing with the present SBR polymerization production method, we make a decision to treat emulsion polymerization at low temperature as polymerization production method at last. In the design process, in accordance with the requirements of the mission design, a more detailed material balance and energy balance, equipment for the calculation and selection process, at the same time on styrene butadiene rubber production in the process of attention to safety issues and the "three wastes" management should be made a note. Drawing the process flow diagram, the main equipment and plant layout according to the process design and calculation results,. Key words: SBR , Emulsion polymerization, Process design, butadiene, styrene monomer

溶液丁苯橡胶聚合工艺设计

摘要本设计主要是对溶液丁苯橡胶聚合工艺进行设计，它的聚合机理为阴离子聚合，其目的是为了进一步明确S-SBR 的聚合工艺，掌握其聚合机理，并选取适当的配方，降低耗能，提高产率，提高其性能。文献部分对溶液丁苯橡胶的发展史，聚合机理，各种配方，聚合过程，流程生产工艺，种类与性能，结构及应用等方面进行了阐述。在设计部分对聚合过程的物料平衡，热量平衡进行了计算，以及聚合反应器和搅拌桨的设计计算。整个过程参考了大量的相关文献，并对各类搅拌器和反应釜进行了比较，综合各搅拌器和聚合釜的优点，对已有的工艺进行了改进，提高了聚合效率。关键词：S-SBR，阴离子聚合，聚合工艺，间歇聚合，聚合釜 2

Abstract The design is mainly to design the solution styrene-butadiene rubber polymerization process. It’s polymerization mechanism is anion polymerization. The purpose of the design is to further catch on the S-SBR polymerization technics, master the mechanism, choice proper formulation, lease the using power, improve the yield, and improve it’s performance. The literature is including the development history of the S-SBR, polymerization mechanism, different kinds of formulation, polymerization process, flowed produce technics, categories, property, construction, and application and so on. Besides, in the design part, include the polymerization process’s materiel balance, quantity of the heat balance, and polymerization kettle’s beater design calculation. During the whole course, with amount of correlative literature, after comparing with the different beaters and polymerization kettle, improve the past mechanism and improve the polymerization efficiency. Keywords: S-SBR, anion polymerization, polymerization mechanism intermittent polymerization, polymerization kettle III

丁苯橡胶生产工艺

丁苯橡胶生产工艺 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

丁苯橡胶的生产工艺 (2011-10-03 23:05:53)转载▼ 标签：丁苯橡胶中顺苯乙烯丁二烯乳液聚合转化率橡胶教育丁苯橡胶的分类丁苯橡胶品种繁多，如按聚合方法、聚合温度、辅助单体含量及充填剂等的不同，丁苯橡胶简分为下列几类。 ①按聚合方法和条件分类可以分为乳液聚丁苯橡胶和溶液聚丁苯橡胶；乳聚丁苯橡胶开发历史悠久, 生产和加工工艺成熟, 应用广泛, 其生产能力、产量和消耗量在丁苯橡胶中均占首位。溶聚丁苯橡胶是兼具多种综合性能的橡胶品种, 其生产工艺与乳聚丁苯橡胶相比, 具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点, 是今后的发展方向。乳液聚丁苯橡胶又可以分为高温乳液聚合丁苯橡胶和低温乳液聚合丁苯橡胶，后者应用较广，前者趋于淘汰。在生产工艺上，乳液聚合丁苯橡胶更加成熟，因此本文主要介绍低温乳液聚合生产丁苯橡胶的生产工艺。 ②按填料品种分类可以分为充炭黑丁苯橡胶、充油丁苯橡胶和充炭黑充油丁苯橡胶等。 ③按苯乙烯含量分类

丁苯橡胶—10、丁苯橡胶—30、丁苯橡胶—50等，其中数字为苯乙烯聚合时的含量（质量），最常用的是丁苯橡胶—30 丁苯橡胶的结构典型丁苯橡胶的结构特征如表一: 表一典型丁苯橡胶的结构特征 ①大分子宏观结构包括单体比例、平均相对分子质量及分布、分子结构的线性或非线性，凝胶含量等。 ②微观结构主要包括丁二烯链段中顺式—1，4、反式—1，4和1，2—结构(乙烯基)的比例，苯乙烯、丁二烯单元的分布等。 ③无定形聚合物因掺杂有苯乙烯链节，所以丁苯橡胶的主体结构不规整，不易结晶。 ④丁二烯的微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大在丁苯橡胶硫化时，丁二烯链节中顺式—1，4和反式—1，4两种结构会发生异构而相互转化，最后可达到一个平衡态。又在低温丁苯和高温丁苯中1．2—丁二烯链节的含量相差不太大．所以丁二烯微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大。 ⑤苯乙烯含量与玻璃化转变温度