低温乳液丁苯橡胶聚合装置毕业设计.docx
《低温乳液丁苯橡胶聚合装置毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低温乳液丁苯橡胶聚合装置毕业设计.docx（105页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
低温乳液丁苯橡胶聚合装置毕业设计
第一章绪论…………………………………………………………………………1
第二章丁苯橡胶……………………………………………………………………3
1.概述……………………………………………………………………………3
1.1丁苯橡胶发展…………………………………………………………3
1.2聚合方法………………………………………………………………5
1.3丁苯橡胶用途…………………………………………………………6
2.乳液丁苯橡胶…………………………………………………………………6
2.1聚合反应机理…………………………………………………………6
2.2乳液聚合影响因素……………………………………………………7
2.3乳液丁苯橡胶生产工艺………………………………………………8
2.4三废处理和安全防护………………………………………………13
第三章工艺设计…………………………………………………………………15
1.工艺流程……………………………………………………………………15
1.1提高聚合温度………………………………………………………15
1.2提高单体转化率……………………………………………………17
1.3单体回收系统………………………………………………………18
2.工艺配方……………………………………………………………………20
2.1调整引发体系………………………………………………………21
2.2调整乳化体系………………………………………………………22
2.3配方其他组分………………………………………………………22
2.4设计配方……………………………………………………………23
第四章工艺计算…………………………………………………………………24
1.设计任务……………………………………………………………………24
2.设计条件……………………………………………………………………24
3.物料衡算……………………………………………………………………24
3.1单体进料量…………………………………………………………25
3.2软水进料量…………………………………………………………25
3.3乳化剂进料量………………………………………………………25
-1-
3.4引发体系进料量……………………………………………………25
3.5调节剂进料量………………………………………………………26
3.6除氧剂、终止剂、防老剂进料量…………………………………26
4.聚合设备……………………………………………………………………27
4.1聚合釜设计…………………………………………………………28
4.2搅拌器设计…………………………………………………………29
5.热量衡算……………………………………………………………………32
5.1比热数据……………………………………………………………33
5.2I釜热量衡算………………………………………………………35
5.3II釜热量衡算………………………………………………………36
5.4传热面积核算………………………………………………………37
第五章结论………………………………………………………………………39
致谢…………………………………………………………………………………41
参考文献……………………………………………………………………………42
附录：
附录A：
表A.1丁二烯与苯乙烯物性
表A.2以内径为公称直径的椭圆封头尺寸
表A.3筒体的容积、面积及质量
表A.4搅拌容器的设计压力
图B.1功率数KN与雷诺数Re的关系
附录B：
图B.1低温乳液丁苯橡胶生产工艺流程图
图B.2低温乳液丁苯橡胶聚合釜设备图
-2-
低温乳液丁苯橡胶聚合装置设计
o
摘要
丁苯橡胶是一种广泛使用的橡胶产品，其主要分为乳液丁苯橡胶、溶液丁苯橡胶
和热塑性丁苯橡胶。
目前乳液丁苯橡胶的生产主要以冷法工艺为主。
本设计即是以日
本Zeon公司的低温乳液丁苯橡胶生产工艺为基础进行的改进设计，其主要目的是提
高装置生产效益，降低能耗。
本文就聚合工段提高聚合温度、提高单体转化率对橡胶
性能和装置生产效益的影响进行了分析，认为聚合温度提高到8C和单体转化率提高
到71％是可行的。
文中对聚合工段进行了物料衡算、热量衡算和聚合设备的工艺计
算，并且对单体回收系统、后处理系统以及废水处理提出了改进措施。
关键词：
丁苯橡胶，乳液聚合，生产工艺，聚合设备
-3-
TheTechnologicDesignof
TheProductionTechincsofE-SBR
HongSun
（Dept.Chem.Eng.,BeijingInstituteofPetro-ChemicalThchnology,102617）
o
ABSTRACT
TheStyrene-Co-ButadieneRubberisonekindofthewidelyusedrubberproducts,
whichismainlydividedintosuckingE-SBR,S-SBRandSBS.Atpresentthesucking
E-SBRmanufacturetechnologyoflowtemperatureservesasthechiefmethodtoproduce
it.Mydesignisanimprovedone,whichbasedonthesuckingE-SBRmanufacture
technologyoflowtemperatureoftheJapaneseZeonCorporation,whichaimedat
increasingtheunitmanufacturebeneficialresultanddecreasingenergyconsumption.This
articleanalyzeshowtheincreaseofpolymerictemperatureandthemonomerinversionrate
inthepolymericprocesswillinfluencetherubberperformanceandtheunitmanufacture
beneficialresult.Theconclusionisthatitisfeasibletoincreasethepolymeric
temperatureandthemonomerinversionrateto8Cand71%respectively.Thearticlealso
makesthetechnologicalcalculationoftheamountofmaterials,heatandpolymeric
apparatusduringthepolymericprocessaswellasmeasuresofimprovementforsystemthe
monomerrecyclesystem,theaftertreatmentsystemanddisposalofliquidwaste.
Keyword:
Styrene-Co-ButadieneRubber,E-SBR,Emulsion,Manufacturetechnology,
Gettogetherinstallation
-4-
第一章绪论
我国丁苯橡胶（SBR）自
1960年开始生产以来，取得了长足的发展，到目前为止已形成约
[1]
23万吨的年生产能力。
其中轮胎行业是我国消耗橡胶的第一大户，丁苯橡胶消费量约占总产量的
45％。
近年来通过巨额投资，引进国外先进汽车设备、技术、资金以及汽车工业利用优惠政策自
身的积累，1994年我国汽车工业将进入高速发展期。
1994年我国橡胶加工业对丁苯橡胶的总需
求约为22万吨。
并且顺丁橡胶由于抗湿滑性差，在当前道路条件日益改善，车速加快，安全性
要求更高的情况下使用将受到一定限制，而丁苯橡胶具有较好的安全性。
因此，我国应更加重视
丁苯橡胶生产发展。
1993年我国消耗橡胶总量103.5万吨，其中丁苯橡胶约20.8万吨。
只占总消耗量的20％，
低于先进国家的占总消耗量35％以上的水平。
我国丁苯橡胶人均产量仅0.2kg，更是大大低于先
进国家水平，这更说明了我国丁苯橡胶工业有着广阔的发展全景。
我国的天然橡胶种植业由于受
自然条件所限（纬度高、干湿季明显、自然灾害频繁），单位面积产量只有世界主产地的一半，
加之生产成本越来越高，无力与国际市场价格竞争，目前完全靠许可证制度和高关税保护着。
我
国恢复关贸总协定缔约国地位后，天然橡胶种植业的处境将更为艰难。
按照中国石化总公司制订
的我国2000年各成橡胶发展规划，在各个胶种的合理比例中，丁苯橡胶应占30％。
要完成这个
规划，即使按耗胶总量年均递增6％计算，到2000年我国每年需丁苯橡胶49.5万吨，届时按80
％开工率计算，我国2000年丁苯橡胶生产能力应为62万吨/年，需新增生产能力39万吨。
但从
已了解的情况看，今后国内丁苯橡胶只有10万吨/年装置投产或开工。
年份
1991
1992
1993
1994
1995
消耗量/万吨
SBR/BR
表1.1我国SBR与BR的消耗量及相对比例
SBRBR
17.012.81.32
20.015.21.31
19.016.01.18
20.019.01.05
29.526.01.13
乳液丁苯橡胶综合性能较均衡，具有强度高，耐热老化和抗湿滑性能好等优点。
顺丁橡胶具
有高弹性、低生热、耐磨和耐低温等特性。
乳液丁苯橡胶和顺丁橡胶在轮胎和各类橡胶制品中均
获得了广泛的应用。
但是从橡胶制品用胶的合理结构出发，乳液丁苯橡胶与顺丁橡胶的比例是宏
-5-
[2]
观调控的一个重要标准。
世界乳液丁苯橡胶对顺丁橡胶的生产能力之比为3.8：
1，而我国目前则
为1.4：
1。
而在消耗比例上美国1.83：
1，加拿大1.66：
1，日本2.33：
1，我国则为1.12：
1（表
1.1是我国SBR与BR的消费量及相对比例）。
其次，轮胎产品结构的不同也是我国SBR与BR消耗比例远较发达国家低的主要原因。
不同
品种轮胎耗胶量占轮胎耗胶量的比例及其中SBR与BR的消耗比例如表1.2所示。
表1.2
升级会员 