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正文內(nèi)容

年產(chǎn)5萬噸丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝設(shè)計(編輯修改稿)

2024-12-14 17:15 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 物質(zhì)與之作用,就能進攻第二個單體分子的 π鍵,重新雜化結(jié)合,形成新的自由基,如此循環(huán)下去。 R 2C H C H X+ 2C H C HnXKP R 2CHXCH 2CHXCH →ChemPaster R 2C HXC H 2C HX nC H 2C H C H XC h e m P a s t e r 該反應(yīng)過程放熱,鏈增長速率極快( –ns 間),其相關(guān)的速率方程為: ? ? ? ?MIkfkkRtdpp 2121????????? 式中 Rp—鏈增長速率, 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—鏈增長速率常數(shù); kt—鏈終止速率常數(shù)。 鏈終止 乳聚丁苯橡膠聚合過程的終止主要是雙基結(jié)合終止。 2C HXC H + C H 2C HX→ 2C H C H C H 2C HX X 此時的聚合體系中,除水相外,主要是表面層為乳化劑覆蓋的聚合膠乳粒子。 用計量泵將規(guī)定數(shù)量的相對分子質(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。然后與乳化劑混合液(乳化劑、去離子水等)等在管路中混合后進入冷卻器,冷卻至 10℃ 。在與活化劑溶液(還原劑、螯合黃石理工學(xué)院 10 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。 系統(tǒng)由 8~12 臺聚合釜組成,采用串聯(lián)操作方式。當(dāng)聚合到規(guī)定轉(zhuǎn)化率后,在終止釜前加入終止劑終止反應(yīng)。聚合反應(yīng)的終點主要根據(jù)門尼粘度和單體轉(zhuǎn)化率來控制,轉(zhuǎn)化率是根據(jù)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(chǎn)中轉(zhuǎn)化率控制在 60%左右,但當(dāng)所測定的門尼粘度達到規(guī)定指標(biāo)要求,而轉(zhuǎn)化率未達到要求時,也就加終止齊終止反應(yīng),以確保產(chǎn)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(jīng)過兩個不同真空度的閃蒸器回收未反應(yīng)的丁二烯。第一個閃蒸器的 操作條件是 22~ 28℃ ,壓力 ,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℃ ,壓力 )蒸出殘存的丁二烯。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。 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(nèi)有十余塊塔盤)上部,塔底用 的蒸汽直接加熱,塔頂壓力為 ,塔頂溫度 50℃ ,苯乙烯與水蒸汽由塔頂出來,經(jīng)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(jīng)減壓脫出苯乙烯的塔底膠乳進入混 合槽,在此與規(guī)定數(shù)量的防老劑乳液進行混合,必要時加入充油乳液,經(jīng)攪拌混合均勻后,送入后處理工段。 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,然后與濃度 %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(jīng)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(jīng)真空旋轉(zhuǎn)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℃ ,出口處為黃石理工學(xué)院 11 70℃ 。履帶為多孔的不銹鋼板制成,為防止膠粒粘結(jié),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(jīng)稱量、壓塊、檢測金屬后包裝得成品丁苯橡膠。 丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝流程 單體回收溶劑回收單 體水或溶劑引發(fā)劑各種助劑聚合閃蒸脫氣凝集洗滌脫水干燥成型合成橡膠圖 31 低溫乳液聚合 丁 苯橡膠的生產(chǎn)工藝流程簡圖 4 工藝計算 1年產(chǎn) 5萬噸丁苯橡膠計算,以 300個工作日計, 連續(xù)生產(chǎn), 每年工作 7200小時 生產(chǎn)方式:連續(xù)性生產(chǎn) 丁苯橡膠的生產(chǎn)配方 組分 用量的重量分?jǐn)?shù) 單體 丁二烯 苯乙烯 70 30 介質(zhì) 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 黃石理工學(xué)院 12 調(diào)節(jié)劑 叔十二烷基硫醇 電解質(zhì) 氯化鉀 終止劑 二甲基二硫代氨基甲酸鈉 生產(chǎn)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(jù)收率或損失率計算出原料投料,然后按單元操作順序?qū)Ω鲉卧僮鬟M行物料衡算: 丁苯橡膠每小時產(chǎn)量為 hkg /7 58 2243 00 00 05 00 0 0 ?? ??? 聚合物轉(zhuǎn)化率為 60% 60%x=7582 x=(kg/h) 即每小時需要生產(chǎn)純反應(yīng)物為 /h 丁二烯 hkg / 31 26 3 6 ?? 苯乙烯 hkg / 99 26 3 6 ?? 水 hkg /26 53710 0 21 066 636 ?? 乳化劑 ? ? hkg / 410 0 636 ??? 引發(fā)體系 ? ? hkg / 6 36 ????? 產(chǎn)品及回收液出口管道中各組分的流量 丁苯橡膠 hkg/7582 丁二烯 ? ? hkg /% ????? 苯乙烯 ? ? hkg / 2 8 8% 6 2 6 3 6 ????? 水相 ? ? ? ? hkg /2 4 7 4 7% 6 5 3 7 ????? 反應(yīng)釜的物料衡算和熱量衡算 物料衡算 由 8臺聚合反應(yīng)釜組成一條生產(chǎn)線,反應(yīng)時間為 8~ 12小時(取 8小時) ,反應(yīng)的轉(zhuǎn)黃石理工學(xué)院 13 化率為 60%。聚合釜的操作壓力為 ~ ,溫度 T=5℃ , PH=4~ 5,聚合帶有攪拌器,并用液氨作為冷凍介質(zhì)。 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: 01 AANN 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℃ 。將上式進一步整理得 表 911 各釜純轉(zhuǎn)化率與累積轉(zhuǎn)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(jù)各釜純轉(zhuǎn)化率計算各釜的物料組成如表 912。 ? ?NAAN kCC ??? 1 0黃石理工學(xué)院 14 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/h W(%) kg/h W(%) kg/h W(%) kg/h W(%) 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/h W(%) kg/h W(%) kg/h W(%) kg/h W(%) 水相 苯乙烯 丁二烯 聚合物 7582 熱量衡算 設(shè)定: QT——系統(tǒng)內(nèi)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(xué)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(jù)熱量守 恒定律, 得 321 T ??? 其中 TWCQ P???1 ??? HWQ2 經(jīng)查有關(guān)資料 可知: 名稱 相對分子質(zhì)量 密度 kg/m3 比熱容kj/(kg℃ ) 汽化熱 kj/kg 丁二烯 54 苯乙烯 104 黃石理工學(xué)院 15 水 18 1000 液氨 17 膠乳液 Mn 10104 950 丁苯橡膠的聚合熱為: 混合熱和攪拌熱的考慮 由于溶質(zhì)的量很少,混合熱可忽略不計;攪拌設(shè)備中的物料為低黏度流體,攪拌熱也可忽略不計。 原料進入聚合釜放出的熱量 以 1小時的產(chǎn)量為基準(zhǔn),設(shè)進料溫度為 10℃ ,反應(yīng)溫度為恒溫 5℃ ,則物料帶入聚合釜的熱量為: ? ? 52 6 5 3 ???????Q ?? 聚合反應(yīng)放出的熱量 以 1小時產(chǎn)量為基準(zhǔn),則聚合反應(yīng)放出的熱量為 KJQ
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