【正文】 好的耐化學(xué)腐蝕性和表面硬度，丁二烯使 ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好的加工性能，其比例為苯乙烯一般在 50%以上，丁二烯占 20%左右，剩余的是 丙烯腈的含量。 目前世界上 ABS 樹脂合成仍廣泛采用的是乳液接枝摻 混 法 。該法工藝成熟、流程短、設(shè)備少、生產(chǎn)品種多、適宜大規(guī)模生產(chǎn)。水、無(wú)機(jī)鹽、堿、酸類對(duì) ABS幾乎無(wú)影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。 ABS 樹脂生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大 , 各種性能以及專用料的開發(fā)日趨成熟。目前 ABS 高膠粉的主要研究方向是提高膠乳中橡膠相 ( 乳液聚丁二烯主干 或乳液丁苯膠乳主干 ) 的含量 , 努力縮短聚丁二烯主干膠乳的聚合反應(yīng)時(shí)間和苯乙烯 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 表 1 ABS 樹脂工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)綜合評(píng)價(jià) 和丙烯腈在 PB 膠乳上接枝的聚合反應(yīng)時(shí)間 , 嚴(yán)格控制膠乳粒徑和粒徑分布 , 提高 ABS 樹脂的沖擊性能和改善外觀光澤度。生產(chǎn) 80～100 nm 小粒徑 PB 膠乳反應(yīng)速度快 ,一般在 8～ 12 h 內(nèi)完成。國(guó)內(nèi)需求數(shù)量比較大的專用料有阻燃、冰箱板材、耐熱級(jí)、透明級(jí)、高光澤、抗靜電、電鍍級(jí)以及 PA/ABS、 PC/ABS、 PVC/ABS 等各種 ABS 合金樹脂。 本裝置系引進(jìn)日本合成橡膠株式會(huì)社的工藝技術(shù)，為乳液接枝 — 本體 SAN 摻混法，具有技術(shù)成熟可靠，工藝流程短，設(shè)備臺(tái)數(shù)少， 產(chǎn)品質(zhì)量好，可生產(chǎn)的 ABS 品種多，廢物排放少的優(yōu)點(diǎn)、是目前世界上比較先進(jìn)的工藝技術(shù)。 乳液接枝單元 接枝聚合釜，搪瓷，設(shè)計(jì)溫度 160℃，壓力 。 以過(guò)硫酸鉀或過(guò)氧化氫異丙苯為引發(fā)劑。 游離基在水相中借引發(fā)劑分解而形成，與單體分子的膠束相撞，并在膠束內(nèi)引發(fā)聚合，開始出現(xiàn)乳膠粒子。于是 系統(tǒng)中不再有膠束的存在。 提高轉(zhuǎn)化率（干物質(zhì)） 水比的影響 在保證傳熱和良好傳質(zhì)的前提下，應(yīng)盡可能降低水的用量。 接枝膠乳的凝聚機(jī)理 這是 ABS接枝粉料生產(chǎn)中 重要的一步工序。一般通過(guò)三種途徑： ① 電荷中和 ② 高分子絮凝劑的吸附架橋 ③ 表面吸附 良好的凝聚標(biāo)志是：凝聚粒子大，均一而不結(jié)塊。 ABS 粉料 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 PBL 的生產(chǎn)及單體回收的工藝過(guò)程 PBL的生產(chǎn)工藝過(guò)程 自界區(qū)外來(lái)的 NaOH 溶液經(jīng)卸料泵 AP113輸送至 NaOH 貯槽 AV112 中，經(jīng) NaOH輸送泵 AP114輸送到 AV105堿液配制罐，在 AV105中配制好規(guī)定濃度的 NaOH溶液，配制好的 NaOH 溶液經(jīng) NaOH 溶液進(jìn)料泵 AP107 間歇輸送至 AV106 的堿傾析槽中。 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到預(yù)期轉(zhuǎn)化率時(shí)，來(lái)自終止劑配制罐 AV215 的快速終止劑 DEHA 經(jīng)終止劑輸送泵（ AP217）由 FQC1305 計(jì)量后經(jīng)終止劑貯罐加入 AR301。 將 AV105 罐中的 NAOH 溶液經(jīng)泵 PA106 由流量計(jì)， AV 204 罐中的乳化劑經(jīng)泵 AP204由流量計(jì)， AV209 罐中的活化劑經(jīng)泵 AP209 由流量計(jì)， AV412 罐中的 PBL 經(jīng)進(jìn)料泵AP412 由流量計(jì)， AV104A/B 罐中的丁苯膠乳由流量計(jì)一同與水由流量計(jì)通過(guò) AX501管道混 合器輸送至 AX503A/B/C ABS 反應(yīng)器，發(fā)生接枝乳液聚合。 單體回收 火炬 脫氣塔 丁二烯聚合 丁二烯膠乳去 ABS 單元 廢水排至配套水處理單元 重組分排至熱 CH2=CH—CH=CH2 K2S2O4 [ CH2—CH=CH—CH2 ] n CH2=CH—CH=CH2 K2S2O4 [ CH2—CH—CH2—CH ] n 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15 聚合過(guò)程是間歇操作過(guò)程，需要建立時(shí)間平衡，由設(shè)計(jì)任務(wù)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可知生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)時(shí)間、消耗定額、各步聚損失以及聚合配方工藝操作條件，可依據(jù)上述展開計(jì)算。 = 一次投料水的體積： 180247。 ＝ 290 次 平均每次產(chǎn)量： 100000 247。但是他的造價(jià)高，裝精度要求也高。 中央控制室 ABS 主生產(chǎn)裝置的所有檢測(cè)、控制及管理均由中央控制室的 DCS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。 ④ 符合建筑設(shè)計(jì)要求 ⑤ 符合安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)依據(jù) ① 建筑設(shè)計(jì)防水規(guī)范 TJ1674 ② 煉油化工企業(yè)省級(jí)防火規(guī)范 YHS0178 ③ 工業(yè)企業(yè)省級(jí)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) TJ3679 ④ 工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 車間布置要考慮的問(wèn)題 ① 最大限度地滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。 廠房的輪廓 廠房輪廓應(yīng)力求簡(jiǎn)潔，這會(huì)使設(shè)備布置靈活方便，同時(shí)有利于廠房的建造。 ⑤ 要考慮車間的發(fā)展和廠房的擴(kuò)建 ⑥ 車間中所采取的勞動(dòng)保護(hù)、防腐蝕措施是否符合要求。車間廠房與車間設(shè)備布置時(shí)互相制約、密不可分的。 ABS 聚合反應(yīng)采用熱水加熱及冷卻的串級(jí)溫度控制系統(tǒng)。因?yàn)?0H / 0D 取得較小，所以此處按工程尺寸選定釜體直徑為 3600 mm。 4= 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 丁二烯聚合反應(yīng)釜物料平衡計(jì)算： BD 聚合反應(yīng)釜物料衡算表 名稱 進(jìn)料（ kg） 出料（ kg） 丁二烯 12644 1264． 4 聚丁二烯 0 歧化松香酸鉀皂 水 單體 脂肪酸皂 水 單體 叔十二碳硫醇 水 單體 磷酸鉀 水 單體 過(guò)硫酸鉀 水 單體 過(guò)硫酸鈉 水 單體 表面活性劑 水 單體 氫氧化鈉 水 單體 氫氧化鉀 水 單體 水 合計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 18 此過(guò)程屬于間歇操作過(guò)程、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故用 千克 /釜作為基準(zhǔn)。 丁二烯進(jìn)料量 （ 1）操作周期： 聚合釜 — 進(jìn)料 BD— 15分鐘 攪拌 — 15 分鐘 升溫 — 15 分鐘 反應(yīng) — 小時(shí) 出料 — 20 分鐘 清釜置換等 — 40分鐘 水 — 15分鐘 共 計(jì) — 27 小時(shí) 30 分鐘（取操作周期為 小時(shí)） 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 （ 2）丁二烯生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)字： ABS 中的 PB 含量為 % 生產(chǎn)次數(shù)： 8000247。 (2) 間歇聚合比連續(xù)聚合的單位容積生產(chǎn)能力小 , 流程長(zhǎng) , 設(shè)備多 , 占地面積大 , 投資多 , 污水量大 , 需有一級(jí)污水處理設(shè)施。反應(yīng)溫度是通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)器夾套的冷卻介質(zhì)液氨的液位來(lái)控制的。活化劑與AV208 中的 KOH 溶液一同輸送至 AV209A/B 并混合，經(jīng)加料泵 PA209A/B 由流量計(jì)；抗氧劑與水一同輸送至 AV206 配制罐并混合，經(jīng)加料泵 AP206 由流量計(jì)；水與自界區(qū)外來(lái)的 KOH 一同輸送到 AV207 配制罐中，按一定的比例稀釋，配制好的 KOH 溶液輸送至AV208 貯藏罐，經(jīng)進(jìn)料泵 AP208 打入 AV202 中與松香皂反應(yīng)生成歧化松香酸鉀皂經(jīng)泵AP202 打入 AV203 儲(chǔ)罐，再經(jīng)進(jìn)料泵 AP203 分別輸送至 AV205， AV206；乳化劑由乳化劑緩沖罐 AV205A/B 經(jīng)乳化劑加料泵 AP205 由流量計(jì)計(jì)量， TDDM 由 TDDM 緩沖罐 AV211經(jīng) TDDM 加料泵 AP211 由流量計(jì)計(jì)量后，按規(guī)定的配方量控制加入到丁二烯聚合釜AR301（三釜并聯(lián)）中，啟動(dòng)攪拌器 AAR301，隨后將規(guī)定量的引發(fā)劑 KPS 溶液自 PB膠乳引發(fā)劑配制罐 AV2 2AV210 經(jīng) AP210 由流量計(jì)計(jì)量后加入到 AR301 中，然后將 WT 經(jīng)脫鹽水增壓水泵 AP310 由流量計(jì)計(jì)量后加到 AR301 中，向聚合釜內(nèi)加入 SHP使釜內(nèi)溫度達(dá)到反應(yīng)開始溫度時(shí)，聚合反應(yīng)開始，并由自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。如果用干粉擠壓造粒機(jī)，則必須干燥至含水量≤ 1%?；瑒?dòng)面電位為 ε 電位，也叫動(dòng)電電位。所以設(shè) 計(jì)成階梯升溫方式，保證后期轉(zhuǎn)化率的提高，從而既保證膠乳粒徑，又保證凝膠量。 進(jìn)一步的聚合反應(yīng)只在乳膠粒子內(nèi)進(jìn)行，在此期間，單體溶液仍然經(jīng)過(guò)水相擴(kuò)散方式把單體源源不斷地補(bǔ)充給乳膠粒子直到轉(zhuǎn)化率 60%時(shí)，單體液滴終于消失，乳膠粒子中單體也繼之逐漸消耗掉，反應(yīng)速度也迅速下降。 CH2=CH—CH=CH2 K2S2O4 [ CH2—CH=CH—CH2 ] n CH2=CH—CH=CH2 K2S2O4 [ CH2—CH—CH2= CH ] n 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 成核后，聚合反應(yīng)在單體聚合物粒子中繼續(xù)進(jìn)行，粒子體積迅速增大，此時(shí)單體液滴通過(guò)擴(kuò)散方式不斷將單體補(bǔ)充給單體聚合物粒子。采用間歇乳液聚合的方法，使丁二烯聚合生成聚丁二烯膠乳。 物 料 名 稱 配 比（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 聚丁二烯乳膠 丙烯腈 苯乙烯 叔 12碳硫醇 歧化松香酸鉀 焦磷酸鈉 葡萄糖 硫酸亞鐵 過(guò)氧化氫異丙苯 工藝水 100 30 10 01 5 280 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6 原料規(guī)格 丁二烯（ BD）（執(zhí)行 GB1329191技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)） 苯乙烯（ ST） 丙烯腈（ AN） 氫氧化鈉（ SODA） 氫氧化鉀（ POTASH） 控制項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 外觀 無(wú)色透明無(wú)懸浮物 純度 % ≥ 丁二烯二聚物 PPm 10 月 ~5 月 ≤1000 ； 6 月 ~9 月≤2021 阻聚劑（ TBC） PPm 40~150 控制項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 外觀 無(wú)色透明液體，無(wú)機(jī)械雜質(zhì) 純度 % ≥ 聚合物含量 PPm ≤10 阻聚劑（ TBC） PPm 10~30 控制項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 外觀 清澈透明無(wú)懸浮物 水 %（ wt） ≤ 過(guò)氧化物 PPm ≤ 阻聚劑（ MEHQ） PPm 35~45 控制項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 純度 % ≥ 控制項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 純度 % ≥ （液） ≥ （固） 碳酸鉀 % ≤ （液） ≤ （固） 雜質(zhì) 無(wú) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 7 歧化松香（ ROSIN） 脂肪酸 （ FAD） 碳酸鉀（ KCB） 控制項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 顏色 無(wú)色或微色 酸值 % 150~165 脫氫松香酸 ≥48 松香酸 % ≤ 不皂化物 % ≤12 皂化懸浮物 無(wú) 性能評(píng)價(jià) 合格 控制項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 顏色（ Gardner） ≤2 中和值 202~207 不 皂化物 % ≤ 濕度 % ≤ 碘值 38～ 46 性能評(píng)價(jià) 合格 控制項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 外觀 白色小顆粒狀粉末 純度 % ≥ 氯化鉀 ％ ≤ 硫酸鉀 ％ ≤ 三氧化二鐵 ％ ≤ 灼燒失重 ≤ 水不溶物 ≤ 性能評(píng)價(jià) 合格 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 過(guò)硫酸鉀（ KPS） 叔十二烷基硫醇（ TDDM） 控制項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 外觀 溶解后溶液清澈 氯 ％ ≤ 鐵 ％ ≤ 純度 % ≥ 控制項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 外觀 油狀透明液體 折光指數(shù)（ 25176。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 4 第二章 生產(chǎn)配方及 原料 、輔助原料的技術(shù)規(guī)格 生產(chǎn) ABS 粉料的配方及工藝條件 生產(chǎn)聚丁二烯乳膠的配方及工藝條件 物料名稱 質(zhì)量分?jǐn)?shù)％ 丁二烯 氫氧化鈉 歧化松香酸鉀皂 氫氧化鉀 脂肪酸皂 叔十二碳硫醇 磷酸鉀 過(guò)硫酸鉀 過(guò)硫酸鈉 表面活性劑 軟水 100 變量 23 變量 32 120190 工藝條件 聚合溫度 /℃ 低溫聚合 高溫聚合 5177。因此 , 提高產(chǎn)品品質(zhì) , ABS 生產(chǎn)企業(yè)加快開發(fā)專用牌號(hào)、共混合金牌號(hào)是我國(guó) ABS 樹脂發(fā)展的重點(diǎn)。 在國(guó)際，日本帝人公司開發(fā)出無(wú)鹵阻燃 PC/ABS