【正文】 洗膠罐。合格膠液被噴到凝聚釜內(nèi)，在熱水、機(jī)械攪拌和蒸汽加熱的作用下，進(jìn)行充分凝聚形成顆粒，并蒸出溶劑油溶劑和少量丁二烯。被終止后的膠液進(jìn)入膠液罐后，將部分未轉(zhuǎn)化的丁二烯經(jīng)罐項(xiàng)壓控調(diào)節(jié)閥，鹽水冷凝冷卻器，進(jìn)入丁二烯貯罐，再送至丁二烯回收罐區(qū)。薄膜崗負(fù)責(zé)薄膜包裝。干燥崗負(fù)責(zé)將含水40～60％的膠粒，通過擠壓脫水機(jī)、％以下，并呈海綿狀，直徑為10mm小膠條送至壓塊崗。凝聚崗負(fù)責(zé)將終止后進(jìn)入膠液罐混合的門尼粘度合格的膠液進(jìn)行凝聚，膠粒送洗膠崗，溶劑油送回收工段。⒉后處理工段后處理工段包括混膠崗、凝聚崗、洗膠崗、干燥崗、壓塊崗、薄膜崗、紙袋崗。首釜膠液自釜項(xiàng)出口出來，由第二釜釜底進(jìn)入第二釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；再由第二釜的釜項(xiàng)出口出來，由第三釜釜底進(jìn)入第三釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；由第三釜的釜項(xiàng)出口出來，進(jìn)入第四釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；當(dāng)達(dá)到一定粘度和轉(zhuǎn)化率后，在第四釜的出口管線(終止釜的入口管線)與終止劑一起由終止釜釜底進(jìn)入終止釜進(jìn)行終止處理；最后，膠液由終止釜項(xiàng)出口出來，經(jīng)膠液過濾器和壓力控制閥入成品工段凝聚崗的膠液罐。硼組分由硼計(jì)量泵送出與稀釋油經(jīng)文氏管混合后，在釜底與丁油混合進(jìn)入首釜。由乙腈來的丁二烯經(jīng)流量控制閥控制合適流量，入文氏管與溶劑油溶劑進(jìn)行混合，再進(jìn)入丁油預(yù)熱器(預(yù)冷器)進(jìn)行換熱，控制一定入釜溫度。配制崗負(fù)責(zé)為聚合配制引發(fā)劑和終止劑，此外，還負(fù)責(zé)接收鋁劑車間配好的三異丁基鋁。聚合崗開車，罐區(qū)連續(xù)給聚合送溶劑油；單體丁二烯由后乙腈直接送聚合，聚合停產(chǎn)時(shí)，丁二烯直接送罐區(qū)。表92 車間危險(xiǎn)物料主要物性序號(hào)名稱分子量熔點(diǎn)℃沸點(diǎn)℃閃點(diǎn)℃燃點(diǎn)℃爆炸極限（Vd%）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)備注上限下限丁二烯56三異丁基鋁198溶劑油86686乙醇46三氟化硼乙醚絡(luò)合物142～126四、生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述（一）生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述⒈聚合工段聚合工段主要由罐區(qū)、計(jì)量、聚合、配制、配制、粘度五個(gè)崗位組成。430179。伸長(zhǎng)率％35min179。179。73163。7混煉膠門尼粘度163。545177。163?；曳郑?63。163。⒋生產(chǎn)中成品膠質(zhì)量指標(biāo)生產(chǎn)中成品膠質(zhì)量指標(biāo)如表91所示。上述這些可以用表格列出數(shù)據(jù)對(duì)常見橡膠膠進(jìn)行比較顯示。順丁橡膠的性能一看生膠的性能(可塑性、加工性、外觀、顏色等)好壞，影響它因素有聚合方法、引發(fā)劑系統(tǒng)、生膠的分子結(jié)構(gòu)、門尼粘度、平均分子量、分子量分布、凝膠含量、灰分、揮發(fā)份等。被廣泛用于輪胎加工行業(yè)。故此，前者是高彈性體，后者無彈性。即便能結(jié)晶，其熔點(diǎn)也低(％的產(chǎn)物，熔點(diǎn)為0℃)，因此，在常溫下無結(jié)晶態(tài)，只以無定形形態(tài)存在。自然狀態(tài)下為無規(guī)線團(tuán)狀；分子內(nèi)存在獨(dú)立雙鍵使大分子鏈的柔性大，同時(shí)易于硫化處理的特點(diǎn)。⒈順丁橡膠的結(jié)構(gòu) H H C C CH2 CH2 CH2 CH2 C C H H 。（二）生成物 順丁橡膠的物理化學(xué)性質(zhì)及技術(shù)指標(biāo)順丁橡膠的物理化學(xué)性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)的直接關(guān)系。⒍終止劑純度：95％；含水：5％；恒沸點(diǎn)：℃；密度：810。50％。⒉溶劑油(C6油)組分：%、%、%；餾程：60～90℃；碘值：；水值：。設(shè)計(jì)時(shí)采用的各種原料質(zhì)量指標(biāo)如下：⒈丁二烯純度：179。乙醚絡(luò)合物；終止劑：乙醇；防老劑：()。全裝置采用五班三倒制，每班八小時(shí)工作制。（三）生產(chǎn)制度考慮裝置的大修，采用年開工時(shí)間為8000h。車間設(shè)備采用露天與廠房?jī)?nèi)布置相結(jié)合的原則。后處理主要由混膠、凝聚、干燥、壓塊、薄膜、紙袋等崗位組成。（二）車間組成該車間主要由聚合工段和后處理工段組成。⑥雜質(zhì)體系中的雜質(zhì)主要有乙腈、水分、炔烴和空氣中的氧等，這些雜質(zhì)主要對(duì)引發(fā)劑的活性、誘導(dǎo)期的長(zhǎng)短、體系的穩(wěn)定性、聚合速度產(chǎn)生影響，因此，要嚴(yán)格控制在一定指標(biāo)以下。因此，要嚴(yán)格控制。從傳熱、攪拌、物料輸送等方面綜合考慮單體濃度(丁濃)控制范圍為10～15％。⒋聚合反應(yīng)機(jī)理及影響反應(yīng)的因素⑴聚合反應(yīng)機(jī)理丁二烯聚合反應(yīng)的機(jī)理屬于連鎖聚合反應(yīng)，遵循配位陰離子的鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止及鏈轉(zhuǎn)移等基元反應(yīng)機(jī)理。國(guó)內(nèi)對(duì)上述引發(fā)體系曾采用過三種陳化方式，即三元陳化、雙二元陳化、稀硼單加。乙醚絡(luò)合物。從溶解度參數(shù)、體系粘度、工程上傳熱與攪拌、生產(chǎn)能力提高、回收難易、毒性大小、來源、輸送等幾方面對(duì)苯、甲苯、甲苯庚烷、溶劑油等，進(jìn)行綜合比較，確定選擇溶劑油。⑵單體原料路線的確定通過比較乙炔法、乙醇法、丁烷一步脫氫法、丁烯氧化脫氫法、丁烯催化脫氫法、石油高溫裂解回收法等生產(chǎn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，因地制宜地選擇合適的丁烯氧化脫氫制丁二烯原料路線。該工藝路線包括了如反應(yīng)活性中心的形成過程；特殊引發(fā)劑組分的安全防護(hù)；由于溶劑的存在必然要考慮的回收、循環(huán)利用；反應(yīng)的終止方式；產(chǎn)品防老化處理等特點(diǎn)。其生產(chǎn)原理采用溶液聚合的方法，使丁二烯、溶劑、引發(fā)劑等在連續(xù)釜式反應(yīng)器中進(jìn)行配位聚合，制得粘稠膠液，再通過水蒸汽凝聚、洗膠、干燥、壓塊等過程獲得最終產(chǎn)品——順丁橡膠。⒉車間概況該車間設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)11000t順丁橡膠。第九章 設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例一《年產(chǎn)11000t順丁橡膠聚合車間工藝設(shè)計(jì)》設(shè) 計(jì) 說 明 書一、概述（一）設(shè)計(jì)原則⒈設(shè)計(jì)依據(jù)依據(jù)有關(guān)部門下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書或可行性研究報(bào)告的批文，環(huán)境影響報(bào)告書的批文，資源評(píng)價(jià)報(bào)告的批文，技術(shù)引進(jìn)報(bào)告的批文，技術(shù)引進(jìn)合同，設(shè)計(jì)合同，其它文件等。對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)而言，學(xué)生的設(shè)計(jì)依據(jù)就是專業(yè)教師下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書。主要原料：?jiǎn)误w——丁二烯；溶劑——溶劑油；引發(fā)劑——環(huán)烷酸鎳、三異丁基鋁、三氟化硼乙醚絡(luò)合物；終止劑——乙醇；防老劑——（）。⒊工藝路線的確定⑴聚合方法的確定根據(jù)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)要求從自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合、配位聚合等反應(yīng)機(jī)理中選擇出配位聚合，同時(shí)考慮配位聚合所用原料、引發(fā)劑、傳熱、物料輸送、產(chǎn)物溶解、回收、操作方式等方面綜合考慮選擇溶液聚合實(shí)施方法。操作方式為連續(xù)操作。⑶溶劑的選擇各種溶劑對(duì)反應(yīng)原料、產(chǎn)物及反應(yīng)所用各種引發(fā)劑的溶解能力不同。⑷引發(fā)劑的選擇從適合順丁橡膠生產(chǎn)的引發(fā)劑共性入手，如定向能力高、穩(wěn)定性好、易貯存、高效、用量少、易分離及殘存對(duì)產(chǎn)物性能無影響等，對(duì)常用的四大類型引發(fā)劑Li系、Ti系、Co系、Ni系進(jìn)行比較，選擇Ni系引發(fā)劑，其組份主引發(fā)劑為環(huán)烷酸鎳，助引發(fā)劑為以異丁基鋁，第三組分為三氟化硼⑸引發(fā)劑活性中心的形成方式 — 陳化方式陳化是指為了提高引發(fā)劑活性，充分發(fā)揮各組分的作用，在聚合前事先把引發(fā)劑各組分安一定配比，在一定的條件下進(jìn)行的預(yù)混合反應(yīng)。通過比較確定最佳方式為稀硼單加。其總反應(yīng)式為：n CH2＝CH—CH＝CH2 [ CH2—CH＝CH—CH2]n ⑵影響反應(yīng)的因素影響聚合反應(yīng)的因素主要有引發(fā)劑的陳化方式，引發(fā)劑配制濃度，引發(fā)劑用量、配比，通過幾方面進(jìn)行分析，最后得出比較合適配方為：鎳/丁鋁/丁硼/丁鋁/硼 、醇/鋁=6鋁/鎳=3～8 ④單體濃度提高單體濃度聚合反應(yīng)速度增加，有利于提高產(chǎn)量。⑤溫度聚合溫度升高，會(huì)使反應(yīng)速度加快，產(chǎn)物分子量下降，但過高的溫度會(huì)造成大分子產(chǎn)生支化，影響膠的質(zhì)量。一般首釜不大于95℃，末釜不大于110℃。設(shè)計(jì)原則中還要考慮主要設(shè)備的選型。聚合工段主要由罐區(qū)、計(jì)量、聚合、配制、粘度等崗位組成。設(shè)計(jì)范圍包括：聚合工段至后處理工段的物料衡算、聚合過程的熱量衡算、聚合工段各種設(shè)備的選型，物料流程圖、帶控制點(diǎn)工藝流程圖、聚合釜裝配圖、平面布置圖等。其中罐區(qū)、凝聚采用露天布置，其它全部采用廠房?jī)?nèi)布置。全裝置主要采用連續(xù)操作方式，局部采用間歇操作方式。二、原料、產(chǎn)品的物理化學(xué)性質(zhì)及技術(shù)指標(biāo)（一）原料的物理化學(xué)性質(zhì)及技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)順丁橡膠的主要原料：?jiǎn)误w：丁二烯；溶劑：溶劑油；引發(fā)劑：環(huán)烷酸鎳、三異丁基鋁、三氟化硼其化學(xué)名稱、分子式、結(jié)構(gòu)式、物理化學(xué)性質(zhì)、來源(原料路線確定)、用途等可以查閱《有機(jī)化工原料手冊(cè)》《有機(jī)化工原料中間體便覽》《有機(jī)化學(xué)》及有關(guān)資料等獲得。99％；丁烯：1％；水值：；醛酮總量：；二聚物：；乙腈：檢不出。⒊環(huán)烷酸鎳鎳含量：7～8％；水份：％；不皂化物： 無⒋三異丁基鋁外觀淺黃透明；無懸浮物；活性鋁含量：179。⒌三氟化硼乙醚絡(luò)合物BF3含量：46％；沸點(diǎn)：～126℃。⒎防老劑熔點(diǎn)：69～71℃；游離甲酚：％；灰分：％；油溶性：合格。這種結(jié)構(gòu)又分為分子內(nèi)結(jié)構(gòu)和分子間結(jié)構(gòu)(聚集態(tài)結(jié)構(gòu))。利用環(huán)烷酸鎳－三異丁基鋁－三氟化硼乙醚絡(luò)合物引發(fā)體系使丁二烯聚合后的產(chǎn)物中含96％～98％，含1％～2％％～2％。，使得大分子的規(guī)整性好，同時(shí)又由于分子鏈無取代基，造成對(duì)稱性好，但因其重復(fù)結(jié)構(gòu)單元之間距離大。相反，反式結(jié)構(gòu)產(chǎn)物易結(jié)晶。⒉順丁橡膠的性能通過與天然橡膠相比，順丁橡膠具有彈性高、耐低溫性好、耐磨性佳、滯后損失和生熱性小、耐撓曲性及動(dòng)態(tài)性能好以及耐老化、而永久性好等特點(diǎn)。但它也有加工性欠佳、強(qiáng)度較差、抗?jié)窕圆缓?、有冷流性傾向等不足。二看硫化后的硫化膠性能(抗張強(qiáng)度、300％定拉伸強(qiáng)力、伸長(zhǎng)率、硬度、回彈性、生成熱、永久變形、磨耗量等)，影響硫化膠的因素有門尼粘度、凝膠含量、加工用的配合劑(種類、用量、配方)加工方法等。⒊順丁橡膠的用途主要用于輪胎加工行業(yè)，另外，還用于輸送帶、傳動(dòng)帶、模壓制品、鞋底、膠鞋及海綿膠等方面。表91 成品膠質(zhì)量指標(biāo)項(xiàng)目?jī)?yōu)級(jí)品一級(jí)品合格品揮發(fā)份％163。163。163。生膠門尼粘度45177。545177。68163。73300％定伸應(yīng)力MPa25min35min50min～～～～～～～～～拉伸強(qiáng)度MPa35min179。179。450179。430三、車間危險(xiǎn)性物料主要物性表該車間危險(xiǎn)性物料主要包括丁二烯、三異丁基鋁、溶劑油、乙醇等，其主要物性如表92所示。罐區(qū)崗位負(fù)責(zé)貯存、收送丁二烯和溶劑油。計(jì)量崗負(fù)責(zé)為聚合輸送各種引發(fā)劑、終止劑。粘度崗負(fù)責(zé)檢測(cè)生產(chǎn)的結(jié)果，測(cè)試門尼粘度和轉(zhuǎn)化率。鎳組分和鋁組分分別由鎳計(jì)量泵和鋁計(jì)量泵送出，經(jīng)鋁－鎳文氏管混合后，與出丁油預(yù)熱器(預(yù)冷器)的丁油溶液混合。丁油溶液在聚合釜中，在一定溫度和壓力下，受到引發(fā)劑的作用，發(fā)生丁二烯聚合反應(yīng)，生成高分子量的丁二烯聚合產(chǎn)物—聚丁二烯。反應(yīng)中換熱用的冷溶劑油視情況從不同釜的項(xiàng)部加入?；炷z崗負(fù)責(zé)接收聚合來的膠液，并將門尼粘度不同的膠液混配成優(yōu)級(jí)品指標(biāo)內(nèi)的膠液；在膠液罐定期回收一部分丁二烯；合格膠液送往凝聚崗。洗膠崗負(fù)責(zé)用水洗掉膠粒表面的雜質(zhì)，降低膠的溫度，并膠粒送往干燥崗。壓塊崗負(fù)責(zé)稱量壓塊。紙袋崗負(fù)責(zé)封袋、入庫。膠液在罐中根據(jù)門尼粘度值高低進(jìn)行相互混配合格后，經(jīng)過膠液泵送往凝聚崗。釜項(xiàng)被蒸發(fā)的氣體有水蒸汽、部分丁二 烯和絕大部分溶劑油溶劑，氣體經(jīng)過兩個(gè)并聯(lián)的循環(huán)水冷凝冷卻器，冷凝物進(jìn)入油水分離器進(jìn)行油水分離，溶劑油用油泵送往溶劑回收罐區(qū)，水經(jīng)油水分離罐底部由液面調(diào)節(jié)閥控制排出，經(jīng)二次凈化分離罐排入地溝。在洗膠罐中，用40～60℃的水對(duì)膠粒進(jìn)行洗滌，經(jīng)洗滌的膠粒和水由2號(hào)振動(dòng)篩進(jìn)行分離，并將含水40～60％的膠粒送往擠壓干燥崗。干燥合格后的膠條經(jīng)提升機(jī)送入自動(dòng)稱量秤進(jìn)行稱量壓塊(25kg)。（二）操作控制指標(biāo)⒈聚合工段操作控制指標(biāo)丁油濃度：12～15g/100mL首釜溫度：95℃未釜溫度：100℃壓力：引發(fā)劑配方： 鎳/丁 鋁/丁 硼/丁 鋁/硼 、醇/鋁=6 鋁/鎳=3～8 防老劑/丁=%～% 轉(zhuǎn)化率：83% 收率：95% 每噸順丁膠消耗丁二烯： t⒉后處理工段操作控制指標(biāo)膠液罐：貯量罐容積的80%；壓力163。凝聚釜： 釜頂溫度：94～98℃；壓力163。 水膠比(體積)：5～8 循環(huán)水壓力： 安全閥定壓： 噴膠量：10～25 循環(huán)水PH值：8～10分層罐： 常壓(開口) 界面：隔板高的40%～60% 液面：隔板高的20%～80%熱水罐： 液面1/2洗膠罐： 水溫：45～55℃ 洗滌水罐液面：1/4干燥崗： 擠壓機(jī)出口膠含水：8～12% 熱風(fēng)溫度：80～100℃ 蒸汽壓力： 循環(huán)水壓力：163。根據(jù)這些原料的性質(zhì)查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》《化工生產(chǎn)安全與防護(hù)》等確定全車間火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為甲級(jí)；爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所分區(qū)為2區(qū)；車間建筑物屬一類工業(yè)建筑。此外在生產(chǎn)中還要注意以下問題：車間內(nèi)不準(zhǔn)使用明火；禁止穿帶釘子進(jìn)入裝置現(xiàn)場(chǎng)；禁止吸煙；禁止隨意用鐵器碰擊設(shè)備；機(jī)動(dòng)車不徑許可不得進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)。生產(chǎn)人員上崗必須佩帶好勞動(dòng)保護(hù)用品，在接觸三異丁基鋁和三氟化硼乙醚絡(luò)合物時(shí)必須帶好手套、面具及其它防護(hù)用品。生產(chǎn)人員地生產(chǎn)過程中要