【文章內(nèi)容簡介】 建廠規(guī)模 .........................................................................................................................67 產(chǎn)品規(guī)格 .........................................................................................................................67 建廠投資預算 ..................................................................................................................67 產(chǎn)品價格設計 ..................................................................................................................68 年生產(chǎn)總成本預測 ...........................................................................................................68 年生產(chǎn)固定總成本 ..................................................................................................68 年生產(chǎn)變動成本總成本 ...........................................................................................68 經(jīng)濟效益分析 ..................................................................................................................69 財務評估 .........................................................................................................................70 年企業(yè)投資回收率 ROI ...........................................................................................70 年企業(yè)投資利潤率 ..................................................................................................70 投資回收期 .............................................................................................................70 廣西科技大學畢業(yè)設計 年產(chǎn) 2萬噸順丁橡膠聚合車間工藝設計 V 13 計算機在設計中的應用 ......................................................................................................71 結(jié)束語 .......................................................................................................................................72 參考文獻 ...................................................................................................................................73 致謝 ...........................................................................................................................................74 附錄 ...........................................................................................................................................75 A主要設備一覽表 .....................................................................................................................75 Ｂ符號說明 ...............................................................................................................................76 1 1 緒論 順丁橡膠的 基本概念 順式 1,4聚丁二烯橡膠 簡稱順丁橡膠、 順丁膠 ，又稱 順式聚丁二烯橡膠 、 聚丁二烯橡膠 ， 英文名 為 ： polybutadiene rubber、 Poly(butadiene)，其分子式為 (C4H6)n，分子量： ，屬 于 混合物，國際通用代號為 BR，根據(jù)順丁橡膠順式結(jié)構(gòu)的含量主要分 為高順丁橡膠 (順式結(jié)構(gòu)占 97～ 99%)、中順丁橡膠 (順式結(jié)構(gòu)占 90～ 95%)和低順丁橡膠 (順式結(jié)構(gòu)占 32～ 40%)三種 [1]。 結(jié)構(gòu)式 如下圖 ： C CHCH 2C H 2Hn 圖 順丁橡膠分子結(jié)構(gòu)式 順丁橡膠的性能 順丁橡膠是 1,3丁二烯采用定向溶液聚合方法得到的高順式 1,4 結(jié)構(gòu)含量的聚丁二烯，稱為聚丁 二烯橡膠，是有規(guī)立構(gòu)橡膠 ，高分子量的順丁橡膠分子量為 (80～ 120)10 4，中高分子量的順丁橡膠分子量為 (25～ 40)10 4， 分子量分布較窄。順丁橡膠具有彈性高、低溫性能好、耐磨性優(yōu)異、耐曲撓性良好等特點。順丁橡膠的 缺點是拉伸強度、撕裂強度較低，抗?jié)窕圆睿淞餍源螅庸ば阅苌圆?。溶解度參?shù) δ ＝ ～ ， 溶于環(huán)己烷、正庚烷、正己烷、苯、甲苯等 [1]。 順丁橡膠是結(jié)晶性橡膠，但結(jié)晶能力不強，所以自補強能力較小。另外，順丁橡膠的結(jié)晶對應變得敏感性低，這也是使順丁橡膠的自補強性比天然橡膠的低得多的原因之一。 由于順丁橡膠的分子結(jié)構(gòu)主要是順式 1,4結(jié)構(gòu)，分子排列規(guī)整，所以其彈性比天然橡膠還好。順丁橡膠的玻璃化溫度 Tg＝ 110℃ ，故它的低溫物理性能很好，耐寒溫度低于 55℃ 。彈性是通用橡膠中最好的一種。耐熱性與天然橡膠 相同，都為 120℃ ，但耐熱老化性能卻優(yōu)于天然橡膠。拉伸強度比天然橡膠、丁苯橡膠都低，因此必須加入炭黑等補強劑。撕裂強度也比天然橡膠低，抗?jié)窕阅懿缓?，用于輪胎胎面、鞋底時，在濕路上易打滑。順丁橡膠的耐磨性優(yōu)異，滯后損失小，生熱低，這對制品在多次變形下的生熱和永久變形的降低都十分有利。 順丁橡膠在混煉前不需要塑煉?；鞜捘z的壓出性能良好，適于注壓成型，但粘著性差。順丁橡膠對加工溫度的變化較敏感，當開煉機輥溫在 60℃ 以上時，膠料易脫輥，給加工帶來一定的困難。一般需要與天然橡膠或丁苯橡膠并用，以改善工藝加工性能。 并 且 順丁橡膠的冷流性較大，這對生膠的包裝、貯存和半成品的存放都提出了較高的要求。 廣西科技大學畢業(yè)設計 年產(chǎn) 2萬噸順丁橡膠聚合車間工藝設計 2 順丁橡膠的類別 順丁橡膠是利用 1,3丁二烯單體在鎳、鈷、鈦、鋰、稀土等不同催化劑下，進行溶液聚合而成的橡膠總稱，根據(jù)所利用催化體系的不同，可分為鎳膠、鈷膠、鈦膠、鋰膠、稀土膠。 按其微觀結(jié)構(gòu)及其含量分類有：高順式、中順式、低順式、中乙烯基、高乙烯基等各種聚丁二烯橡膠。 高、中順式順丁橡膠主要用來生產(chǎn)輪胎。 用鋰系制得的聚丁二烯其順式 1,4 含量只有 35～ 40%，故稱低順式順丁橡膠，由鈦系制得的順式 1,4 含量在 90%左右，稱中順式順 丁橡膠；而由鈷和鎳催化體系所制得的順丁橡膠，順式 1,4 含量達 96～ 98%，故稱高順式順丁橡膠。鎳膠、鈷膠產(chǎn)品性能較好，產(chǎn)量也較大；鈦膠已逐漸被淘汰而改生產(chǎn)性能較好之稀土膠。鋰系催化劑生產(chǎn)的低順式丁二烯橡膠的優(yōu)點是：催化劑是單一組成丁基鋁，聚合反應容易控制，催化劑活性高、用量少，聚合后不必從產(chǎn)品中除去催化劑的殘渣，工藝簡單，適用于單釜聚合，從而能提高生產(chǎn)效率，降低成本。低順式順丁橡膠的缺點是分子量分布窄，物理機械性能較差，加工較困難，冷流傾向大，故一般只和聚苯乙烯樹脂等混煉作改性樹脂使用。 用鈦、鈷和鎳催化體 系制得的順丁橡膠，它們的物理機械性能很類似，所不同的是鈦系順丁 橡 膠的分子量分布較窄，冷流傾向大，加工性能也不如鈷系和鎳系催化劑所制得的好。用鈷系和鎳系催化劑的優(yōu)點是：催化劑活性高，產(chǎn)品中順式 1,4 結(jié)構(gòu)含量高，質(zhì)量均勻，因此橡膠的綜合物理機械性能較好，分子量大，較易調(diào)節(jié)，分子量分布較寬，加工性能較好，冷流傾向也較小。 至于鎳系和鈷系比較，鎳系的優(yōu)點主要表現(xiàn)在可以提高聚合系統(tǒng)中單體的濃度，而對產(chǎn)物性能無不良影響，所以可以節(jié)約溶劑和減少溶劑回收費用，同時提高了聚合釜的利用率。而以鈷系作催化劑時，如果提高聚合時的單 體濃度，則得到的聚合物的順式 1,4 含量會下降，凝膠含量也增加。此外，用鎳系催化劑時，聚合反應能在較高的溫度下進行，生成的聚合物的順式 1,4 含量幾乎不受反應溫度的影響，這樣，聚合比較容易操作，適應性也強些。但在以鈷為催化劑的情況下，如提高聚合溫度會導致聚合物中順式 1,4 含量的下降，故操作要求比較嚴格。 稀土膠主要是釹系，相對鎳系順丁橡膠，稀土順丁的抗?jié)窕悦黠@改善，滾動阻力小，綜合性能顯著優(yōu)于鎳系順丁橡膠。該膠種市場前景看好，屬于鎳系順丁橡膠升級換代的一種產(chǎn)品 [2]。 順丁橡膠的用途 順丁橡膠的用途 主要是用于制造輪胎，還可用于制造耐磨制品（如膠鞋、膠輥）、耐寒制品和防震制品，可作為塑料的改性劑。順丁橡膠可與多種橡膠并用，制造乘用汽車輪時，可與丁苯橡膠并用，并用量為 35%～ 50%。制造載重汽車輪時，常與天然橡膠并用，并用量為 25%～ 50%。用于重型越野汽車輪胎胎面時，天然橡膠 75份，順丁橡膠 25份較好。用于膠布時，一般與丁苯橡膠并用，并用量為 15%～ 30%。用于制造輪胎胎側(cè)時廣西科技大學畢業(yè)設計 年產(chǎn) 2萬噸順丁橡膠聚合車間工藝設計 3 可與氯丁橡膠并用，以提高耐低溫性能。順丁橡膠也可與氯磺化聚乙烯并用 [3]。 國內(nèi)外順丁橡膠發(fā)展 現(xiàn)狀 及發(fā)展前景 國外現(xiàn)狀及發(fā)展 順 丁橡膠是順式 1， 4聚丁二烯橡膠的簡稱，國際通用代號為 BR， 是目前僅次于丁苯橡膠的世界第二大通用合成橡膠。 其具有彈性好，耐磨性強和耐低溫性能好，生熱低，滯后損失小，耐屈撓性、抗龜裂性及動態(tài)性能好等優(yōu)點，可與天然橡膠、氯丁橡膠以及丁腈橡膠等并用，在輪胎、抗沖擊改性、膠帶、膠管以及膠鞋等橡膠制品的生產(chǎn)中具有廣泛的應用。 2020 年世界順丁橡膠產(chǎn)能 364 萬噸 /年，產(chǎn)量 287 萬噸，開工率為 79%，比 2020 年提高了 4 個百分點；消費量為 287 萬噸，同比增加 %。目前世界順丁橡膠的主要供應地區(qū)為亞洲、北美及西歐， 2020 年三地區(qū)總能力占世界的 %。其中，亞洲為最大供應地， 2020 年產(chǎn)能為 168 萬噸 /年，占世界總能力的 %；其次是北美及西歐地區(qū)，產(chǎn)能分別為 80 萬噸 /年和 49 萬噸 /年。從消費狀況看，亞洲、北美和西歐仍是主要的消費地區(qū)。 2020 年，亞洲、北美、西歐消費量分別為 161萬噸、 41萬噸、 42萬噸，分別占世界消費總量的 %、 %、 %。 2020 年，世界順丁橡膠產(chǎn)能最大的 15 家公司合計產(chǎn)能達 萬噸 /年，占世界總產(chǎn)能的 %。位居前 3 位的企業(yè)分別為朗盛公司（ 46 萬噸 /年）、 中國石化（ 萬噸 /年）及米其林公司（ 萬噸 /年），三家合計產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能的 %。 2020年中國石油順丁橡膠產(chǎn)能為 18萬噸 /年，位居世界第七。 2020 年世界順丁橡膠消費量為287 萬噸。其中， %用于輪胎及其制品， %用于高抗沖聚苯乙烯（ HIPS）， %用于生產(chǎn) ABS， %用于其他領域。 未來幾年，世界順丁橡膠供需仍將快速增長，需求增速略快于產(chǎn)能增長，開工率將有小幅提高。預計 2020 年世界順丁橡膠產(chǎn)能和需求分別為 439 萬噸 /年和 350