【正文】 X XR C H 2 C H C H 2 C H C H 2 C HX Xn 該反應(yīng)過(guò)程放熱，鏈增長(zhǎng)速率極快（ – 間），其相關(guān)的速率方程為： ? ? ? ?MIkfkkRtdpp 2121????????? 式中 Rp—鏈增長(zhǎng)速率， L/（ smol? ） [I]—引發(fā)劑濃度， mol/l； f—引發(fā)劑引發(fā)效率， %； kd—引發(fā)劑分解速率常數(shù)； kp—鏈增長(zhǎng)速率常數(shù)； kt—鏈終止速率常數(shù)。因此，乳聚丁苯橡膠的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高。乳液法是生產(chǎn)糊樹(shù)脂的方法，工藝復(fù)雜、成本較高且樹(shù)脂質(zhì)量較差。目前存在的主要問(wèn)題是價(jià)格較高，各生產(chǎn)者所生產(chǎn)的產(chǎn)品之間沒(méi)有很好的互換性。 吉林石化公司丁苯橡膠裝置 A、 B 兩條生產(chǎn)線(xiàn)原設(shè)計(jì)雙線(xiàn)各八臺(tái)釜，五臺(tái)置換塔，聚合釜容積為 30 m3/臺(tái)，聚合物料從 第 一釜進(jìn)入，依次通過(guò)串聯(lián)的八臺(tái)釜，在 5℃ 的溫度下， 反應(yīng) 810 小時(shí)，聚合轉(zhuǎn)化率為 60%，生產(chǎn)能力每條線(xiàn)為 115t/d；經(jīng)過(guò)幾次技術(shù)改造，雙線(xiàn)各拆除兩臺(tái)置換塔，增加一臺(tái)聚合釜，變?yōu)榫鸥磻?yīng)，聚合轉(zhuǎn)化率由 60%提至 62%，裝置生產(chǎn)能力由 115t/d 提高到 145t/d[8]。雖然丁苯橡膠市場(chǎng)已經(jīng)成熟，但乳液丁苯橡膠與溶液丁苯橡膠之間的競(jìng)爭(zhēng)正在增加。拜耳認(rèn)為輪胎制備技術(shù)會(huì)有一個(gè)根本轉(zhuǎn)變，歐洲的消費(fèi)者將逐步接受 ―綠色輪胎 ‖。苯乙烯蒸氣與空氣混合物的爆炸極限 %～ %（體積），處理苯乙烯時(shí)應(yīng)避免明火、摩擦和靜電。 吉林化工學(xué)院 7 設(shè)計(jì)地區(qū)的自然條件 本設(shè)計(jì)的丁苯橡膠車(chē)間擬建在 南京揚(yáng)子石化金浦橡膠股份有限公司廠區(qū) 。 目前， SSBR已經(jīng)發(fā)展到了第三代，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)研究第四代乃至第五代 SSBR。日本住友橡膠工業(yè)公司將接枝有硅烷偶聯(lián)劑的 ESBR膠乳與一種化合物（如四乙氧基硅烷）混合，通過(guò)溶膠凝膠 化反應(yīng)而制成一種高強(qiáng)度、高回彈率、低能耗的原位增強(qiáng) ESBR。 ESBR在提高聚合反應(yīng)的單體轉(zhuǎn)化率、節(jié)能降耗等方面 取得了很大的進(jìn)展，在解決 ESBR滾動(dòng)阻力與抗?jié)窕阅苊軉?wèn)題。國(guó)內(nèi)產(chǎn)能增加，主要來(lái)自齊魯石化新建 10萬(wàn) t/a ESBR裝置，該裝置于 2020年 6月份開(kāi)車(chē)以來(lái)，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷生產(chǎn)。 2020年世界 SBR主要生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能列于表 111。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)生活中起著舉足輕重的作用，因此 SBR的生產(chǎn)和技術(shù)的改進(jìn)越來(lái)越受到現(xiàn)代人的關(guān)注！ 當(dāng)前， SBR 生產(chǎn)面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，進(jìn)行了較為詳細(xì)的物料 恒 算和能量 恒 算，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了工藝計(jì)算和選型，同時(shí)對(duì)聚丁苯橡膠生產(chǎn)過(guò)程中的安全注意事項(xiàng)及 ―三廢 ‖治理作了相關(guān)說(shuō)明。 Key words: SBR , Emulsion polymerization, Process design, butadiene, styrene monomer 吉林化工學(xué)院 目錄 摘 要 .................................................................................................................... II 第 1 篇 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ................................................................................................. 1 第 1 章 緒 論 ......................................................................................................... 1 丁苯橡膠的市場(chǎng)分析 .................................................................................... 1 國(guó)外生產(chǎn)情況 ...................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)情況 ...................................................................................... 2 丁苯橡膠合成技術(shù)進(jìn)展 ................................................................................ 4 乳聚丁苯橡膠的合成技術(shù)進(jìn)展 .......................................................... 4 溶聚丁苯橡膠合成技術(shù)進(jìn)展 .............................................................. 5 我國(guó)丁苯橡膠新技術(shù)的開(kāi)發(fā) .............................................................. 5 設(shè)計(jì)依據(jù)、指導(dǎo)思想 .................................................................................. 6 設(shè)計(jì)依據(jù) ............................................................................................ 6 指導(dǎo)思想 ............................................................................................ 6 設(shè)計(jì)地區(qū)的自然條件 .................................................................................. 7 第 2 章 工藝論證 ..................................................................................................... 8 產(chǎn)品 的結(jié)構(gòu)與性能 ........................................................................................ 8 名稱(chēng)及其結(jié)構(gòu) ...................................................................................... 8 丁苯橡膠的性能 .................................................................................. 8 丁苯橡膠的用途 .................................................................................. 9 工藝原理 ...................................................................................................... 9 生產(chǎn)方法論證 .............................................................................................. 10 丁苯橡膠的生產(chǎn)方法 .................................................................................. 12 工藝方案選擇依據(jù) ............................................................................ 12 工藝流程方面 ............................................................................ 12 反應(yīng)速率 .................................................................................... 12 經(jīng)濟(jì)方面 .................................................................................... 13 乳液聚合 .................................................................................... 13 丁苯橡膠的工藝原理： .................................................................... 13 吉林化工學(xué)院 聚合原理 ......................................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是在簡(jiǎn)要介紹丁苯橡膠發(fā)展?fàn)顩r及其性質(zhì)，用途，工藝方法選擇的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了采用低溫乳液聚合法生產(chǎn) SBR 及其干燥的工藝過(guò)程，產(chǎn)量為年產(chǎn) 5萬(wàn)噸。橡膠的主要用途就是輪胎行業(yè)，因此抑制了 SBR的生產(chǎn)與需求。我國(guó) SBR市場(chǎng)供需情況見(jiàn)表 14。日本 Zeon公司通過(guò)引入第三單體，開(kāi)發(fā)出一種生熱低且耐磨、可填充 SiO2或炭黑、門(mén)尼粘度為 10200的 ESBR。但由于 SSBR的加工性能較差，其應(yīng)用并沒(méi)有得到較快的發(fā)展。蘭州石化公司石化研究院自行研制開(kāi)發(fā)了粉末丁苯橡膠制備技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了中式放大，經(jīng) 200t/a規(guī)模的中試證明該技術(shù)凝聚工藝平穩(wěn)，過(guò)程易于控制，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，重復(fù)性好，屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用于 瀝青改性方面，具有摻混工藝簡(jiǎn)單、易于分散、改善瀝青低溫性能的特點(diǎn)，并填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)粉末丁苯橡膠改性瀝青領(lǐng)域的空白。 丁苯橡膠的性能 表 121 乳聚丁苯橡膠的基本性能參數(shù) 性 能 參 數(shù) 密度， g/cm3 ~ 比熱容 , J/（ kg.℃ ） 1820~1920 吉林化工學(xué)院 9 線(xiàn)膨脹系數(shù) , 104℃ 1 — Tg 以下 ~ Tg 以上 ~ 折射率 nD20 電導(dǎo)率 — 50HZ ~ (60℃ ) 106HZ ~ (60℃ ) 介電強(qiáng)度， Kv/mm 24~36 玻璃化溫度 Tg(DSC 法 )， ℃ 55 平均分子量 Mn (11~26)104 丁苯橡膠的用途 乳聚丁苯橡膠具有多方面的較好特性，在物理機(jī)械性能， 加工性能和制品使用性能方面十分接近于天然橡膠，尤其是耐磨、耐熱、耐老化、永久變形和硫化速度方面還優(yōu)于天然橡膠，并且還可以與天然橡膠及多種橡膠材料并用或改性，這就使其應(yīng)用范圍得以擴(kuò)廣，獲得廣泛用途。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。 (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)。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。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）。 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。大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，即使降低引發(fā)劑濃度以減慢速率，有時(shí)還是不能很好的控制。 丁苯橡膠的工藝原理 [12]： 聚合原 理 乳聚丁苯橡膠屬于乳液法鏈?zhǔn)阶杂苫酆蠙C(jī)理。 丁苯橡膠生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述 原料準(zhǔn)備過(guò)程 用計(jì)量泵將規(guī)定數(shù)量的相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑與 苯乙烯在管路中混合溶解，再在管路中與處理好的丁二烯混合。然后經(jīng)過(guò)兩個(gè)不同真空度的閃蒸器回收未反應(yīng)的丁二烯。洗滌后的膠粒再經(jīng)真空旋轉(zhuǎn)過(guò)濾器脫除一部分水分，使膠粒含水低于 20%，然后進(jìn)入濕粉碎機(jī)粉碎成 5～ 50mm的膠粒，用空氣輸送器送到干燥箱中進(jìn)行干燥 [14]。 (由 8 臺(tái)聚合反應(yīng)釜組成一條生產(chǎn)線(xiàn)，反應(yīng)時(shí)間為 8～ 12 小時(shí)（取 9 小時(shí)） ，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為 60%。攪拌釜是乳液聚合最常用的反應(yīng)器，也是應(yīng)用最廣的聚合反應(yīng)器，釜式聚合反應(yīng)器是一種形式多變的聚合裝置，它廣泛應(yīng)用于低粘度的懸浮聚合過(guò)程，乳液聚合過(guò)程，也能用于高粘度的本體聚合和溶液聚合過(guò)程。 罐體尺寸確定 筒體高徑比 因此設(shè)計(jì)條件為低溫、乳聚，可選擇高徑比為 ，即： H/Di= 初步計(jì)算筒體直徑 立式攪拌器的容積通常是筒體和下封頭容積之和。該聚合釜