年产2万吨顺丁橡胶聚合车间工艺设计设计说明.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流年产2万吨顺丁橡胶聚合车间工艺设计设计说明.精品文档.摘 要顺式-1,4-聚丁二烯橡胶（简称顺丁橡胶）是一种结晶性橡胶，分为高顺丁橡胶，中顺丁橡胶和低顺丁橡胶三种结构，是目前仅次于丁苯橡胶的世界第二大通用合成橡胶。其具有弹性好，耐磨性强和耐低温性能好，生热低，滞后损失小，耐屈挠性、抗龟裂性及动态性能好等优点，可与天然橡胶、氯丁橡胶以及丁腈橡胶等并用，在轮胎、抗冲击改性、胶带、胶管以及胶鞋等橡胶制品的生产中具有广泛的应用。本设计从顺丁橡胶的基本性能、目前现状以及发展前景入手，对聚合工段至后处理工段进行物料衡算，得到了物料平衡图；进行聚合过程的热

2、量衡算，为设备计算奠定基础；对聚合工段各种设备的选型、装置组成、生产方法、生产制度进行了合理的确定，确定了合理的工艺参数和操作规程。根据确定的工艺流程和控制方案，绘制出带控制点的工艺流程图、聚合釜装配图和车间平面布置图；编制了2107千克/年顺丁橡胶生产车间工艺设计说明书。经过最后核算，2107千克/年顺丁橡胶生产车间工艺设计符合设计要求，各项参数均已达标。关键词：顺丁橡胶；聚合釜；工艺设计 Abstract Cis - 1, 4 - polybutadiene rubber (hereinafter referred to as butadiene rubber) is a kind of

3、crystalline rubber, divided into high butadiene rubber, low butadiene rubber and Lower butadiene rubber in the three kinds of structure, is currently the worlds second largest after styrene-butadiene rubber general synthetic rubber. It has good elasticity, wear resistance and low temperature resista

4、nt performance is good, low heat, small hysteresis loss, flexing resistance, crack resistance, and the advantages of good dynamic performance, can and natural rubber, neoprene, nitrile rubber, etc. And, in the tire, impact modified, tape, rubber hose and rubber shoes and other rubber products are wi

5、dely used in production. This design from the basic properties of the butadiene rubber, the present status and development prospects of the polymerization section to the processing section for material balance, obtained the material balance figure; polymerization process of heat balance, lay a found

6、ation for equipment calculation; of polymerization process of all kinds of equipment selection, equipment composition, production method, production system for the determination of reasonable, the reasonable process parameters and operating procedures. According to determine the technological proces

7、s and control scheme，draw the control points of process flow diagram，the polymerization kettle assembly drawing and workshop layout；compiled the 2 x 107 kg/year cis-butadiene rubber production workshop process design manual. After the final accounting，2 x 107 kg/year cis-butadiene rubber production

8、workshop process design comply with the design requirements，all parameters are standard.Key words：butadiene rubber；The polymerization kettle； process design1绪论11.1顺丁橡胶的基本概念11.2顺丁橡胶的性能11.3顺丁橡胶的类别21.4顺丁橡胶的用途21.5国内外顺丁橡胶发展现状及发展前景31.5.1国外现状及发展31.5.2国内现状及发展32工艺路线的确定52.1聚合方法的确定52.2单体原料路线的确定52.3溶剂的选择52.4引发剂

9、的选择52.5引发剂活性中心的形成方式 陈化方式53聚合反应机理及影响反应的因素63.1聚合反应机理63.2影响反应的因素64原料和产品的物理化学性质及技术指标74.1原料的物理化学性质及技术指标74.1.1丁二烯74.1.2溶剂油(C6油)74.1.3环烷酸镍74.1.4三异丁基铝74.1.5三氟化硼乙醚络合物74.1.6终止剂74.1.7防老剂74.2顺丁橡胶的物理化学性质及技术指标74.2.1顺丁橡胶的结构74.2.2生产中成品胶质量指标85工艺流程简述及流程示意图95.1工艺流程简述95.1.1聚合工段95.1.2后处理工段105.2生产工艺流程示意图126工艺计算136.1本设计采用

10、的基础数据136.2物料衡算136.2.1聚合釜物料衡算136.2.2凝聚釜物料衡算186.2.3振动筛及热水罐物料衡算216.2.4干燥脱水物料衡算236.2.5包装物料衡算246.2.6油水分离器物料衡算256.2.7溶剂回收部分物料衡算266.3热量衡算296.3.1基础数据296.3.2各聚合釜反应转化率确定306.3.3各釜物料组成及物性据数316.3.4各釜对流传热系数a和传热系数K的计算326.3.5聚合釜搅拌功率的计算376.3.6热量衡算396.4设备计算及选型446.4.1聚合釜计算446.4.2终止釜的设计496.4.3凝聚釜的确定496.4.4油水分离器496.4.5热

11、水罐496.4.6胶液罐496.4.7引发剂配制系统设备确定496.4.8换热器的选择506.4.9泵的选择（以溶剂油泵的选择为例）557原材料动力消耗定额及消耗量598生产控制分析609定员6110三废治理与公用工程6210.1三废排放及处理方法6210.2安全措施6210.3公用工程6310.3.1供水6310.3.2电气6410.3.3采暖和通风6411车间布置6511.1车间厂房布置6611.2车间设备布置6611.3车间生产辅助区及生活区的布置6612技术经济评价6712.1建厂规模6712.2产品规格6712.3建厂投资预算6712.4产品价格设计6812.5年生产总成本预测681

12、2.5.1年生产固定总成本6812.5.2年生产变动成本总成本6812.6经济效益分析6912.7财务评估7012.7.1年企业投资回收率 ROI7012.7.2年企业投资利润率7012.7.3投资回收期7013计算机在设计中的应用71结束语72参考文献73致谢74附录75A主要设备一览表75符号说明761 绪论1.1 顺丁橡胶的基本概念顺式-1,4-聚丁二烯橡胶简称顺丁橡胶、顺丁胶，又称顺式聚丁二烯橡胶、聚丁二烯橡胶，英文名为：polybutadiene rubber、Poly(butadiene)，其分子式为(C4H6)n，分子量：54.0904，属于混合物，国际通用代号为BR，根据顺丁橡

13、胶顺式结构的含量主要分为高顺丁橡胶(顺式结构占9799%)、中顺丁橡胶(顺式结构占9095%)和低顺丁橡胶(顺式结构占3240%)三种1。结构式如下图：图1.1 顺丁橡胶分子结构式1.2 顺丁橡胶的性能 顺丁橡胶是1,3-丁二烯采用定向溶液聚合方法得到的高顺式1,4结构含量的聚丁二烯，称为聚丁二烯橡胶，是有规立构橡胶，高分子量的顺丁橡胶分子量为(80120)104，中高分子量的顺丁橡胶分子量为(2540)104，分子量分布较窄。顺丁橡胶具有弹性高、低温性能好、耐磨性优异、耐曲挠性良好等特点。顺丁橡胶的缺点是拉伸强度、撕裂强度较低，抗湿滑性差，冷流性大，加工性能稍差。溶解度参数8.38.6，溶于

14、环己烷、正庚烷、正己烷、苯、甲苯等1。顺丁橡胶是结晶性橡胶，但结晶能力不强，所以自补强能力较小。另外，顺丁橡胶的结晶对应变得敏感性低，这也是使顺丁橡胶的自补强性比天然橡胶的低得多的原因之一。由于顺丁橡胶的分子结构主要是顺式1,4-结构，分子排列规整，所以其弹性比天然橡胶还好。顺丁橡胶的玻璃化温度Tg-110，故它的低温物理性能很好，耐寒温度低于-55。弹性是通用橡胶中最好的一种。耐热性与天然橡胶相同，都为120，但耐热老化性能却优于天然橡胶。拉伸强度比天然橡胶、丁苯橡胶都低，因此必须加入炭黑等补强剂。撕裂强度也比天然橡胶低，抗湿滑性能不好，用于轮胎胎面、鞋底时，在湿路上易打滑。顺丁橡胶的耐磨性

15、优异，滞后损失小，生热低，这对制品在多次变形下的生热和永久变形的降低都十分有利。顺丁橡胶在混炼前不需要塑炼。混炼胶的压出性能良好，适于注压成型，但粘着性差。顺丁橡胶对加工温度的变化较敏感，当开炼机辊温在60以上时，胶料易脱辊，给加工带来一定的困难。一般需要与天然橡胶或丁苯橡胶并用，以改善工艺加工性能。并且顺丁橡胶的冷流性较大，这对生胶的包装、贮存和半成品的存放都提出了较高的要求。1.3 顺丁橡胶的类别顺丁橡胶是利用1,3-丁二烯单体在镍、钴、钛、锂、稀土等不同催化剂下，进行溶液聚合而成的橡胶总称，根据所利用催化体系的不同，可分为镍胶、钴胶、钛胶、锂胶、稀土胶。按其微观结构及其含量分类有：高顺式

16、、中顺式、低顺式、中乙烯基、高乙烯基等各种聚丁二烯橡胶。高、中顺式顺丁橡胶主要用来生产轮胎。用锂系制得的聚丁二烯其顺式1,4含量只有3540%，故称低顺式顺丁橡胶，由钛系制得的顺式1,4含量在90%左右，称中顺式顺丁橡胶；而由钴和镍催化体系所制得的顺丁橡胶，顺式1,4含量达9698%，故称高顺式顺丁橡胶。镍胶、钴胶产品性能较好，产量也较大；钛胶已逐渐被淘汰而改生产性能较好之稀土胶。锂系催化剂生产的低顺式丁二烯橡胶的优点是：催化剂是单一组成丁基铝，聚合反应容易控制，催化剂活性高、用量少，聚合后不必从产品中除去催化剂的残渣，工艺简单，适用于单釜聚合，从而能提高生产效率，降低成本。低顺式顺丁橡胶的缺

17、点是分子量分布窄，物理机械性能较差，加工较困难，冷流倾向大，故一般只和聚苯乙烯树脂等混炼作改性树脂使用。用钛、钴和镍催化体系制得的顺丁橡胶，它们的物理机械性能很类似，所不同的是钛系顺丁橡胶的分子量分布较窄，冷流倾向大，加工性能也不如钴系和镍系催化剂所制得的好。用钴系和镍系催化剂的优点是：催化剂活性高，产品中顺式1,4结构含量高，质量均匀，因此橡胶的综合物理机械性能较好，分子量大，较易调节，分子量分布较宽，加工性能较好，冷流倾向也较小。至于镍系和钴系比较，镍系的优点主要表现在可以提高聚合系统中单体的浓度，而对产物性能无不良影响，所以可以节约溶剂和减少溶剂回收费用，同时提高了聚合釜的利用率。而以钴

18、系作催化剂时，如果提高聚合时的单体浓度，则得到的聚合物的顺式1,4含量会下降，凝胶含量也增加。此外，用镍系催化剂时，聚合反应能在较高的温度下进行，生成的聚合物的顺式1,4含量几乎不受反应温度的影响，这样，聚合比较容易操作，适应性也强些。但在以钴为催化剂的情况下，如提高聚合温度会导致聚合物中顺式1,4含量的下降，故操作要求比较严格。 稀土胶主要是钕系，相对镍系顺丁橡胶，稀土顺丁的抗湿滑性明显改善，滚动阻力小，综合性能显著优于镍系顺丁橡胶。该胶种市场前景看好，属于镍系顺丁橡胶升级换代的一种产品2。1.4 顺丁橡胶的用途顺丁橡胶的用途主要是用于制造轮胎，还可用于制造耐磨制品（如胶鞋、胶辊）、耐寒制品

19、和防震制品，可作为塑料的改性剂。顺丁橡胶可与多种橡胶并用，制造乘用汽车轮时，可与丁苯橡胶并用，并用量为35%50%。制造载重汽车轮时，常与天然橡胶并用，并用量为25%50%。用于重型越野汽车轮胎胎面时，天然橡胶75份，顺丁橡胶25份较好。用于胶布时，一般与丁苯橡胶并用，并用量为15%30%。用于制造轮胎胎侧时可与氯丁橡胶并用，以提高耐低温性能。顺丁橡胶也可与氯磺化聚乙烯并用3。1.5 国内外顺丁橡胶发展现状及发展前景1.5.1 国外现状及发展顺丁橡胶是顺式1，4-聚丁二烯橡胶的简称，国际通用代号为BR，是目前仅次于丁苯橡胶的世界第二大通用合成橡胶。其具有弹性好，耐磨性强和耐低温性能好，生热低，

20、滞后损失小，耐屈挠性、抗龟裂性及动态性能好等优点，可与天然橡胶、氯丁橡胶以及丁腈橡胶等并用，在轮胎、抗冲击改性、胶带、胶管以及胶鞋等橡胶制品的生产中具有广泛的应用。2010年世界顺丁橡胶产能364万吨/年，产量287万吨，开工率为79%，比2009年提高了4个百分点；消费量为287万吨，同比增加8.1%。目前世界顺丁橡胶的主要供应地区为亚洲、北美及西欧，2010年三地区总能力占世界的81.5%。其中，亚洲为最大供应地，2010年产能为168万吨/年，占世界总能力的46.1%；其次是北美及西欧地区，产能分别为80万吨/年和49万吨/年。从消费状况看，亚洲、北美和西欧仍是主要的消费地区。2010年

21、，亚洲、北美、西欧消费量分别为161万吨、41万吨、42万吨，分别占世界消费总量的56.3%、14.4%、14.6%。 2010年，世界顺丁橡胶产能最大的15家公司合计产能达295.7万吨/年，占世界总产能的81.2%。位居前3位的企业分别为朗盛公司（46万吨/年）、中国石化（34.3万吨/年）及米其林公司（27.5万吨/年），三家合计产能占世界总产能的29.6%。2010年中国石油顺丁橡胶产能为18万吨/年，位居世界第七。2010年世界顺丁橡胶消费量为287万吨。其中，70.7%用于轮胎及其制品，11.6%用于高抗冲聚苯乙烯（HIPS），3.6%用于生产ABS，14.1%用于其他领域。未来几

22、年，世界顺丁橡胶供需仍将快速增长，需求增速略快于产能增长，开工率将有小幅提高。预计2015年世界顺丁橡胶产能和需求分别为439万吨/年和350万吨，开工率为80%，2010-2015年年均增速分别为3.8%和4%。亚洲是未来几年产能和需求增长最快的地区，据有关资料显示，2010-2015年年均增长率分别为6.6%和4.9%，2015年产能和需求量为230万吨/年以上和205万吨，占世界总量的46%和53%，分别较2005年增长6个百分点和10个百分点。未来几年，世界顺丁橡胶在轮胎领域的消费比例仍将小幅增加，而在HIPS和ABS领域的消费量仍继续增加，但所占比例将有所下降3。1.5.2 国内现状

23、及发展顺丁橡胶是我国合成橡胶中技术开发最成熟的胶种，研发开始于20世纪60年代，1971年北京燕山石油化工公司合成橡胶厂建成投产了我国第一套镍系顺丁橡胶生产装置，年生产能力为1.5万t，质量具有国际领先水平。目前我国顺丁橡胶共有8家生产企业，生产能力约占世界总产能的14%。过去10年，我国顺丁橡胶产能增速相对较慢。其中前5年没有新建装置，只是对老装置的扩能改造；后5年则先后有4套装置建成投产。截止到2010年底，我国顺丁橡胶产能为65.3万吨/年，2000-2010年年均增速为5%。随着需求的增加，装置开工率不断提高，由2000年的78.5%提高到2010年的99.2%，产量也由31万吨增加到

24、2010年的65万吨。过去10多年，我国汽车工业快速发展，轮胎等橡胶制品出口快速增加，顺丁橡胶需求也随之快速增加。2010年我国顺丁橡胶消费量约88万吨，2000年以来年均增速为10.2%，其中2005-2010年年均增速高达13.2%。由于供应增速不及需求增长，我国顺丁橡胶进口量快速增加。我国顺丁橡胶进口量从2000年5.2万吨上升到2010年的26.2万吨，过去10年进口量年均增速为17.5%。国内产品自给率从2000年的94.6%下降到2010年的73.7%。在“十二五”期间，我国仍处于城市化和重化工业化双加速发展阶段，经济仍将以8%9%的速度增长，汽车工业进入起飞期，汽车需求量及保有量

25、将快速增加。同时，我国橡胶加工及电子电器制造大国地位在“十二五”期间也不会发生较大的变化，出口仍将对国内顺丁橡胶需求产生较大的拉动作用。从目前掌握的情况看，预计到2015年我国顺丁橡胶产能将突破150万吨/年大关，“十二五”期间将新增88万吨/年左右；产能也将远超美国，成为世界最大的顺丁橡胶生产国。届时，顺丁橡胶产能在我国合成橡胶总量中所占比例将由2010年的23.2%提高到2015年的30.4%。从总量上来看，国内顺丁橡胶产能将大于需求，同时由于国内以加工贸易方式进口的顺丁橡胶较多，以及高档次产品仍需进口，将导致某些装置开工负荷难以达到满负荷状况。中国顺丁橡胶工业有着广阔的发展前景,中国地大

26、物博、人口众多,为顺丁橡胶产品提供了广大的市场。虽然我国镍系顺丁橡胶产品生产技术水平和产品质量处于世界先进水平，未来应继续重视顺丁橡胶产品整体质量及供应的稳定性，增加品种以应对周边国家和地区的进口冲击。并且加快稀土顺丁橡胶的应用开发，力争在装置建成投产的同时提供相应的应用服务。我们要发挥全行业的力量,克服前进过程中的各种困难,相信一定能够在较短的时间内赶上世界顺丁橡胶生产工业的先进水平4。2 工艺路线的确定2.1 聚合方法的确定根据产物结构要求从自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合等反应机理中选择出配位聚合，同时考虑配位聚合所用原料、引发剂、传热、物料输送、产物溶解、回收、操作方式等方

27、面综合考虑选择溶液聚合实施方法。该工艺路线包括了如反应活性中心的形成过程；特殊引发剂组分的安全防护；由于溶剂的存在必然要考虑的回收、循环利用；反应的终止方式；产品防老化处理等特点。操作方式为连续操作。2.2 单体原料路线的确定通过比较乙炔法、乙醇法、丁烷一步脱氢法、丁烯氧化脱氢法、丁烯催化脱氢法、石油高温裂解回收法等生产方法的优缺点，结合当地情况，因地制宜地选择合适的丁烯氧化脱氢制丁二烯原料路线。2.3 溶剂的选择各种溶剂对反应原料、产物及反应所用各种引发剂的溶解能力不同。从溶解度参数、体系粘度、工程上传热与搅拌、生产能力提高、回收难易、毒性大小、来源、输送等几方面对苯、甲苯、甲苯-庚烷、溶剂

28、油等进行综合比较，确定选择溶剂油。2.4 引发剂的选择从适合顺丁橡胶生产的引发剂共性入手，如定向能力高、稳定性好、易贮存、高效、用量少、易分离及残存对产物性能无影响等，对常用的四大类型引发剂Li系、Ti系、Co系、Ni系进行比较，选择Ni系引发剂，其组份主引发剂为环烷酸镍，助引发剂为以异丁基铝，第三组分为三氟化硼乙醚络合物5。2.5 引发剂活性中心的形成方式 陈化方式陈化是指为了提高引发剂活性，充分发挥各组分的作用，在聚合前事先把引发剂各组分安一定配比，在一定的条件下进行的预混合反应。国内对上述引发体系曾采用过三种陈化方式，即三元陈化、双二元陈化、稀硼单加。通过比较确定最佳方式为稀硼单加。3

29、聚合反应机理及影响反应的因素3.1 聚合反应机理丁二烯聚合反应的机理属于连锁聚合反应，遵循配位阴离子的链引发、链增长、链终止及链转移等基元反应机理。其总反应式为：n CH2CHCHCH2 CH2CHCHCH2n3.2 影响反应的因素影响聚合反应的因素主要有： 引发剂的陈化方式 引发剂配制浓度 引发剂用量、配比通过以上三方面进行分析，最后得出比较合适配方为：镍/丁铝/丁硼/丁铝/硼 0.25、醇/铝=6铝/镍=38单体浓度提高单体浓度聚合反应速度增加，有利于提高产量。从传热、搅拌、物料输送等方面综合考虑单体浓度(丁浓)控制范围为1015。温度聚合温度升高，会使反应速度加快，产物分子量下降，但过高

30、的温度会造成大分子产生支化，影响胶的质量。因此，要严格控制。一般首釜不大于95，末釜不大于110。杂质体系中的杂质主要有乙腈、水分、炔烃和空气中的氧等，这些杂质主要对引发剂的活性、诱导期的长短、体系的稳定性、聚合速度产生影响，因此，要严格控制在一定指标以下，用精馏法除去杂质和水分。4 原料和产品的物理化学性质及技术指标4.1 原料的物理化学性质及技术指标生产顺丁橡胶的主要原料是 单体：丁二烯 溶剂：溶剂油 引发剂：环烷酸镍、三异丁基铝、三氟化硼乙醚络合物 终止剂：乙醇 防老剂：2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(简称2，6，4)。设计时采用的各种原料质量指标如下：4.1.1 丁二烯纯度：99；丁烯

31、：1；水值：；醛酮总量：；二聚物：；乙腈：检不出。4.1.2 溶剂油(C6油)组分：2.1%、57.8%、40.1%；馏程：6090；碘值：；水值：78；水份：46；沸点：124.5126。4.1.6 终止剂纯度：95；含水：5；恒沸点：78.2；密度：810。4.1.7 防老剂熔点：6971；游离甲酚：0.04；灰分：0.03；油溶性：合格。4.2 顺丁橡胶的物理化学性质及技术指标顺丁橡胶的物理化学性质与其结构有着直接的关系，这种结构又分为分子内结构和分子间结构(聚集态结构)。4.2.1 顺丁橡胶的结构 图4.1以上为顺式1,4结构图，还有反式1,4结构和1,2位加成产物。利用环烷酸镍三异丁

32、基铝三氟化硼乙醚络合物引发体系使丁二烯聚合后的产物中含9698的顺式1,4结构，含12反式1,4结构和12的1,2结构加成物。这种以顺式1,4结构为主的聚合物具有分子链长，自然状态下为无规线团状；分子内存在独立双键使大分子链的柔性大，同时易于硫化处理的特点。由于顺式1,4结构含量大，使得大分子的规整性好，同时又由于分子链无取代基，造成对称性好，但因其重复结构单元之间距离大，而使顺式1,4结构聚丁二烯比反式1,4结构聚丁二烯更难于结晶。即便能结晶，其熔点也低(顺式1,4含量为98.5的产物，熔点为0)，因此，在常温下无结晶态，只以无定形形态存在。相反，反式结构产物易结晶。故此，前者是高弹性体，后

33、者无弹性。4.2.2 生产中成品胶质量指标生产中成品胶质量指标如表4.1所示。表4.1 成品胶质量指标项目优级品一级品合格品挥发份0.751.001.30灰分0.300.300.30生胶门尼粘度455455457混炼胶门尼粘度687373300定伸应力MPa25min35min50min6.510.57.011.06.810.86.210.76.711.26.511.06.011.06.511.56.311.3拉伸强度MPa35min14.213.713.2伸长率35min4504304305 工艺流程简述及流程示意图5.1 工艺流程简述本工艺分为两个步骤，一是聚合工段，二是后处理工段。5.1

34、.1 聚合工段聚合工段主要由罐区、聚合、计量、配制、粘度五个工序组成。罐区岗位负责贮存、收送丁二烯和溶剂油；聚合工序开车，罐区连续给聚合送溶剂油；单体丁二烯由后乙腈直接送聚合，聚合停产时，丁二烯直接送罐区；计量工序负责为聚合输送各种引发剂、终止剂；配制工序负责为聚合配制引发剂和终止剂，此外，还负责接收铝剂车间配好的三异丁基铝；粘度工序负责检测生产的结果，测试门尼粘度和转化率。由乙腈来的丁二烯经流量控制阀控制合适流量，入文氏管与溶剂油溶剂进行混合，再进入丁油预热器(预冷器)进行换热，控制一定入釜温度；镍组分和铝组分分别由镍计量泵和铝计量泵送出，经铝镍文氏管混合后，与出丁油预热器(预冷器)的丁油溶

35、液混合；硼组分由硼计量泵送出与稀释油经文氏管混合后，在釜底与丁油混合进入首釜；丁油溶液在聚合釜中，在一定温度和压力下，受到引发剂的作用，发生丁二烯聚合反应，生成高分子量的丁二烯聚合产物聚丁二烯。首釜胶液自釜项出口出来，由第二釜釜底进入第二釜继续进行反应；再由第二釜的釜项出口出来，由第三釜釜底进入第三釜继续进行反应；由第三釜的釜项出口出来，进入第四釜继续进行反应；当达到一定粘度和转化率后，在第四釜的出口管线(终止釜的入口管线)与终止剂一起由终止釜釜底进入终止釜进行终止处理；最后，胶液由终止釜项出口出来，经胶液过滤器和压力控制阀入成品工段凝聚岗的胶液罐。聚合工段操作应控制指标如下：丁油浓度：121

36、5g/100mL首釜温度：95未釜温度：110压力： 0.25、醇/铝=6 铝/镍=38 防老剂/丁=0.79%1.0% 转化率：83% 收率：95% 每吨顺丁胶消耗丁二烯：1.045 t5.1.2 后处理工段后处理工段包括混胶、凝聚、洗胶、干燥、压块、薄膜、纸袋等工序。混胶工序负责接收聚合来的胶液，并将门尼粘度不同的胶液混配成优级品指标内的胶液，在胶液罐定期回收一部分丁二烯，并将合格胶液送往凝聚工序；凝聚工序负责将终止后进入胶液罐混合的门尼粘度合格的胶液进行凝聚，胶粒送洗胶工序，溶剂油送回收工段；洗胶工序负责用水洗掉胶粒表面的杂质，降低胶的温度，并胶粒送往干燥工序；干燥工序负责将含水4060

37、的胶粒，通过挤压脱水机、膨胀干燥机和干燥箱降到0.75以下，并呈海绵状，直径为10mm小胶条送至压块工序；压块工序负责称量压块；薄膜工序负责薄膜包装；纸袋工序负责封袋、入库。被终止后的胶液进入胶液罐后，将部分未转化的丁二烯经罐项压控调节阀，盐水冷凝冷却器，进入丁二烯贮罐，再送至丁二烯回收罐区。胶液在罐中根据门尼粘度值高低进行相互混配合格后，经过胶液泵送往凝聚工序。合格胶液被喷到凝聚釜内，在热水、机械搅拌和蒸汽加热的作用下，进行充分凝聚形成颗粒，并蒸出溶剂油溶剂和少量丁二烯。釜项被蒸发的气体有水蒸汽、部分丁二烯和绝大部分溶剂油溶剂，气体经过两个并联的循环水冷凝冷却器，冷凝物进入油水分离器进行油水

38、分离，溶剂油用油泵送往溶剂回收罐区，水经油水分离罐底部由液面调节阀控制排出，经二次净化分离罐排入地沟。釜底胶粒和循环热水经颗粒泵送入洗胶岗的缓冲罐，再经1号振动筛分离出胶粒送至洗胶罐。在洗胶罐中，用4060的水对胶粒进行洗涤，经洗涤的胶粒和水由2号振动筛进行分离，并将含水4060的胶粒送往挤压干燥工序。通过挤压机挤压将胶粒含水量降到815，然后，切成条状进入膨胀干燥机加热、加压，达到膨胀和内蒸的目的，除去胶粒中的绝大部分水分，再送入水平红外干燥箱干燥，使胶的含水量达到0.75以下。干燥合格后的胶条经提升机送入自动称量秤进行称量压块(25kg)。压好的胶块用薄膜包好装入纸袋封好入库。 后处理工段

39、操作应控制指标如下：胶液罐：贮量罐容积的80%；压力0.1MPa。胶液泵：压力0.1MPa。凝聚釜：釜顶温度：9498；压力0.08MPa 釜底温度：96101 液面：7视镜 蒸汽压力：0.9MPa 。 水胶比(体积)：58 循环水压力：0.15MPa 安全阀定压：0.1MPa 喷胶量：1025 循环水PH值：810分层罐：常压(开口) 界面：隔板高的40%60% 液面：隔板高的20%80%热水罐：液面1/2洗胶罐：水温：4555 洗涤水罐液面：1/4干燥岗：挤压机出口胶含水：812% 热风温度：80100 蒸汽压力：0.9Mpa 循环水压力：0.1Mpa 干燥五段温度：175压块岗：高压油压

40、：25Mpa 控制油路油压：1.5Mpa 低压油压：5Mpa5.2 生产工艺流程示意图6 工艺计算6.1 本设计采用的基础数据连续反应操作过程以kg/h计，计算依据如下：年产量：20000 t年开工时间：8000 h每吨顺丁橡胶消耗丁二烯：1.045 t总转化率：85%丁浓：丁1217丁油入釜温度：40首釜温度：95末釜温度：110聚合系统压力：0.44MPa计量罐压力：0.1MPa计量泵压力：0.8MPa设计选用配方： 镍/丁 铝/丁 硼/丁 铝/镍38 铝/硼 0.25 醇/铝6 防老剂/丁二烯0.79（质量比）全装置总收率为95.3，总损耗4.7（包括工艺损耗和机械损耗）。其分配如下（以

41、1.045吨100丁二烯为基准计算收率和损耗）：聚合挂胶等损失 1聚合、凝聚的丁二烯机械泄漏损失0.5凝聚、振动筛聚丁二烯渣沫损失0.5油水分离器水相丁二烯溶解损失2包装过程中不合格品和落地料损失0.76.2 物料衡算6.2.1 聚合釜物料衡算聚合釜物料衡算图如图6.1所示。图6.1 聚合釜物料衡算图（1）丁二烯系统：每小时产胶量：需100纯度丁二烯量：扣除2.5的损失量应有聚丁二烯：按85转化率计算100纯度丁二烯的需求量：/h未反应的丁二烯量：从原料车间来的丁二烯纯度为99，其余按正丁烯计。则需要的原料量为：随原料带入的丁烯量：整理上述计算结果列下表。 表6.1 丁二烯系统组分质量分数wt

42、/dt/a丁烯130.1690.724241.330.051丁二烯992996.68971.92123973.434.772合计1003026.85872.645 24214.765.036注：丁烯的密度：596 丁二烯密度：628 溶剂油密度：601（2）溶剂油系统:取 丁13.5 则有：丁135每小时进入聚合釜的丁油量：每小时进入聚合釜的丁二烯原料量：每小时进入聚合釜的溶剂油量：（3）引发剂系统：计算公式：引发剂用量丁二烯进料摩尔数(引发剂/丁)引发剂分子量a、环烷酸镍：M镍=58.7/h/h商品中环烷酸镍的含量为7.5，故环烷酸镍的量为：/hb、三异丁基铝：198 27折合成铝的量：/h

43、C、三氟化硼乙醚络合物142 10.811/h折合成硼的量：/h/h(4)聚丁二烯系统：聚丁二烯：/h100纯度丁二烯量：2612.500kg/h挂胶损失：/h去终止釜干胶量：/h验证配方： 合格 合格聚合釜物料衡算列总表如下。 表6.2 聚合釜物料衡算序号组 分kg/ht/dt/aw1丁 烯30.1690.724241.3310.224进2丁 二 烯2996.68971.921 23973.42722.24273溶 剂 油10442.375250.61783538.16577.5074环烷酸镍0.8690.02096.9670.00645料5三异丁基铝1.0990.02648.7800.008156三氟硼乙醚络合物1.5760.037712.5670.01177