【文章內容簡介】 冷卻器，冷卻至10℃。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入聚合系統(tǒng)，氧化劑直接從第一個釜的底部直接進入。聚合聚合過程：系統(tǒng)由8~12臺聚合釜組成，采用串聯操作方式。當聚合到規(guī)定轉化率后，在終止釜前加入終止劑終止反應。聚合反應的終點主要根據門尼粘度和單體轉化率來控制，轉化率是根據取樣測定固體含量來計算，門尼粘度由取樣測定來確定。雖然生產中轉化率控制在60%左右，但當所測定的門尼粘度達到規(guī)定指標要求，而轉化率未達到要求時，也就加終止齊終止反應，以確保產物門粘度尼合格丁二烯分離：從終止釜流出的終止后的膠乳液進入緩沖罐。然后經過兩個不同真空度的閃蒸器回收未反應的丁二烯。第一個閃蒸器的操作條件是22～28℃，在第一個閃蒸器中蒸出大部分丁二烯；再在第二個閃蒸器中（溫度27℃，）蒸出殘存的丁二烯?；厥盏亩《┙泬嚎s液化，再冷凝除去惰性氣體后循環(huán)使用。苯乙烯分離：脫除丁二烯的乳膠進入苯乙烯汽提塔（高約10m，內有十余塊塔盤）上部，，塔頂溫度50℃，苯乙烯與水蒸汽由塔頂出來，經冷凝后，水和苯乙烯分開，苯乙烯循環(huán)使用。塔底得到含膠20%左右的膠乳，苯乙烯含量＜%。經減壓脫出苯乙烯的塔底膠乳進入混合槽，在此與規(guī)定數量的防老劑乳液進行混合，必要時加入充油乳液，經攪拌混合均勻后，送入后處理工段。后處理工段：混合好的乳膠用泵送到絮凝槽中，加入24%～26%食鹽水進行破乳而形成漿狀物，%的稀硫酸混合后連續(xù)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。 從膠粒皂化槽出來的膠粒和清漿液經振動篩進行過濾分離后，濕膠粒進入洗滌槽用膠清液和清水洗滌，操作溫度為40~60℃。洗滌后的膠粒再經真空旋轉過濾器脫除一部分水分，使膠粒含水低于20%，然后進入濕粉碎機粉碎成5～50mm的膠粒，用空氣輸送器送到干燥箱中進行干燥。 干燥箱為雙層履帶式，分為若干干燥室分別控制加熱溫度，最高為90℃，出口處為70℃。履帶為多孔的不銹鋼板制成，為防止膠粒粘結，可以在進料端噴淋硅油溶液，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。干燥至含水＜%。然后經稱量、壓塊、檢測金屬后包裝得成品丁苯橡膠。圖21 低溫乳液聚合丁苯橡膠的生產工藝方案圖圖22 乳液聚合生產丁苯橡膠工藝流程圖 主要設備控制方案 反應器的溫度控制反應溫度的控制主要是通過與夾套內循環(huán)水進行熱量交換來實現的。不同的聚合反應器，聚合反應機理不同、操作方式不同、溫度控制不同、傳熱介質、傳熱方向及控制特點的不同，如連鎖聚合反應溫度較低，多為放熱反應，反應速率極快，所以反應過程中撤熱必須及時，否則易發(fā)生爆聚。而縮聚反應反應熱效應小，由于反應溫度較高，所以大多需要供熱，反應速率比較平穩(wěn)，傳熱速率也比較平穩(wěn)。連續(xù)操作反應溫度控制必須平穩(wěn)，抗外界干擾能力要強。而間歇操作反應溫度要盡量按預定要求控制，允許有小量的波動。恒溫反應過程，反映前期速率較快，傳熱速率快，反應溫度不易控制。而變溫反應過程，反應速率在一定時間內比較平穩(wěn)，傳熱速率也比較平穩(wěn)，反應溫度易控制。在乳液聚合連續(xù)操作溫度采用二次循環(huán)控制，二次循環(huán)（小循環(huán)）中的傳熱介質流量大而且控制恒定，保證反應過程中有較高的且穩(wěn)定的傳熱系數。 反應器的壓力控制先將聚合釜抽真空在通入氮氣排除空氣，然后在減壓下進行聚合。通過調節(jié)真空泵的抽氣量控制反應器的壓力。 反應器液位的控制：（進料時打開進料泵，物料到達預定液位時，關閉進料泵）在連續(xù)操作過程中，反應器的液位高度是一個重要的控制參數，它與物料流量共同決定了物料在反應器中的有效反應體積，進而確定了物料在反應器中的平均停留時間?？刹捎贸隽狭髁恳欢?，調節(jié)進料管路上的閥門，調節(jié)進料流量，控制反應器的液位。 泵的控制 （直接流量調節(jié)）泵的控制有兩一是直接流量調節(jié)，二是旁路流量調節(jié)。直接流量調節(jié)控制方案簡單，易操作。所以在選擇時采用直接流量調節(jié)。3 物料衡算以及熱量橫算 計算依據SBR產量為20萬噸/年；開工時間：330d/a，24h/d生產方式：連續(xù)性生產 乳液聚合的典型配方丁苯橡膠的生產配方組分用量的重量分數單體丁二烯苯乙烯7030介質水210乳化劑歧化松香酸鈉擴散劑NF引發(fā)體系二異丙苯過氧化氫EDTA硫酸亞鐵雕白粉調節(jié)劑叔十二烷基硫醇電解質氯化鉀終止劑二甲基二硫代氨基甲酸鈉 生產過程總物料衡算原料投入量各單元操作都連續(xù)進行，采用倒推法根據收率或損失率計算出原料投料，然后按單元操作順序對各單元操作進行物料衡算：損失率：2%丁苯橡膠每小時產量為（2000001000）/{33024（1—）}=聚合物轉化率為60%60％x=（kg/h）X=原料進口管道中各組分的流量1丁二烯 = 2苯乙烯 = 3水 = = = = = 17終止劑 = 反應釜的物料衡算和熱量衡算 物料衡算由8臺聚合反應釜組成一條生產線，反應時間為8～12小時（取8小時），反應的轉化率為60%。～,溫度T=5℃，PH=4～5，聚合帶有攪拌器，并用液氨作為冷凍介質。根據《基本有機化工工廠裝備》知，對于一級反應，連續(xù)釜式反應器的反應轉化率與反應速度常數之間的關系如下式中CAN —第N臺釜內反應物的濃度；mol/LCA0 — 反應物初始濃度； mol/L—第N臺釜內反應物轉化率；K — 聚合反應表觀速度常數； —平均停留時間；minN —連續(xù)槽式反應器的臺數；為了便于計算，按等溫等容處理，取總轉化率60%；8釜串聯；平均停留時間60 min；反應溫5℃。將上式進一步整理得表911 各釜純轉化率與累積轉化率第一釜第二釜第三釜第四釜純X(％)累積X(％)純X(％)累積X(％)純X(％)累積X(％)純X(％)累積X(％)第五釜第六釜第七釜第八釜純X(％)累積X(％)純X(％)累積X(％)純X(％)累積X(％)純X(％)累積X(％)60根據各釜純轉化率計算各釜的物料組成如表912。表912 各釜出料口物料組成物第一釜第二釜第三釜第四釜料kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)水相 苯乙烯丁二烯聚合物物第五釜第六釜第七釜第八釜料kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)水相苯乙烯丁二烯聚合物物料平衡示意圖如下，對于物料數量與組成沒有變化的設備不做物料衡算。M1——丁二烯，M2——苯乙烯，M3——去離子水，M4——乳化劑，M5——引發(fā)劑，M6——原料混合物，M7——調節(jié)劑，M8 ——電解質，M9——原料及部分聚合物共混液1，M10——原料及部分聚合物共混液2，M11——原料及部分聚合物共混液3，M12——原料及部分聚合物共混液4，M13——原料及部分聚合物共混液5，M14——原料及部分聚合物共混液6，M15——原料及部分聚合物共混液7，M16——原料及部分聚合物共混液8，M17——終止劑，M18最終聚合產物順流程逐個計算E101:M1= kg/hM2= kg/hM3= kg/hM4= kg/hM5= kg/hM6=M1+M2+M3+M4+M5= kg/hR101M7= kg/hM8= kg/hM9=M6+M7+M8= kg/hR102M10=M9= kg/hR103M11=M10= kg/hR104M12=M11= kg/hR105M13=M12= kg/hR106M14=M13= kg/hR107M15=M14= kg/hR108M16=M15= kg/hV101M17= kg/hM18=M16+M17= kg/h乳液聚合丁苯橡膠連續(xù)操作物料衡算表（單位：kg/h）物流號丁二烯苯乙烯去離子水乳化劑引發(fā)劑調節(jié)劑電解質終止劑SBR合計M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10M11M12M13M14M15M16M17M18 熱量衡算反應溫度：510℃壓力：～設定：QT——系統(tǒng)內物料與外界交換熱量之和(傳入熱量為正，傳出熱量為負），KJ；Q1——由于物料溫度變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量（升溫為正，降溫為負），KJ；Q2——由于物料發(fā)生化學變化，系統(tǒng)與外界的交換的熱量（吸熱為正，放熱為負），KJ；根據熱量守恒定律，得 其中經查有關資料可知：名稱相對分子質量密度kg/m3比熱容KJ/(kg℃)汽化熱KJ/kg丁二烯54苯乙烯104水181000液氨17膠乳液Mn10104950丁苯橡膠的聚合熱為：混合熱和攪拌熱的考慮由于溶質的量很少，混合熱可忽略不計；攪拌設備中的物料為低黏度流體，攪拌熱也可忽略不計，以1小時的產量為基準，設進料溫度為10℃，反應溫度為恒溫5℃。分別對每個釜進行計算：（正值為吸熱，負值為放熱）R101：Q1=(++)5=2240000Q2=9588=44600000QT=Q1+Q2=42360000R102:Q1=0Q2=()9588=R103:Q1=0Q2=()9588=R104:Q1=0Q2=()9588=R105:Q1=0Q2=()9588=