【正文】 亞硝酸鈉 SDS 稀磷酸 WT PHS 第 2 章 聚合工段物料衡算 丁苯物料衡算圖： 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 10 （1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）300聚合單元 1— 丁二烯； 2— 苯乙烯； 3— 調(diào)節(jié)劑； 4— 活化劑； 5— 氧化劑； 6— 終止劑； 7— 鉀皂； 8— 堿； 9— 聚合物； 10— 軟水； 11— 未反應(yīng)丁二烯； 12— 未反應(yīng)苯乙烯； 13— 蒸氣； 14— 消泡劑； 15— 固體； 16— 堿； 進(jìn)料計(jì)算 （ 1）混合丁二烯和苯乙烯進(jìn)料： 設(shè)年產(chǎn)量為 6 萬(wàn)噸 每小時(shí)產(chǎn)量： M=6 10000 1000kg247?！?)(7℃ ) q=FCp△ T(kcal/h) BD 3 ST 3 EM 3 MOD 3 ACT 3 OXI 3 TOTAL 第二反應(yīng)釜溫度從 7℃降至 5℃的冷卻顯熱如表 33 所示： 表 33 第二反應(yīng)釜冷卻顯熱 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 14 FLOW(kg/h) △ T(℃ ) Cp(kcal/kg從操作方式來(lái)看它能進(jìn)行間歇、半連續(xù)、單釜和多釜連續(xù)操作，以滿(mǎn)足不同聚合過(guò)程的要求。由設(shè)計(jì)壓力 為 3 105~5 105帕，熱量衡算初選的反應(yīng)器為φ 2800 H 3500，可選封頭型式為：橢圓形底、蓋，可拆蓋，高度 H=2200mm，公稱(chēng)容積為 35m3，筒體內(nèi)徑為 2400mm，壁厚為 18mm， A3 材質(zhì)，重量為 3680Kg，下軸泵為 LIGUM— VIJUE（參見(jiàn)《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》）。的彎頭 19 個(gè)，則 ??? = 總的阻力： （ 3）理論壓頭的計(jì)算：由柏氏方程可得： 泵的選型 由輸送溫度為常溫、低粘度、無(wú)腐蝕性、無(wú)固體顆粒的液體，選擇揚(yáng)程為 48，流量為 15 3m 的旋渦泵，旋渦泵適合小流量高揚(yáng)程的場(chǎng)合。從設(shè)計(jì)的選擇到最終完成，張老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。特別感謝我得同組同學(xué)，他們?yōu)楸驹O(shè)計(jì)做了不少工作，給予了我很多的幫助。同時(shí)，還要感謝材料化學(xué)教研室的各位老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我的各種幫助和支持，使我的設(shè)計(jì)能夠順利完成。 [4] 曾守信，于清溪 .橡膠制品生產(chǎn)手冊(cè) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版 ,31(7):1142:7986 [5] 崔小明 .世界丁苯橡膠的供需現(xiàn)狀及發(fā)展前景 [J].橡膠科技市場(chǎng)， ,18(5):710 [6] 宋守剛，趙美玉 .10萬(wàn) t/a乳聚丁苯橡膠工藝技術(shù)改進(jìn)及應(yīng)用 [J].現(xiàn)代化工， 2020,29（ 11） :6164 [7] 羅富田 .淺談丁苯橡膠裝置聚合反應(yīng)釜的設(shè)計(jì) [J].齊魯石化公司設(shè)計(jì)院，,26(3):3538 [8] 田文德，王子鎬，姚飛 .低溫乳聚丁苯橡膠反應(yīng)器的穩(wěn)態(tài)模擬 [J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)， 2020,16（ 1） :101108 [9] 錢(qián)伯章 .丁苯橡膠技術(shù)現(xiàn)狀及研發(fā)方向 [J].橡膠科技市場(chǎng)， ,18(4) :3334 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 22 致 謝 本設(shè)計(jì)是在我的導(dǎo)師張鈺的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。 貯 罐 （ 丁 二 烯 ）： 每 小 時(shí) 丁 二烯的進(jìn)料為 ，V=1 0 8 5 6 0 .6 9 6 2 1 .1 1 3 7 .8 3? ? ?m3 貯 罐 （ 苯 乙 烯 ）： 每 小 時(shí) 苯 乙 烯 的 進(jìn) 料 為 ，V=10 33 29 .1 6 91 4. 0 36 .4 2? ? ?m3 其他貯罐均按以上方法計(jì)算，一些助化劑本身的損耗很小甚至不損失，就按照一小時(shí)的計(jì)算量來(lái)計(jì)算。 釜式反應(yīng)器的除熱主要采用夾套和各種內(nèi)冷件，以立式最為常見(jiàn)。則反應(yīng) 10 小時(shí)時(shí)， 冷卻第一釜所需氨的量： 1 9 3 1 3 1 . 6 5 6 5 3 . 1 3 /2 9 5 . 7m k g h r?? 冷卻第二釜所需氨的量： 1 6 4 3 3 0 . 5 6 5 5 3 . 2 1 /2 9 7 . 0 5m k g h r?? 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 15 冷卻三至末釜所需氨量： 1 6 4 3 3 0 . 5 6 5 5 3 . 2 1 /2 9 7 . 0 5m k g h r?? 第 4 章 反應(yīng)器和攪拌槳的選擇 反應(yīng)釜的選型 按聚合反應(yīng)的特性及過(guò)程控制的重點(diǎn)在于除去聚合熱的場(chǎng)合，可選用攪 拌釜式反應(yīng)器（參見(jiàn)《聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)》）。 2= /hr 平均流量 =M/899=則取反應(yīng)釜體積 V=20m3 滯留時(shí)間 t=20/= 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 13 反應(yīng)時(shí)間 7～ 10 小時(shí) Rt=7 小時(shí) 7/=(6 釜 ) Rt=8 小時(shí) 8/=(7 釜） Rt=9 小時(shí) 9/= （ 8 釜） Rt=10 小時(shí) 10/= (8 釜 2 塔） 為達(dá)到要求轉(zhuǎn)化率，使聚合反應(yīng)充分發(fā)生，取反應(yīng)時(shí)間 Rt=10 小時(shí)，聚合釜為 8釜 2 塔串聯(lián)。 V330 由 LIA32 LIA322 指示其液位變化。 PRS303 檢測(cè)進(jìn)料集管的壓力，設(shè)在 E304 進(jìn)口，500 kPa 自動(dòng)報(bào)警， 600 kPa 時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停車(chē)。當(dāng)轉(zhuǎn)化率和門(mén) 尼黏度等主要控制指標(biāo)達(dá)到規(guī)定值時(shí)，由終止劑泵（ P310）送來(lái)的 溶液，從選定的 加料點(diǎn)加入到膠乳中，從而終止聚合反應(yīng)。 SBR 品種不同，所需聚合釜溫度亦不同，其控制方法一樣，都是以 TRC312319 控制聚合釜內(nèi)溫度，調(diào)節(jié)氨冷管中的液氨液位。 物料混合后進(jìn)入緩沖罐 (V312)由 P308A 和 P308B 分別加入良田聚合線(xiàn)， 由 P309泵把 OXI 直接送到聚合首釜。為確?？刂凭龋o設(shè)了手動(dòng)校正系統(tǒng)。 聚合 聚合進(jìn)料是多股物料流在線(xiàn)混合方式。 2℃。 2℃。 V307 的溫度為常溫。 2℃。 E306 ST的出口溫度，由 TRC323 檢測(cè)，調(diào)節(jié) WHR(WCS)流量，使其穩(wěn)定在 24177。新鮮堿在氫氧化鈉配制槽 V301 中配制，配制合格后的堿液，有 P301 送入 V3021中 [5]。 V303 的液位，由 LICA302 控制和調(diào)節(jié)。 BD和堿液在 V3021 中分層分離， BD中的 TBC 轉(zhuǎn)入 V3021下部的堿液中。在 E301 與 WHS(WCS)換熱后，流入混合器（ A301）。 一般乳液丁苯橡膠中含有 %的苯乙烯，其分子量隨聚合情況而異，在 10~150萬(wàn)之間。溶液丁苯橡膠在加工上存在的問(wèn)題已通過(guò)生產(chǎn)控制聚合物 (tailoring)而得到克服。單體回收采用三臺(tái)小脫水機(jī)脫水，采用帶式干燥機(jī)熱風(fēng)干燥（兩條線(xiàn)為隨工藝包引進(jìn)，第三線(xiàn)為哈爾濱博實(shí)公司參照其干燥箱仿制）。對(duì)于聚合生產(chǎn)工藝而言， JSR 從工藝流程上要好于ZEON，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于 ZEON，緩沖能力較強(qiáng)；不足之處是 JSR 聚合轉(zhuǎn)化率為 62%，而 ZEON 為 70%[15]。對(duì)于高性能輪胎，沒(méi)有任何其它橡膠能夠代替溶液丁苯橡膠，當(dāng)然乳液丁苯橡膠也是不能滿(mǎn)足要求的。開(kāi)發(fā) SSBR 要在確保其綜合質(zhì)量?jī)?yōu)良的基礎(chǔ)上，將目標(biāo)集中在節(jié)能型品種。 (3)目前越來(lái)越趨向于采用優(yōu)等填料， SSBR 可在此方面降低輪胎的滾動(dòng)阻力做出貢獻(xiàn)。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道， 1992 年至 2020年西歐、美國(guó)、日本三地區(qū) SSBR 平均年增長(zhǎng)率為 %，而 SBR 平均年增長(zhǎng)率約為%0 1995 年，拜耳公司決定停止其在 ESBR 方面的投資， Hill，的 ESBR 停產(chǎn)。溶聚丁苯橡膠具有低的滾動(dòng)阻力，又具有很高的抗?jié)窕耘c耐磨性 ，其滾動(dòng)阻力比乳聚丁苯橡膠減少 20%一 30%，抗?jié)窕詢(xún)?yōu)于順丁橡膠，耐磨性能也很好，是全天候輪胎的最合適膠料。 指導(dǎo)思想 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是： （ 1）利用傳統(tǒng)乳液聚合生產(chǎn)技術(shù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)過(guò)程安全； （ 2）生產(chǎn)過(guò)程盡量采用自動(dòng)控制，機(jī)械化操作； （ 3）對(duì)于易燃易爆場(chǎng)所，設(shè)計(jì)采用可靠的控制，報(bào)警消防設(shè)施； （ 4）設(shè)計(jì)采用技術(shù)成熟完善的傳統(tǒng)乳液聚合方法，達(dá)到環(huán)保的要求，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的化學(xué)污水的排放要經(jīng)過(guò)處理 ，以保證環(huán)保要求； （ 5）廠(chǎng)房、車(chē)間、設(shè)備布置要嚴(yán)格按土建標(biāo)準(zhǔn)，以保證生產(chǎn)和正常進(jìn)行及操作人員的安全。 本設(shè)計(jì)以丁二烯和苯乙烯為主要聚合單體，以松香酸鉀皂、硫酸亞鐵、叔十二碳硫醇、過(guò)氧化氫對(duì)錳烷等為助劑，采用低溫 乳液聚合法連續(xù)生產(chǎn)工藝合成丁苯橡膠。對(duì)丁苯橡膠的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的論證。 關(guān)鍵詞 丁苯橡膠 乳液聚合 工藝設(shè)計(jì) 丁二烯 苯乙烯 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) II Abstract The design is based on butadiene and styrene as raw materials, with an annual output of 60000 tons of SBR process design. By paring 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 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 1 第 1 篇 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 1 章 緒 論 設(shè)計(jì)依據(jù)、指導(dǎo)思想 設(shè)計(jì)依據(jù) 主要設(shè)計(jì)依據(jù)是吉林化工學(xué)院下發(fā)的“年產(chǎn) 9 萬(wàn)噸丁苯橡膠裝置