【正文】 料，裝卸中汽車不準發(fā)動，使用膠管車身應有接地線，同時流量不要過大，以免產(chǎn)生靜電，裝卸現(xiàn)場有專人看管。 聚合釜清膠要用蒸汽蒸煮 24小時以上，分析釜內(nèi)可燃物小于 ％，氧含量大于 18％方可入釜治理清理。清除可燃物，由車間安全員開動火票，指令專人到現(xiàn)場監(jiān)護，檢修人員方 可動火。常壓罐保壓不超過 ,受壓罐保壓 。 設備開車前必須用氮氣置換，聚合系統(tǒng)及丁二烯貯罐要置換到氧含量小于 ％以下，其它設備置換到氧含量小于 1％方可投料。 在生產(chǎn)裝置檢修敲打設備時，必須使用銅制工具或在鐵制工具上涂上黃干油，以免引起火花。 設備跑料、貯罐冒頂后應立即采取緊急措施，切斷物料來源，控制現(xiàn)場，通知附近使用明火單位立即停止，嚴禁開停傳動設備，及時回收流失物料或用蒸汽蒸煮，消除危險。三異丁基鋁著火時不得用水和泡沫滅火器，應選用干粉及四氯化碳。 生產(chǎn)人員必須熟悉相崗位消防設施的種類及存放位置，并能熟練正確使用，了解所處理現(xiàn)場物料的性質(zhì)。 設計中電氣設備一律選用隔爆式電器設備；各設備均有接地線、跨接線等防靜電設施及防雷設施；各崗位設有排風系統(tǒng)。 水膠比 (體積 )： 5～ 8 循環(huán)水壓力： 安全閥定壓： 噴膠量： 10～ 25 M h3/ 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： 擠壓機出口膠含水： 8～ 12% 熱風溫度： 80～ 100℃ 蒸汽壓力： 循環(huán)水壓力： ? 干燥五段溫度： 175℃ 壓塊崗： 高壓油壓： 25Mpa 控制油路油壓 ： 低壓油壓： 5Mpa （三）安全防護措施 ⒈聚合工段 由于全車間使用的原料有丁二烯、溶劑油、三異丁基鋁，還有丁烯等。 膠液泵：壓力 ?。壓好的膠塊用薄膜包好裝入紙袋封好入庫。 通過擠壓 機擠壓將膠粒含水量降到 8～ 15％，然后，切成條狀進入膨脹干燥機加熱、加壓，達到膨脹和內(nèi)蒸的目的，除去膠粒中的絕大部分水分，再送入水平紅外干燥箱干燥，使膠的含水量達到 ％以下。釜底膠粒和循環(huán)熱水經(jīng)顆粒泵送入洗膠崗的緩沖罐，再經(jīng) 1 號振動篩分離出膠粒送至洗膠罐。 合格膠液被噴到凝聚釜內(nèi)，在熱水、機械攪拌和蒸汽 加熱的作用下，進行充分凝聚形成顆粒，并蒸出溶劑油溶劑和少量丁二烯。 被終止后的膠液進入膠液罐后，將部分未轉(zhuǎn)化的丁二烯經(jīng)罐項壓控調(diào)節(jié)閥，鹽水冷凝冷卻器，進入丁二烯貯罐，再送至丁二烯回收罐區(qū)。 薄膜崗負責薄膜包裝。 干燥崗負責將含水 40～ 60％的膠粒，通過擠壓脫水機、膨脹干燥機和干燥箱降到 ％以下，并呈海綿狀，直徑為 10mm 小膠條送至壓塊崗。 凝聚崗負責將終止后進入膠液罐混合的門尼粘度格膠液進行凝聚，粒送洗崗，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。 首釜膠液自釜項出口出來，由第二釜釜底進入第二釜繼續(xù)進行反應；再由第二釜的釜項出口出來，由第三釜釜底進入第三釜繼續(xù)進行反應；由第三釜的釜項出口出來，進入第四釜繼續(xù)進行反應；當達到一定粘度和轉(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入終止釜進行終止處理；最后，膠液由終止釜項出口出來，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行混合，再進入丁油預熱器 (預冷器 )進行換熱，控制一定入釜溫度。 配制崗負責為聚合配制引發(fā)劑和終止劑，此外，還負責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，丁二烯直接送罐區(qū)。 表 92 車間危險物料主要物性 序號 名稱 分子量 熔點 ℃ 沸點 ℃ 閃點 ℃ 燃點 ℃ 爆炸極限（ Vd%） 國家 標準 備注 上限 下限 丁二烯 56 三異丁基鋁 198 溶劑油 86 6 86 乙醇 46 三氟化硼乙醚絡合物 142 ～126 四、生產(chǎn)流程簡述 （一）生產(chǎn)流程簡述 ⒈聚合工段 聚合工段主要由罐區(qū)、計量、聚合、配制、配制、粘度五個崗位組成。 ⒋生產(chǎn)中成品膠質(zhì)量指標 生產(chǎn)中成品膠質(zhì)量指標如表 91 所示。上述這些可以用表格列出數(shù)據(jù)對常見橡膠膠進行比較顯示。 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，其熔點也低 (順式 含量為 ％的產(chǎn)物，熔點為0℃ )，因此，在常溫下無結(jié)晶態(tài)，只以無定形形態(tài)存在。這種以順式 結(jié)構(gòu)為主的聚合物具有分子鏈長，自然狀態(tài)下為無規(guī)線團狀；分子內(nèi)存在獨立雙鍵使大分子鏈的柔性大，同時易于硫化處理的特點。 ⒈順丁橡膠的結(jié)構(gòu) H H C C CH2 CH2 CH2 CH2 C C H H 順式 結(jié)構(gòu) 還有反式 結(jié)構(gòu)和 位加成產(chǎn)物。 （二）生成物 順丁橡膠的物理化學性質(zhì)及技術指標 順丁橡膠的物理化學性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)的直接關系。 ⒍終止劑 純度： 95％；含水： 5％；恒沸點： ℃；密度： 810Kgm3 。 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： ?50％。設計時采用的各種原料質(zhì)量指標如下： ⒈丁二烯 純度： ?99％；丁烯： ?1％；水值： ?20mgkg ；醛酮總量： 20mgkg ；二聚物：?50mgkg ；乙腈：檢不出。乙醚絡合物；終止劑：乙醇 ；防老劑： 4甲基苯酚 (簡稱)。 全裝置采用五班三倒制，每班八小時工作制。 （三）生產(chǎn)制度 考慮裝置的大修，采用年開工時間為 8000h。 車間設備采用露天與廠房內(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)主要對引發(fā)劑的活性、誘導期的長短、體系的穩(wěn)定性、聚合速度產(chǎn)生影響，因此，要嚴格控制在一定指標以下。因此， 要嚴格控制。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聚合反應機理及影響反應的因素 ⑴聚合反應機理 丁二烯聚合反應的機理屬于連鎖聚合反應，遵循配位陰離子的鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終 止及鏈轉(zhuǎn)移等基元反應機理。國內(nèi)對上 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、輸送等幾方面對苯、甲苯、甲苯 庚烷、溶劑油等，進行綜合比較，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，結(jié)合當?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活性中心的形成過程 ；特殊引發(fā)劑組分的安全防護；由于溶劑的存在必然要考慮的回收、循環(huán)利用；反應的終止方式；產(chǎn)品防老化處理等特點。 對于畢業(yè)設計而言，學生的設計依據(jù)就是專業(yè)教師下達的設計任務書。 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)釜式反應器中進行配位聚合，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。 第九章 設計實例 設計實例一 《年產(chǎn) 11000t 順丁橡膠聚合車間工藝設計》 設 計 說 明 書 一、概述 （一）設計原則 ⒈ 車間概況 該車間設計生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn) 11000t 順丁橡膠。 主要原料：單體 —— 丁二烯；溶劑 —— 溶劑油；引發(fā)劑 —— 環(huán)烷酸鎳、三異丁基鋁、三氟化硼乙醚絡合物；終止劑 —— 乙醇；防老劑 —— （簡稱 ）。 ⒉ 設計依據(jù) 依據(jù)有關部門下達的設計任務書或可行性研究報告的批文，環(huán)境影響報告書的批文，資源評價報告的批文，技術引進報告的批文，技術引進合同，設計合同，其它文件等。 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、配位聚合等反應機理中 選擇出配位聚合，同時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施方法。操作方式為連續(xù)操作。 ⑶溶劑的選擇 各種溶劑對反應原料、產(chǎn)物及反應所用各種引發(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、易分離及殘存對產(chǎn)物性能無影響等，對常用的四大類型引發(fā)劑 Li 系、 Ti 系、 Co系、 Ni 系進行比較，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，在一定的條件下進行的預混合反應。通過比較確定最佳方式為稀硼單加。其總反應式為： n CH2＝ CH— CH＝ CH2 [ CH2— CH＝ CH— CH2]n ⑵影響反應的因素 影響聚合反應的因素主要有引發(fā)劑的陳化方式，引發(fā)劑配制濃度，引發(fā)劑用量、配比，通過幾方面進行分析，最后得出比較合適配方為： 鎳 /丁 ? ? ?20 10 5. 鋁 /丁 ? ? ?10 104. 硼 /丁 ? ? ?20 10 4. 鋁 /硼 ? 、醇 /鋁 =6 鋁 /鎳 =3～ 8 ④單體濃度 提高單體濃度聚合反應速度增加，有利于提高產(chǎn)量。 ⑤溫度 聚合溫度升高，會使反應速度加快，產(chǎn)物分子量下降，但過高的溫度會造成大分子產(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℃。 設計原則中還要考慮主要設備的選型。 聚合工段主要由罐區(qū)、計量、聚合、配制、粘度等崗位組成。 設計范圍包括：聚合工段至后處理工段的物料衡算、聚合過程的熱量衡算、聚合工段各種設備的 選型，物料流程圖、帶控制點工藝流程圖、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，其它全部采用廠房內(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)品的物理化學性質(zhì)及技術指標 （一）原料的物理化學性質(zhì)及技術指標 生產(chǎn)順丁橡膠的主要原料：單體：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 其化學名稱、分子式、結(jié)構(gòu)式、物理化學性質(zhì)、來源 (原料路線確定 )、用途等可以查閱《有機化工原料手冊》《有機化工原料中間體便覽》《有機化學》及有關資料等獲得。 ⒉溶劑油 (C6油 ) 組分： C5? %、 C6? %、 C7? %；餾程： 60～ 90℃；碘值： ?02 100. g g ；水值： ?20mgkg 。 ⒌三氟化硼乙醚絡合物 BF3含量： ?46％；沸點： ～ 126℃。 ⒎防老劑 熔點： 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－三氟化硼乙醚絡合物引發(fā)體系使丁二烯聚合后的產(chǎn)物中含 96％～ 98％的順式 結(jié)構(gòu)，含 1％～ 2％反式 結(jié)構(gòu)和 1％～ 2％的 結(jié)構(gòu)加成物。 由于順式 結(jié)構(gòu)含量大，使得大分子的規(guī)整性好，同時又由于分子鏈無取代基，造成對稱性好，但因其重復結(jié)構(gòu)單元之間距離大，而使順式 結(jié)構(gòu)聚丁二烯比反式 結(jié)構(gòu)聚丁二烯更難于結(jié)晶。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、耐撓曲性及動態(tài)性能好以及耐老化、而永久性好等特點。但它也有加工性欠佳、強