【正文】 utadiene rubber production methods and technology demonstration to determine a butadiene, styrene for the monomer, the redox initiator system, a disproportionation rosin acid soap as emulsifier, in conjunction with other additives for lowtemperature emulsion copolymerization of the production process. In the grasp of the basic properties of various materials, polymerization mechanism, polymerization methods, the development process and the status quo at home and abroad based on the section of polymeric material balance, heat balance, calculation of equipment selection, and styrenebutadiene rubber plant technoeconomic analysis carried out. On this basis SBR process to map out plans, equipment layout, piping layout, the preparation of the design specification and calculation of the book. Key Words： Emulsion。在此基礎(chǔ)上繪制出丁苯橡膠工藝流程圖、設(shè)備布置圖、管道布置圖，編制了設(shè)計(jì)說明書 . 關(guān)鍵詞：丁苯橡膠 。 河南城建 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 年產(chǎn) 10 萬噸丁苯橡膠裝置聚合工段工藝設(shè)計(jì) Annual production capacity of 75,000 tons polymerization styrenebutadiene rubber plant process design section 學(xué)生學(xué)號 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 聯(lián)合指導(dǎo)教師 完成日期 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn) 萬噸乳聚丁苯橡膠裝置聚合工段工藝設(shè)計(jì)，在文獻(xiàn)調(diào)研和現(xiàn)場調(diào)研的基 礎(chǔ)上，進(jìn)行了丁苯橡膠生產(chǎn)方法及工藝的論證，確定了以丁二烯、苯乙烯為單體，采用氧化還原體系為引發(fā)劑，歧化松香酸甲皂為乳化劑，配合其他助劑進(jìn)行低溫乳液共聚合的生產(chǎn)工藝。在掌握各種物料的基本性質(zhì)、聚合機(jī)理、聚合方法、工藝流程以及國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，進(jìn)行聚合工段的物料衡算、熱量衡算、設(shè)備選型計(jì)算，并對丁苯橡膠車間進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。乳液聚合 。 styrenebutadiene rubber 。生產(chǎn)過程盡量采用自動化控制，機(jī)械化操作。廠房、車間、設(shè)備布置要嚴(yán)格按土建標(biāo)準(zhǔn)，以保證生產(chǎn)正常進(jìn)行及操作人員的安全。同時有鐵路與全國各地相連，交通便利。附近有動力廠、電廠，所需動力，蒸汽供應(yīng)方便，經(jīng)濟(jì)合理，特別是化工區(qū)地處吉林市的東北部，而該地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂?、西北風(fēng)，對市區(qū)居民的生活及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無影響。因此，選擇該處建廠比較適宜 。 設(shè)計(jì)地區(qū)自然條件如下： 土壤最大凍土深度： 米 土壤設(shè)計(jì)凍土深度： 米 全年主導(dǎo)風(fēng)向：西南風(fēng) 夏季主導(dǎo)風(fēng)向：東南風(fēng) 年平均風(fēng)速： 米 /秒 地震裂度： 7 度 年平均降雨量： 毫米 日最大降雨量： 毫米 平均氣壓： 最高氣溫： ℃ 最低氣溫： 38℃ 平均相對溫度： 71% 最大降雪量： 420 毫米 水溫： 15℃ 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 本設(shè)計(jì)項(xiàng)目產(chǎn)品名稱為丁苯橡膠，年產(chǎn)量為 萬噸。布置設(shè)備時，注意遠(yuǎn)近相結(jié)合，要盡量緊湊又要符合生產(chǎn)工藝和安全要求，生產(chǎn)裝置街區(qū)根據(jù)工藝流程和安全的需要，盡可能縮短裝卸物料線。在廠房內(nèi)，從一樓到三樓配有走梯。界區(qū)明確，工藝流程通暢，安全合理。生產(chǎn)過程中充分利用反應(yīng)熱，以減少冷卻用水 量。適當(dāng)利用位差，物料靠重力輸送，而減少輸送設(shè)備，節(jié)約動力。設(shè)計(jì)中加強(qiáng)了對進(jìn)入裝置的水、電、蒸氣的計(jì)算，加強(qiáng)能源管理，合理用電、水、汽。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 環(huán)境保護(hù) 該廠建于吉林市東北部的江北化工區(qū)，該地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂?、西北風(fēng)，對市區(qū)居民的生活及附近的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均無影響。為了凈化空氣美化環(huán)境，以利用新鮮空氣，降低噪聲污染，應(yīng)在空地處植樹，種草，修筑花壇等，盡量增加綠化面積。應(yīng)使廠內(nèi)的每一個人都要增強(qiáng)安全意識。做好裝置的密封工作，減少有害氣體的泄漏，現(xiàn)場工作人員 應(yīng)輪流值班，盡量少在此環(huán)境下長時間作業(yè)。 安全防火 化工廠安全防火重于一切，防范發(fā)生火災(zāi)的責(zé)任重于泰山。在高危區(qū)域，斷絕一切明火、靜電，凡是能夠引起明火、靜電的東西一律杜絕。在火災(zāi)發(fā)生后，要做的是控制火勢避免蔓延，迅速斷電并關(guān)閉所有管道閥門。 廠房的防爆 有爆炸危險(xiǎn)的生產(chǎn)廠房，采用鋼筋混凝土柱、鋼結(jié)構(gòu)和框架承重結(jié)構(gòu)，并易于采用敞開或半敞開式的廠房；應(yīng)設(shè)置必要的泄壓面積；泄壓設(shè)施已采用輕質(zhì)屋蓋作為泄壓面積；地面宜采用不發(fā)生火花的地面；由于裝置介質(zhì)存在有爆炸危險(xiǎn)，應(yīng)設(shè)置辦公室、休息室等 [7]。其反應(yīng)方程式為： m C H 2 = C H C H = CH 2 + n C H = C H 2 [ CH — CH 2 ] n [ CH 2 C H = C H CH 2 ] m 在 20 世紀(jì) 50 年代以前，丁苯橡膠的乳液聚合均是高溫丁苯橡膠， 50 年代初，才出現(xiàn)了性能優(yōu)異的低溫丁 苯橡膠。當(dāng)前 , 乳聚丁苯橡膠生產(chǎn)不得不面臨著溶聚丁苯橡膠的挑戰(zhàn)。雖然 , 溶聚丁苯橡膠不可能取代乳聚丁苯橡膠 , 但 ESBR 畢竟要受到重大的沖擊。 20 世紀(jì) 80 年代以來，仍在繼續(xù)進(jìn)行某些技術(shù)開發(fā)工作，主要有以下兩個方面： (1)研究采用新 型或復(fù)合型助劑，以提高生產(chǎn)效率，減少環(huán)境污染。使用過氧化氫蒎烷或過氧化氫異丙苯與過氧化氧異丙基環(huán)己苯復(fù)合型引發(fā)劑可加快聚合反應(yīng)。 (2)改進(jìn)聚合條件，優(yōu)化生產(chǎn)工藝。 90 年代中期，日本 zeon 公司開發(fā)了連續(xù)高效無鹽凝聚工藝，實(shí)現(xiàn)全流程的 DCS 控制。 乳聚丁苯橡膠經(jīng)過十幾年來與溶聚丁苯橡膠的抗衡，證明仍具有較強(qiáng)的生命力。北美地區(qū) 2021 年乳聚丁苯橡膠消耗量降低 %，但據(jù) IISRP 預(yù)測，在未來幾年內(nèi)北美地區(qū)的乳聚丁苯橡膠消耗量有所恢復(fù)，將以年均 1%的速 率增長。在水相中生產(chǎn)，并由氧化還原體系提供的最初自由基，進(jìn)入增溶溶解的膠束中，引發(fā)單體聚合，用調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)聚合物的平均分子量。 2%）時，加入 終止劑終止聚合反應(yīng)。在 E0301與 CWR(CWS)換熱后，流入混合器（ A0301）。堿洗溫度，控制 V0302A 的入口溫度為 30177。 BD 和堿液在 V0302A 中分層分離， BD 中的 TBC 轉(zhuǎn)入 V0302A 下部的 堿液中。 E0303 的出口溫度穩(wěn)定在 30177。 V0302A 中的堿液以循環(huán)堿液輸送泵（ P0302）連續(xù)經(jīng) E0302循環(huán)。新鮮堿在氫氧化鈉配制槽 V0301 中配制，配制合格后的堿液，有 P0301 送入 V0302A中。經(jīng)管線進(jìn)入 ST 換熱器（ E0306）后，進(jìn)入 ST 緩沖罐（ V0304）。 E0306 ST的出口溫度，由 TIC0323 檢測，調(diào)節(jié) CWR(CWS)流量，使其穩(wěn)定在 24177。 （ 3）乳化劑（ EM） 來自化學(xué)品配制單元的乳化劑（以下簡稱 EM）溶液在線混合系統(tǒng)，由于皂型不同，分別經(jīng)不同的管線進(jìn)入 EM 緩沖槽（ V0306）。 2℃。V307 的溫度為常溫。 （ 6）氧化劑（ OXI） 來自氧化劑（以下簡稱 OXI）配制罐的 OXI，來自（ P0108）的 OXI 送入 OXI緩沖罐（ V0309）中。 V0308 的溫度為常溫。其控制為多組分混合流量控制系統(tǒng) —— 主站追蹤系統(tǒng)。為確?？刂凭龋o設(shè)了手動校正系統(tǒng)。最后，混合料液流入聚合釜，通過調(diào)節(jié)液氨蒸發(fā)壓力，實(shí)現(xiàn)對 E030 E0305 出口料液溫度的穩(wěn)定控制。 所有的物料進(jìn)入第一聚合釜后，聚合反應(yīng)就開始了。因此，每個聚合釜溫度根據(jù)生產(chǎn)的品種不同，控制在規(guī)定值是十分重要的。 聚合反應(yīng)的時間，設(shè)計(jì)取 小時。 加料點(diǎn)可以是末釜出口，也可以是膠乳儲罐的入口。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 聚合所用 ，在停車或緊急狀態(tài)情況下，由停車 輸送泵、事故 輸送泵送入終止點(diǎn)。 % PH 177。 % 目檢 澄清 表 37 活化劑純度 PH 10177。 % FES 含量 陽性 EDTA含量 陽性 目檢 澄清 還原力 ＞ 15 表 38 調(diào)節(jié)劑純度 外觀 透明油狀液體 硫醇中硫含量 ＞ 比重（ ℃ /4℃） ~ 分子量 196~204 折光指數(shù)（ 25℃） ~ 沸程（ 絕壓） 60~105℃ Cu 和 Mn 的含量 ＜ 5ppm 在 ST 溶解度 全溶 表 39 氧化劑純度 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 外觀 半透明或透明 顏色 無色或淡黃色 物理狀態(tài) 流體 活化氧 ~% 純度 ~% PMH 萃取液 PH≥ 折光指數(shù)（ 20℃） ~ Cu 和 Mn 的含量 ≤ ppm 表 310 終止劑純度 TSC ~% 表 311 堿液（ NaOH）純度 外觀 澄清，無色液體 夾雜物 無 純度 ~% Na2CO3 ≤ % 金屬氧化物 ≤ % 氯化鈉 ＜ % Cu 和 Mn 的含量 ≤ 5ppm 公用工程條件 公用工程條件見表 312~316 所示： 表 312 氨公用工程條件 名稱 來源 壓力 溫度 液氨 835 冷凍站 900177。 5℃ 氣氨 835 冷凍站 260177。 50KPa 147~157℃ 采暖蒸汽 水氣車間 250177。 50KPa 儀表空氣 空壓站 490177。 50KPa 40℃ 純度 % 表 316 電公用工程條件 名稱 來源 參數(shù) 動力電 2變電所 交流 380V 照明電 2變電所 交流 220V 保安電源 2變電所 直流 220V 儀表電源 2變電所 交流 100V 計(jì)算機(jī)電源 2變電所 交流 120V 工藝過程主要控制指標(biāo) 丁二烯（ BD）凈化 工藝過程主要控制指標(biāo)見表 317 所示： 表 317 丁二烯（ BD）凈化前 項(xiàng)目 指標(biāo) V— 303BD 中 TBC ＜ 10ppm V— 303 中氧 含量 ＜ %(v/v) 堿液濃度 ~% BD/堿液（重量） 1~ 堿洗溫度 30177。 2 15177。 2 15177。 2 15177。 2 10177。 2 10177。 2 10177。 1 9177。 1 7177。 1 7177。 2% 表 320 門尼粘度 品種 最終膠乳 脫氣膠乳 SBR1500 51177。 3（ ML） SBR1502 50177。 3（ ML） SBR1712 106177。 3（ ML） SBR1778 75177。 3（ ML） SBR1706~5 48177。 3（ ML） SBR1503 51177。 3（ ML） 表 321 結(jié)合 ST 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 品種 最終膠乳 脫氣膠乳 SBR1500 177。 % SBR1502 177。 % SBR1712 177。 % SBR1778 177。 % SBR1503 177。 % SBR1706~5 177。 % 第二篇 設(shè)計(jì)計(jì)算書 第 4 章 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 物料衡算 年產(chǎn)量： 萬噸 年工作量： 8000 小時 烴含量 : 92% 轉(zhuǎn)化率 : 60% 單體回收單元損率 : % 后處理單元損率 : % 主要原料指標(biāo)見下表 表 1 主要原料指標(biāo) 原 料 指 標(biāo) 丁二烯純度 % 苯乙烯純度 %