低温乳液丁苯橡胶聚合装置毕业设计.docx

1、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

2、 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 253.5 调节剂进料量 26 3.6 除氧剂、终止剂、防老剂进料量 264.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 5.2 I 釜热量衡算 35 5.3 II 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

3、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 8

4、C 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-The Technologic Design of The Production Techincs of E-SBR Hong Sun ( Dept.Chem.Eng. ,Beijing Institute of Petro-Chemical Thchnology, 102617 ) oABSTRACT The Styrene-Co-Butadiene Rubber is one ki

5、nd of the widely used rubber products, which is mainly divided into sucking E-SBR, S-SBR and SBS. At present the sucking E-SBR manufacture technology of low temperature serves as the chief method to produce it. My design is an improved one, which based on the sucking E-SBR manufacture technology of

6、low temperature of the Japanese Zeon Corporation, which aimed at increasing the unit manufacture beneficial result and decreasing energy consumption. This article analyzes how the increase of polymeric temperature and the monomer inversion rate in the polymeric process will influence the rubber perf

7、ormance and the unit manufacture beneficial result . The conclusion is that it is feasible to increase the polymeric temperature and the monomer inversion rate to 8 C and 71% respectively. The article also makes the technological calculation of the amount of materials, heat and polymeric apparatus d

8、uring the polymeric process as well as measures of improvement for system the monomer recycle system, the aftertreatment system and disposal of liquid waste. Keyword: Styrene-Co-Butadiene Rubber, E-SBR, Emulsion, Manufacture technology, Get together installation-4-第一章 绪 论 我国丁苯橡胶（SBR）自1960 年开始生产以来，取得

9、了长足的发展，到目前为止已形成约123 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

10、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

11、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 SBR BR 17.0 12.8 1.32 20.0 15.2 1.31 19.0 16.0 1.18 20.0 19.0 1.05 29.5 26.0 1.13 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

12、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