3万吨丁苯橡胶毕业设计说明书(编辑修改稿)

3万吨丁苯橡胶毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

橡胶与溶液丁苯橡胶之间的竞争正在增加。 溶液丁苯橡胶在加工上存在的问题已通过生产控制聚合物 (tailoring)而得到克服。 目前存在的主要问题是价格较高，各生产者所生产的产品之间没有很好的互换性。 对于高性能轮胎，没有任何其它橡胶能够代替溶液丁苯橡胶，当然乳液丁苯橡胶也是不能满足要求的。 因此尽管溶液丁苯橡胶成本比乳液丁苯橡胶约高出 17%，但轮胎生产者使用溶液丁苯橡胶的趋势已开始越来越明显，但是由于我国的现状的限制，所以我国大多数还是选用乳液丁苯橡胶 [3]。 一般乳液丁苯橡胶中含有 %的苯乙烯，其分子量随聚合情况而异，在 10~150 万之间。 mCH2=CHCH=CH2 +n CH=CH2 [CH— CH2]n[CH2CH=CHCH2]m 化工与材料工程学院毕业设计 5 聚合物的分子微结构，也随聚合条件的变化有很大不同。 高温共聚丁苯橡胶与低温丁苯橡胶比较，高温共聚橡胶反式结构含量较低，聚合度也较低，凝胶含量较大；低温共聚丁苯橡胶反式结构含量较高，分子量分布较窄，凝胶含量几乎没有，因此，物理性质比高温丁苯橡胶好。 鉴于以上所述，本设计采用低温乳液聚合合成丁苯橡胶。 4. 工艺设计 . 工厂的分配和布置 丁苯橡胶车间的主要原料为丁二烯、苯乙烯以及 30 多种助剂，分为 8 个工段： 100单 体储存 200溶液配置 300单体聚合 400单体回收 500胶乳掺和 600干燥压块包装 700综合楼 800仓库 . 工艺流程简图 丁苯橡胶合成方法有两种：溶液聚合和乳液聚合 ，其中乳液聚合工艺流程图如图 132 所示。 . 橡胶聚合车间工艺流程叙述 聚合岗位示意图如图 131 所示 [4]： 去 00 0聚合釜冷胶进料冷却器0来自 罐 来自 罐 来自 罐 来自 罐来自 罐来自V030 6罐 EM来自 罐 . 图 131 聚合岗位示意图 化工与材料工程学院毕业设计 7 图 132 乳液聚合工艺流程图 . 本岗位管理范围 自单体贮存岗位及化学品配置岗位接受单体及其它原料，实现聚合并将胶乳送入单体回收岗位； 自界区内外，接受水、电、汽，将聚合过程控制在工艺指标范围内，生产出合格的最终胶乳； 聚合岗位是丁苯橡胶生产的核心，因此，本岗位操作必须严格按工艺规程及操作法进行操作。 . 本岗位操作任务 混合丁二烯（ BD）、脱除阻聚剂（ TBC）； 单体及化学品溶液的接受； 聚合进料的流量控制； 实现聚合并将过程控制在规定的工艺指标以内，生产出合格的最终胶乳； 将最终胶乳送至单体回收单元。 精苯乙烯 精丁二烯 乳化剂 氧 化 剂 聚 合 调 节剂 冷 却 器 聚 合 反 应 器 聚 合 终 止 器 胶 乳 中 间 槽 聚合终止剂和水 丁 二 烯 闪 蒸 槽 丁 二 烯减 压 闪 蒸 槽 冷 却 器 苯 乙 烯 气 提 塔 蒸 汽 冷 却 器 真 空 罐 冷 却 器 苯乙 烯 倾析 器 去 回 收 苯乙 烯 防 老剂 和水 胶 乳 混合 槽 油 和 水 乳 化 油槽 凝聚槽 转化槽 振动筛 浸渍槽 旋 转 真 空过 滤 机 粉碎机 干燥机 自动计量器 金属检测器 成型机 包装 受 器 去 回收 丁二 烯 . 生产原理及工艺流程 . 生产原理 聚合体系以水为介质 [5]，以歧化松香酸钾皂和脂肪酸皂为乳化剂，油、水两相乳化，部分单体侵入到胶束中，发生增溶溶解，其他单体成为被皂包覆着的液滴而悬浮着。 在水相中生产，并由氧化还原体系提供的最初自由基，进入增溶溶解的胶束中，引发单体聚合，用调节剂调节聚合物的平均分子量。 当单体转化率达到（ 62177。 2%）时，加入终止剂终止聚合反应。 . 工艺流程 . .单体及化学品溶液接收 （ 1）丁二烯 [6]（ BD） 丁二烯（以下简称 BD）来自单体贮存与配制岗位经 FR0301 记录瞬时流量后，进入 BD 换热器（ E0301）。 在 E0301 与 WHS(WCS)换热后，流入混合器（ A0301）。 在 A0301 入口， BD 与来自循环碱液加热器（ E0302）的碱液混合， BD 和碱液在 A0301 中充分混合后，流入碱滗析器（ V0302A），阻聚剂（ TBC）在此被碱液脱除。 碱洗温度，控制 V0302A 的入口为 30177。 2℃，由TRC0301 控制调节 E0301 WHR(WCS)的流量。 BD 和碱液在 V0302A 中分层分离， BD 中的 TBC转入 V0302A下部的碱液中。 V0302A 中上部的 BD 进入 V0302B 中，进一步分离掉碱液，再由上部流入 BD 进料换热器（ E0303），换热以后，流入 BD 缓冲罐（ V0303）。 E0303 的出口温度由TRC0304 控制，调节 WHR(WCS)流量，使温度稳定在 30177。 2℃。 V0303 的液位，由 LICA0302 控制和调节。 V0302A 中的碱液以循环碱液输送泵（ P0302）连续经 E0302 循环。 循环碱液的瞬时流量，由 P0302 出口管线上的 FR0302 记录，改变碱液的循环量就改变了 TBC 的脱除效果， E0302碱液的出口温度由 TIC0303 控制，调节 WHR(WCS)的流量，使温度稳定在 30177。 2℃，由于碱液在循环中与 TBC 反应而消耗，因此要定期更换，废碱液装桶或放入地沟（排放使以 600送入的母液中和）。 新鲜碱在氢氧化钠配制槽 V0301 中配制，配制合格后的碱液，有 P0301 送入 V0302A中。 （ 2）苯乙烯（ ST） 苯乙烯（以下简称 ST）来自单体贮存与配制单元。 经管线进入 ST 换热器（ E0306）后，进入 ST缓冲罐（ V0304）。 V0304的液位，由 LICA0303控制和调节。 E0306 ST的出口温度，由 TRC0323检测，调节 WHR(WCS)流量，使其稳定在 24177。 2℃。 （ 3）乳化剂（ EM） 来自化学品配制单元的乳化剂（以下简称 EM）溶液在线混合系统，由于皂型不同，分别经不同的管线进入 EM 缓冲槽（ V0306 , V0306）。 温度由 TIC0307 控制，调节加热蒸汽流量，使其稳定在 18177。 2℃。 V0306 的进料运作，由 LRS0304 的连锁接点 LS0323 控制，调节 V0306 的液位。 （ 4）活化剂（ ACT） 来自化学品配制岗位的活化剂（以下简称 ACT），进入 ACT 缓冲槽（ V0307）中。 V0307 的进料运作，由 LRS0305 的连锁接点 LS0215 控制。 V0307 的温度为常温。 （ 5）调节剂（ MOD） 来自调化剂（以下简称 MOD）配制罐的 MOD，由 MOD 输送泵（ P0109）送入 MOD 缓冲罐（ V0305）中。 V0305 的进料运作，由 LIS0307 的连锁接点 LS0324 控制 P0109 泵和 V0305 进口调节阀的开闭。 V0305 的温度有 TIC0327 控制，调节 WHR 的流量，使其稳定在 15177。 2℃。 （ 6）氧化剂（ OXI） 来自氧化剂（以下简称 OXI）配制罐的 OXI，由 OXI 输送泵（ P0108）送入 OXI 缓冲罐（ V0309）中。 V0309 的进料运作，由 LIS0308 的连锁接点 LS0325 控制 P0108 泵的开停和 V0309 进口调节阀的开闭。 V0309 的温度由 TIC0328 控制，调节 WHR 的流量，使其稳定在 15177。 2℃。 （ 7）终止剂溶液（ ） 来自化学品配制单元的终止剂（以下简称 ）溶液，由 输送泵（ P0210）经管线进入 缓冲罐（ V0308）中。 V0308 的进料运作由 L RS0306 的连锁接点 LS0218 控制 P0210 泵和 V0308入口调节阀的开闭。 V0308 的温度为常温。 化工与材料工程学院毕业设计 9 . 聚合 聚合进料为多股料流在线混合方式 [7]。 其控制为多组分混合流量控制系 统 —— 主站追踪系统。 其流量检测器为椭圆流量计（氧化剂、调节剂、 BD、 SSSST 为质量流量计）。 由主站、成分比率设定器、流量检测单元、显示报警单元，与调节阀或无级调速电机组成其流量控制回路。 为确保控制精度，辅设了手动校正系统。 聚合进料中 [8]的丁二烯（ BD）、苯乙烯（ ST）、乳化剂（ EM）、活化剂（ ACT）、调节剂（ MOD）、氧化剂（ OXI），分别由聚合进料 BD 进料泵（ P0303）、 ST 进料泵（ P0304）、 EM 进料泵（ P0306）、ACT 进料泵（ P0307）、 MOD 进料泵（ P0305）、 OXI 进料泵（ P0309）输送，首先 ST 与 MOD 混合后再与 BD 混合，然后， BD、 ST、 MOD 混合料液与 EM 相混合，混合后的料液在进入冷胶进料冷却器（ E0304）之前与 ACT 混合，进入 E0304 与液氨换热，出口温度控制为 13~17℃，然后，此混合料液流入冷胶进料冷却器（ E0305）进一步与液氨换热，出口温度控制为 8~12℃。 最后，混合料液流入聚合釜。 E030 E0305 的温度以 TRC03 TRC0311 为主控回路，同 V031V0318 氨蒸发压力调节系统 PIC0304 或 PIC0305 构成串级，调节液氨蒸发压力，实现 对 E030E0305 出口料液温度的稳定控制。 由 P0309 泵把 OXI 直接送到聚合首釜。 所有的物料进入第一聚合釜后，聚合反应就开始了。 为获得高质量的均匀产品，在搅拌条件下，由液氨在聚合釜氨冷管内蒸发，把聚合反应热带走。 因此，每个聚合釜温度根据生产的品种不同，控制在规定值是十分重要的。 SBR 品种不同，所需聚合釜温度亦不同，其控制方法一样，都是以 TRC03120319 控制聚合釜内温度，调节氨冷管中的液氨液位。 聚合釜系统的氨蒸发设计规定为 240260kPa(7~3)。 聚合反应的时间，设计取 177。 小时。 当转化率和门尼黏度等主要控制指标达到规定值时，由终止剂泵（ P0308）送来的 溶液，从选定的 加料点加入到胶乳中，从而终止聚合反应。 加料点可能是末釜出口，也可能是置换塔（ T0301~0303）的某一个出口。 最终胶乳由系统压力送入单体回收岗位（ 400）或胶乳缓冲罐（ V0303）中。 聚合系统设有两个压力控制点。 PRS0303 检测进料集管的压力，设在 E0304 进口， 500 kPa自动报警， 600 kPa 时，系统自动停车。 PRCA0308 检测置换塔（ T0303）出口的系统备压，设定值为 200 kPa， 450 kPa 发出报警。 胶乳缓冲罐（ V0330）的压力由 PRC0309 控制，其设定值为100 kPa，超出 100 kPa 后，排入 400。 V0330 中的胶乳，由胶乳输送泵 P0310 连续送入 400单体回收岗位。 V0330 由 LIA032 LIA0322 指示其液位变化。 聚合所用 ，在停车或紧急状态情况下，由停车 输送泵、事故 输送泵送入终止点。 . 原料产品规格及公用工程条件 . 原料的技术条件 原料的技术条件如表 131～表 1310 所示 [9]： 表 131 丁二烯（净化前） 丁二烯 纯度 %～ % 阻聚剂（ TBC）含量 ＜ 25ppm 表 132 丁二烯（净化后） 丁二烯纯度 %～ % 阻聚剂（ TBC）含量 ＜ 10ppm 表 133 苯乙烯（ ST） ST 纯度 %～ % 阻聚剂（ TBC）含量 5～ 15ppm 表 134 乳化剂（混合皂） TSC 177。 % PH 177。 SHS 177。 % 目检 澄清 表 135 乳化剂（单一皂）同表 134。 表 136 活化剂（ ACT） PH 10177。 TSC 177。 % FES 含量 阳性 EDTA 含量 阳性 目检 澄清 还原力 ＞ 15 表 137 调节剂（ MOD） 外观 透明油状液体 硫醇中硫含量 ＞ 比重（ ℃ /4℃） ～ 分子量 196～ 204 折光指数（ 25℃） ～ 沸程（ 绝压） 60～ 105℃ Cu 和 Mn 的含量 ＜ 5ppm 在 ST 溶解度 全溶。