年产5万吨丁苯橡胶生产工艺设计Word文档下载推荐.doc
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PROCESSDESIGNOFSTYRENEBUTADIENERUBBERWITHANNUALOUTPUTOF50,000TONS
ABSTRACT
AftertheSecondWorldWar,SBRdevelopsrapidly.Ithasbecomethelargestinternationalproductionofsyntheticrubbersofar.SBRaccountedformorethan80%oftotalproductionofSyntheticrubber.TheSovietUnion,theUnitedStates,CanadaandEastGermany`sproductionoftheSBRarethelargest.Inrecentyears,theUnitedKingdom,Italy,GermanyandChinaandothercountriesalsostartedtherapiddevelopmentofSBR.SBRiscommontypeofrubber,andsometimesitcansubstitutefornaturalrubber.Somepropertiesareevenbetterthannaturalrubber.Thisisadesignforanannualoutputof50,000tonsofSBRprocess.Thedocumentsareconsistedofdesignspecificationanddesigndrawings.Inthedesignofbrochures,abriefintroductionoftheSBRproductionstatus,trends,performanceandthemainpurposeofthecurrentSBR,alsointroducedthetwocommonindustrialpolymerproductionmethodsandmakeacomparison.Itwasdesidedthatthelow-temperatureemulsionpolymerizationreplacedthepolymerizationtechnologyproductionmethods.Indesignprocess,massbalanceandenergybalancewascalculatedaccordingtotherequestofdesignspecification.Processcalculationandmodelselectionwasmade.Atthesametime,thesafemattersneedattentionandthemanagementofthethreewastersintheprocessofSBRwasstated.Therelevantdesignpaperwasdrawn.Theengineeringflowdiagramandmajorequipmentdrawingandthearrangementdiagramofworkshopwereincludedindesigndrawing.
KEYWORDS：
SBR,Polymerizationtemperature,Polymerizer,Styrene,Butadiene
目录
前言 1
第1章 绪论 3
§
1.1丁苯橡胶的市场分析 3
1.1.1国外生产情况 3
1.1.2国内生产情况 3
1.2丁苯橡胶合成技术进展 7
1.2.1乳聚丁苯橡胶的合成技术进展 7
1.2.2溶聚丁苯橡胶合成技术进展 7
1.2.3我国丁苯橡胶新技术的开发 8
第2章生产工艺选择 9
第3章产品及原料说明 10
3.1产品的结构与性能 10
3.1.1名称及其结构 10
3.1.2丁苯橡胶的性能 11
3.1.3丁苯橡胶用途 12
3.2聚合原理 12
3.2.1链引发 12
3.2.2链增长 12
3.2..3链终止 13
3.3原料说明 14
3.3.1丁二烯 14
3.3.2苯乙烯 14
第4章低温乳液聚合丁苯橡胶工艺 15
4.1典型配方 15
4.2转化率确定 15
4.3配料确定 16
4.4聚合条件及原料要求 16
4.4.1分散介质 17
4.4.2单体纯度 17
4.4.3聚合温度 17
4.4.4各种助剂 17
4.4.5聚合时间 18
第5章低温乳液聚合工艺流程 19
5.1原料准备过程 19
5.2聚合过程 19
5.3分离过程 20
5.4后处理阶段 20
第6章工艺计算 21
6.1计算依据 21
6.2生产过程总物料衡算 21
6.2.1总进料 21
6.2.2配方检验 23
6.2.3PBS配方原料汇总 23
6.2.4各釜进出料计算 24
6.3热量衡算 27
第7章聚合釜的设计计算 30
7.1反应器操作体积 30
7.2罐体尺寸确定 31
7.2.1筒体高径比 31
7.2.2搅拌罐的装料量 31
7.2.3初步计算筒体直径 31
7.3传热结构，夹套结构 32
7.4筒体壁厚确定 32
7.5顶盖和工艺接管 33
7.5.1进料管 33
7.5.2水进料管 33
7.5.3液氨的进口管径 34
7.6搅拌装置 35
7.6.1搅拌器选择 35
7.6.2搅拌器转速 35
7.6.3搅拌功率 35
7.7搅拌器附件 36
7.7.1挡板 36
7.7.2导流筒 36
第8章车间工艺布置及厂址选择 38
8.1工艺布置设计 38
8.2生产厂房的整体布置 39
8.3厂址选择依据与原则 39
8.4设备布置安全距离 40
8.5车间内辅助室和生活室布置 40
第9章安全设计 42
9.1防火防爆 42
9.2防毒 43
9.3中毒后应采取急救措施 43
9.4安全生产要点 44
9.4.1重点部位 44
9.4.2安全要点 45
参考文献 47
致谢 49
前言
丁苯橡胶是由1,3-丁二烯与苯乙烯共聚而得的高聚物[3]，简称SBR，因其综合性能较好，原料又便宜易得，因此产量很高，约占全部合成橡胶的50%以上。
其物理结构性能，加工性能及制品的使用性能接近天然橡胶，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橡胶并用。
丁苯橡胶具有适合轮胎用途的各种优异性能，溶液丁苯橡胶滚动阻力比乳液丁苯橡胶和天然橡胶低，抗湿滑性比顺丁橡胶好，耐磨性也很好，特别是第二代溶液丁苯橡胶的成功研发，其滚动阻力比乳液丁苯橡胶减20%—30%，抗湿滑性优于顺丁橡胶。
由于其优良的性能，也广泛用于胶管、胶带、胶鞋、耐磨、衬里以及塑料（主要是聚苯乙烯和abs）抗冲击改性剂等用途，但轮胎和胶鞋领域占总消费量的70%以上。
目前SBR的主要生产方法是乳液聚合法和溶液聚合法，乳液聚合生产工艺已相当成熟，且乳液聚合生产工艺已占SBR生产的主导地位。
乳液聚合[4]中，约90%的生产工艺为低温条件。
低温乳聚生产橡胶流程大同小异，包括原料准备、化学品制备、聚合、单体回收、胶乳贮存、凝聚、干燥和产品包装等工序，配方也大同小异。
低温乳液聚合工艺催化剂、活性剂使用效率高，聚合反应温度低，凝胶含量少，能生产出大分子量、机械性能较好的橡胶。
合成SSBR的基本技术路线通常用烷基锂作引发剂，用烷烃或环烷烃做溶剂，用四氢呋喃作无规剂，用醇类作终止剂。
该技术被欧洲许多公司采用。
目前国内外生产厂家紧紧围绕着提高质量、改进性能、降低成本三大宗旨，其生产技术的发展趋势主要表现在完善聚合配方、完善生产工艺、提高过程自控水平、提高聚合单体转化率、改善产品性能和开发新的品种等方面。
本设计是以丁二烯和苯乙烯为原料，对年产5万吨的SBR生产工艺的初步设计，收集有关的化工设计资料作参考，按设计任务书要求进行设计。
本设计的内容主要包括：
1.简单介绍丁苯橡胶的性质、用途、工艺方法选择，重点介绍低温乳液聚合工艺，介绍该工艺的产品及原料说明；
2.整个生产工艺流程3.物料衡算和能量衡算；
4.主要设备的计算与选型；
5.附属设备的条件确定及选型；
6.安全设计及生产注意事项；
7.环境保护。
设计图纸包括物料流程图，聚合釜设备图和车间布置图。
本设计旨在理论学习的基础上，结合生产实践，熟悉工艺流程、生产方案选择、设备选型等，掌握工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备的计算、选型，对参考文献的查阅与学习等的方法。
由于设计者的理论知识有限，设计经验的缺乏，在设计的过程中难免会有一些不足和错误之处，敬请各位老师指导、更正。
第1章绪论
1.1丁苯橡胶的市场分析
1.1.1国外生产情况[5]
据资料报道，2009年世界丁苯橡胶生产能力约为558万t/a，其中乳聚丁苯橡胶约为425万t/a，占总产能的76.2%，溶聚丁苯橡胶约为133万t/a，占总产能的23.8%。
2009年世界SBR主要生产企业的产能列于表1-1。
2009年，金融危机引发的经济疲软进一步影响着世界各国。
特别是汽车工业处于艰难困境，通用、克莱斯勒等知名汽车企业已宣布破产。
橡胶的主要用途就是轮胎行业，因此抑制了SBR的生产与需求。
加之，2009年SBR主要原料丁二烯价格高涨，也使SBR生产企业的利润空间被挤压，这也不得不使部分SBR生产商降低装置开工率。
如韩国锦湖石化公司从2009年8月开始将SBR装置开工率降低了20%，台湾合成橡胶公司在2009年7月至9月将开工率降低20%-30%。
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