【正文】 流入膠粒皂化槽，在劇 烈攪拌下生成膠粒，操作溫度均為 55℃ 左右。899=，則取反應(yīng)釜體積V=20m3 每釜滯留時間 t=20247?！?)(5℃ ) q=FCp△T(kcal/h) BD 5 ST 5 EM 5 MOD 5 ACT 5 OXI 5 TOTAL 吉林化工學(xué)院 26 攪拌熱 攪拌熱為聚合熱的 5%計算 反應(yīng) 8 小時，則第一反應(yīng)釜的攪拌熱為 : q1=q5%== 所需氨的量 總QHrm ?? m：氨的質(zhì)量； Hr：氨的汽化潛熱， 7℃ 時為 , 5℃ 時為 。 反應(yīng)釜和攪拌槳示意圖 2 圖 2 反應(yīng)釜和攪拌槳示意圖 反應(yīng)釜的型號見下表 241： 吉林化工學(xué)院 28 表 241 反應(yīng)釜的型號 封頭型式 公稱容積 計算容積 筒體直徑 筒體高度 壁厚 材質(zhì) 下軸泵型號 橢圓底、蓋 20m3 m3 2200 mm 4950 mm 12 mm A3 LIGUM—VIJUE 反應(yīng)器的體積計算 苯乙烯密度 ρ1=103kg/m3 丁二烯的密度 ρ2=103kg/m3 聚丁苯橡膠的密度 ρ3=103kg/m3 水的密度 ρ=103kg/m3 通過質(zhì)量分?jǐn)?shù)算得 ρm=（ 72/295） +（ 28/295） +（ 195/295） 1= 103kg/m3 ρm——反應(yīng)液混合密度 ， kg復(fù)驗 Sn6%=8= mm＜ ，故不能取 C1=，取C1= 重新計算： Sn=S+C1+C2=++=，圓整后取 Sn=8mm 。因此選用粗估法計算，即先忽略封頭體積，然后再精確計算。為了保證釜中物料的流動、混合與傳熱，液滴的分散或固體物料的均勻懸浮，釜中設(shè)有攪拌裝置 [19]。 根據(jù)《基本有機化工工廠裝備》 知，對于一級反應(yīng)，連續(xù)釜式反應(yīng)器的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)速度常數(shù)之間的關(guān)系如下 [17]： 01AANN CCx ?? ? ?? ? ? ?x kN N1 11 ? 式中 CAN —第 N 臺釜內(nèi)反應(yīng)物的濃度； mol/L CA0 — 反應(yīng)物初始濃度； mol/L xN—第 N 臺釜內(nèi)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率； k — 聚合反應(yīng)表觀速度常數(shù)； min?1 ?—平均停留時間； min N—連續(xù)槽式反應(yīng)器的臺數(shù)； 為了便于計算，按等溫等容處理，取總轉(zhuǎn)化率 60%； 8 釜串聯(lián)；平均停留時間 60 min；反應(yīng)溫 5℃ 。履帶為多孔的不銹鋼板制成，為防止膠粒粘結(jié)，可以在進(jìn)料端噴淋硅油溶液，膠粒在上層履帶的終端被刮刀刮下落入 第二層履帶繼續(xù)通過干燥室干燥。回收的丁二烯經(jīng)壓縮液化，再冷凝除去惰性氣體后循環(huán)使用。在與活化劑溶液（還原劑、螯合劑等）混合，從第一個釜的底部進(jìn)入聚合系統(tǒng)，氧化劑直接從第一個釜的底部直接進(jìn)入。 鏈引發(fā) 這是形成單體自由基活性種的反應(yīng)，首先由氧化還原引發(fā)體系在水相中產(chǎn)生初級自由基。而懸浮聚合可以克服本體聚合和溶液聚合的上述缺點[11]。高溫共聚丁苯橡膠與低溫丁苯橡膠比較，高溫共聚橡膠反式結(jié)構(gòu)含量較低，聚合度也較低，凝膠含量較大；低溫共聚丁苯橡膠反式結(jié)構(gòu)含量較高，分子量分布較窄，凝膠含量幾乎沒有，因此，物理性質(zhì)比高溫丁苯橡膠好 [10]。 南通申華化學(xué)工藝路線與吉化公司基本相當(dāng)，其技術(shù)來源于臺灣合成橡膠公司，聚合系統(tǒng)聚合溫度控制在 8℃ 左右 ，轉(zhuǎn)化率為 63%66%，單體丁二烯回收用水環(huán)真空泵，苯乙烯回收采用兩臺減壓蒸餾塔串聯(lián)操作，脫水機為兩臺并聯(lián)操作，每條生產(chǎn)線兩臺小干燥箱（美國 WP 公司生產(chǎn)）并聯(lián)進(jìn)行干燥 [9]。 目前國內(nèi) 4 套乳聚丁苯橡膠裝置主要技術(shù)來源于日本 JSR、 ZEON 和臺灣合成橡膠公司。 mCH2=CHCH=CH2+ n CH=CH2 [CH—CH2]n[CH2CH=CHCH2]m 吉林化工學(xué)院 11 但是，拜耳同時也指出 ESBR1500,1712 對不同用戶需求的適應(yīng)性很強 [7]。西歐和日本溶聚丁苯橡膠所占總丁苯橡膠消費量的比例為 31%左右，一些公司正計劃擴大溶聚丁苯橡膠生產(chǎn)能力或新建裝置。近兩年在世界丁苯橡膠消費結(jié)構(gòu)中，用于生產(chǎn)輪胎及汽車制品用橡膠零部件對丁苯橡膠的需求量約占總消費量的 %，非汽車用 橡膠制品約占總消費量的 %，制鞋等其他方面約占總消費量的 %[6]。其日試產(chǎn)能力為 360噸，試生產(chǎn)完成之后的日生產(chǎn)能力將達(dá)到 500噸，專家認(rèn)為，環(huán)保型丁苯橡膠的問世對于推進(jìn)橡膠產(chǎn)品行業(yè)的環(huán)境保護(hù)具有重要意義。 20世紀(jì) 80年代初期，英國的 Duniop公司和荷蘭的 Shell公司通過高分子設(shè)計技術(shù)共同開發(fā)了新的低滾動阻力型 SSBR產(chǎn)品，日本合成橡膠公司與普利斯通公司共同開發(fā)了新型錫偶聯(lián) SSBR等第二代 SSBR產(chǎn)品，這標(biāo)志著 SSBR的生產(chǎn)技術(shù)已進(jìn)入了新的階段。美國Xerox公司通過將單體加入聚合釜，引發(fā)聚合，反應(yīng)放熱后用惰性氣體凈化反應(yīng)器，并吉林化工學(xué)院 5 將聚合溫度升到規(guī)定值的方法，制取了殘余單體含量低的 ESBR。 企業(yè)名稱 新建 /擴建能力（萬 t/a SBR） 計劃投產(chǎn)時間 備注 印度石油天然氣公司 14 2020年 臺灣國光石化公司 15 2020年 計劃 2020年 1月中旬簽 署土地開墾合同 臺橡公司將與印度石油公司合資 12 2020 撫順石化 20 2020 批復(fù) 天津陸港石油橡膠工程有限公司 10 2020年末 2020年 3月土建開工 福建聯(lián)合石油護(hù)工有限公司 10 2020年 合計 81 吉林化工學(xué)院 3 表 113 2020年我國 SBR生產(chǎn)廠家及能力 [1] 品種 生產(chǎn)廠家 生產(chǎn)能力（萬 t/a） ESBR 江蘇南通申華化工公司 18 吉林石化公司 14 齊魯石化公司 蘭州石化公司 揚子石化與南京金浦集團(tuán) 普利司通（惠州）合成橡膠公司 23 10 5 小計 SSBR 燕山石化公司 茂名石化公司 3 3 高橋石化公司 10 小計 16 合計 表 114 近年我國 SBR市場供需情 況 [1] 年份 產(chǎn)量 /萬噸 進(jìn)口量 /萬噸 出口量 /萬噸 表觀消費量 /萬噸 2020 2020 2020 2020 2020 2020 國內(nèi) SBR產(chǎn)能由 2020年的 t/a增長至 2020年的 t/a， 3年內(nèi)產(chǎn)能增長了55%。如韓國錦湖石化公司從 2020年 8月開始將 SBR裝置開工率降低了 20%，臺灣合成橡膠公司在 2020年 7月至 9月將開工率降低 20%30%。 本設(shè)計旨在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實踐，熟悉工藝流程、生產(chǎn)方案的選擇、設(shè)備的選型等，掌握 工藝設(shè)計中的物料衡算、能量衡算、設(shè)備的計算、選型，對參考文獻(xiàn)的查閱與學(xué)習(xí)等的方法。 鏈增長 ..........................................................錯誤 !未定義書簽。吉林化工學(xué)院 年 月 日 材 料 科學(xué)與 工程學(xué)院 課程 設(shè)計 年產(chǎn) 5萬噸丁苯橡膠裝置聚合工段工藝設(shè)計 An annual output of 50000 tons of styrene butadiene rubber device polymerization section process design 學(xué)生學(xué)號 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 張 鈺 教 授 聯(lián)合指導(dǎo)教師 張 鈺 教 授 完成日期 吉林化工學(xué)院 Jilin Institute of Chemical Technology 吉林化工學(xué)院 摘 要 本設(shè)計是以丁二烯和苯乙烯為原料，年產(chǎn) 5 萬噸丁苯橡膠的工藝設(shè)計。 鏈終止 ........................................................................................ 14 丁苯橡膠生產(chǎn)工藝流程簡述 ............................................................ 14 丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝流程 ................................................................ 16 第 2 篇 設(shè)計計算說明書 ....................................................................................... 17 第 1 章 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ................................................................................................... 17 第 2 章 聚合工段物料 衡 算 ................................................................................... 19 進(jìn)料計算 .................................................................................................... 19 出 料計算 .................................................................................................... 21 第 3 章 聚合工段熱量 衡 算 ................................................................................... 24 聚合熱 ........................................................................................................ 25 冷卻顯熱 .................................................................................................... 25 攪拌熱 ........................................................................................................ 26 大氣吸熱 ......................................................................錯誤 !未定義書簽。 由于設(shè)計者的理論知識有限，設(shè)計經(jīng)驗的缺乏，在設(shè)計的過程中難免會有一些不足和錯誤之處，敬請各位老師指評指正。 2020年，世界范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)疲軟也沒有得到有效控制， SBR開工率仍很低，見表 112。此外，計劃新建 /擴建 SBR裝置能力合計約 50萬 t/a，預(yù)計到 2020年國內(nèi) SBR產(chǎn)能將達(dá)到 t/a，其中， ESBR產(chǎn)能 t/a， SSBR26萬 t/，產(chǎn)品競爭也將加劇。日本三菱化成公司用自由基引發(fā)劑和常規(guī)乳液聚合制劑，用兩步聚合工藝制成了結(jié)合苯乙烯含量分布范圍寬、耐磨性和抗?jié)窕员瘸Ｒ?guī)的 ESBR好的新型 ESBR[3]。我國 SSBR的開發(fā)較晚， 1982年北京燕山石化公司研究院對正丁基鋰 四氫呋喃 環(huán)己烷體系的苯乙烯和丁二烯共聚進(jìn)行了小試研究， 1984年進(jìn)行了放大實驗， 1989年研制了一種新型節(jié)能 SSBR， 1Kt級的工業(yè)裝置開發(fā)成功， 1996年北京燕山石化公司開發(fā)成功 10Kt級的SSBR生產(chǎn)線，并與有關(guān)單位合作，在汽車輪胎、自行車胎、膠鞋、雜品和改性瀝青等方面相繼進(jìn)行了應(yīng)用研究。 設(shè)計依據(jù)、指導(dǎo)思想 設(shè)計依據(jù) 主要設(shè)計依據(jù)是依據(jù)南京揚子石化金浦橡膠股份有限公司丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝。 ] 工藝原理 （ 1）丁二烯 分子式 C4H6 結(jié)構(gòu)式 2CH CH CH 2CH 在常溫常壓下為無色氣體，有特殊氣味，有麻醉性，特別刺激粘膜，容易液化，易吉林化工學(xué)院 10 溶于有機溶劑；性質(zhì)活潑，易發(fā)生自聚反應(yīng)，因此在儲存、運輸過程中要加入阻聚劑。 1992 年以來，溶聚丁苯橡膠的產(chǎn)量呈遞增趨勢。 SSBR 是一種相對 ESBR 的高性能合成橡膠，它不能等同于 ESBR，也不能完全取代 ESBR，二者比例的調(diào)整有一個漸進(jìn)的發(fā)展過程。工藝技術(shù)路線基本一