年产20万吨乙丙橡胶装置聚合工段工艺设计毕业设计(编辑修改稿)

年产20万吨乙丙橡胶装置聚合工段工艺设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

回反应器。 从反应器排出的乙丙橡胶粉末经脱气降压后进入净化塔，用氮气脱除残留烃类。 来自净化塔顶部的气体经冷凝回收ENB 后用泵送回流化床反应器。 生成的微粒状产品进入包装工序。 气相法的优点是工艺流程简单，仅三道工序；不需要溶剂或稀释剂，无需溶剂回收和精制工序；几乎无三废排放，有利于生态环境保护；投资最低。 气相聚合的缺点是其产品通用性差，所有的产品皆为黑色，这是由于为避免聚合物过粘，采用碳黑作为流态化助剂之故；存在着广泛推广的局限性。 吉林化工学院毕业设计 (论文 ) 7 乙丙橡胶的基 本性能 乙丙橡胶的密度是较低的一种橡胶，其密度为。 加之可大量充油和加入填充剂，因而可降低橡胶制品的成本，并且对高门尼值得乙丙橡胶来说，高填充后物理机械性能降低幅度不大。 乙丙橡胶有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸气、颜色稳定性、电性能、充油性急常温流动性。 乙丙橡胶制品在 120℃下可长期使用，在 150～200℃下可短暂或间歇使用。 加入适宜防老剂可提高其使用温度。 由于乙丙橡胶缺乏极性，不饱和度低，因而对各种极性化学品如醇、酸、碱、盐化剂、制 冷剂、洗涤剂、动植物油、酮和脂等均有较好的抗耐性；但在脂属和芳属溶剂及矿物油中稳定性较差在浓酸长期作用下性能也要下降。 乙丙橡胶有优异的耐水蒸气性能并优于其耐热性。 在 230℃过热蒸气中，近100h 后外观无变化。 而氟橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶在同样条件下，经历较短时间外观发生明显劣化现象。 乙丙橡胶耐过热水性能亦较好，但与所用刘华系统密切相关。 以二硫代二吗啡啉、 TMTD 为硫化系统得乙丙橡胶，在 125℃过热水中浸泡 15 个月后，力学性能变化甚小，体积膨 胀率仅 %。 乙丙橡胶具有优异的电绝缘性能和耐电晕性，电性能优于或接近丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯。 由于乙丙橡胶分子结构中无极性取代基，分子内聚能低，分子链可在较宽范围内保持柔顺性，仅次于天然橡胶和顺丁橡胶，并在低温下仍能保持。 吉林化工学院毕业设计 (论文 ) 8 第 3 章 橡胶聚合车间工艺流程 本岗位管理范围及任务 本岗位的管理范围及任务是： (1) 接收由原料与催化剂制备工段送来的原料、催化剂及第三单体 ENB。 (2) 从界区外接收原料并进行流量控制。 (3) 将反应条件控制在工艺指标以 内，实现聚合反应，生产出合格的聚合物溶液。 (4) 将未反应的单体进行闪蒸、吸收和压缩后重新使用。 (5) 利用单体和溶剂的显热和潜热去除聚合反应热。 (6) 将合格的聚合溶液送到失活与洗涤工段进行催化剂的失活和洗涤。 生产原理和工艺流程 乙丙橡胶聚合反应采用溶液聚合工艺，溶剂为正己烷。 乙烯、丙烯和二烯烃在齐格勒 — 纳塔型催化剂的作用下，按配位聚合机理进行共聚合反应。 氢作为链转移剂、调节分子量并使反应终止。 生成大分子是由乙烯、丙烯和二烯烃组成的无规共聚物，即三元乙丙橡胶，如 不加入二烯烃，生成物即为二元乙丙橡胶。 使用的主催化剂为三氯氧钒，辅助催化剂为倍半卤化烷基铝。 三氯氧钒与烷基铝首先进行反应生成活性中心，由活性中心引发单体进行聚合反应，该活性中心是由钒、铝化合物组成的络合物，可溶于己烷中。 和催化剂反应时，乙烯的活性最高，接下来依次是丙烯和二烯烃。 乙烯、丙烯、双环戊二烯的单体 竞 取率接近 48:8:1。 链增长反应完成后，加入分子量调节剂氢气，使聚合反应终止。 聚合反应温度 35~55℃ 吉林化工学院毕业设计 (论文 ) 9 聚合反应压力 聚合反应完成后，将聚合物溶液送往下一工段进行残留催化剂的失活 和脱除，未反应的单体，经闪蒸和己烷吸收后重又开始使用。 本聚合反应为己烷作溶剂的溶液法聚合。 下表列出了典型牌号的聚合条件 ： 表 31 典型牌号聚合条件表 项目 EPT EPR 单体 第三组分（二烯烃） 主催化剂 助催化剂 压力（ MPa） 温度（ ℃ ） 聚合物浓度（ g/LS） C”2， C”3 ENB DCPD C”2， C”3 —— VX AM 55 4560 VX AQ V AQ+AM 3550 40100 、催化剂和溶剂 乙 烯由界区外通过管道送入装置，由 PRC0201 控制压力为 1200KPa，用FRC0203 控制流量后送入乙烯气集管。 丙烯由界区外由管道送入装置，用FRC0202 控制流量后送入乙烯气集管。 氢气由界区外由管道送入装置，用 C0201（氢气压缩机）进行压缩，用 PRC0202 控制 C0201 的出口压力为 1200KPa，并用 FRC0201 控制流量后送入乙烯气集管。 通过调节计量泵 P0102， P0103， P0104 的冲程，将所需的助催化剂和第三单体按规定的比例送入反应釜 R0201 中。 聚合使用正己烷做溶剂，开车时，通过 FI0201 将 LPHX 送入 R0201 中。 当生产 EPR 时，根据二烯烃单体的种类，用P0111 或 P0112 将之送入 R0201。 当原料、催化剂、溶剂在 R0201 中经充分搅拌后，由 P0101 将主催化剂 V（ VX） Cat 送入 R0201 中，并用 FI0201 的 HPHX 以 （ VX）Cat 进行稀释，用 E0205 来的 RHX 提供聚合反应发生所需要的热量，聚合反应吉林化工学院毕业设计 (论文 ) 10 开始连续进行。 当 R0201 釜中的聚合物溶液符合控制指标时，将聚合液由溢流管线送入V0202（溢流釜）中。 通常将 V0202 的液位 LRC0202 设定在 40%。 V0202 中的聚合物溶液由聚合流加料泵 P0202 送到 T0201（单体回收塔）中部，为便于 P0202 泵的输送，防止聚合物的粘附，通过 FI0202，以 500kg/h 的流量用 HPHX 对 P0202 泵进行冲洗。 R0201 的操作压力是 ；操作温度是 35～ 55℃。 根据 V0202 的液位 LRC0202 控制进入 T0201 种的聚合溶液的量，在 T201塔中，未反应的单体经闪蒸而从塔的顶部进入 T0202（单体吸收塔）中，为防止闪蒸气体中夹带有聚合物胶粒，在 T0201 塔的顶部通过 FRC0209 以 2t/h 流量的LPHX 进行喷淋，使夹带的胶粒重又回到塔底。 T0201 塔的操作条件是：顶部温度 ℃～ ℃，底部温度 ℃～ ℃，操作压力。 来自 E0706 的 HX 经 PRC0205 控制压力为 500KPa 后，进入 E0205A（己烷加热器），用 PRC0205 控制 7S 的压力为 600KPa、 E0203B（己烷蒸发器）使己烷汽化，通过 TRC0202 控制蒸汽流量以使己烷蒸汽的温度为 105℃（ EPR）和160℃（ EPR）汽化后的己烷进入 T0201 底部，作为单体闪 蒸的热源。 T0201 塔底的聚合物溶液，进入 Z0201（过滤器），使凝胶等杂志得以过滤，过滤后的聚合物溶液，根据 T0201 的液位（ LRC0203 设定为 50%）控制 P0203（聚合物进料泵）出口阀 LRC0203 的开度，将聚合物溶液送入 V0301（失活器）中，（当 LRC0203 两侧的压差 PDR0203 被启动，说明使用的 Z0201 过滤器堵塞，需要重新更换）。 从 T0201 顶部闪蒸出来的未反应单体进入 T0202（单体吸收塔）顶部，在T0202 塔的顶部同样加入了 LPHX，以 FRC0209 控制其流量，对反应得单体进行 吸收，为了提高 LPHX 中吸收的未反应单体数量使用 250t/h 流量的 CCW，对经过 T0202 塔上部的闪蒸气体进行冷却，之后在 T0202 塔的下部再用 ABR（流量通过 TRC0204 控制）对闪蒸气体冷凝。 在 T0202 塔的底部，吸收了大量未反应单体的己烷，用泵 P0204（己烷循环泵），经 E0206（循环己烷加热器，仅开车时用，且出口温度 TRC0203 不宜超过 60℃），送往 R0201 的底部，其流量由吉林化工学院毕业设计 (论文 ) 11 T0202 的液位控制，通常 T0202 的液位 LRC0204 设定为 30%，另有一部分循环己烷则与由 P0206 来的含有微量水的己 烷一起从 R0201 顶部流入，其作用有两个： 一个作用是 消泡； 另一个作用是 利用己烷中含有的微量水分杀死 R0201 挥发出来气体中含有的催化剂，避免可能发生的对反应热去除系统的影响。 在 T0202 塔底部未被 HX 吸收的未反应单体进入 V0204（入口缓冲罐），经C0202（循环气体压缩机）的两端压缩后进入 V0206（出口缓冲罐），压缩气体经 PRC0206 调节压力为 700KPa 左右后送 E0202（顶部冷凝器），循环进入 R0201中。 通过 T0202 顶部的压力表 PRC0204 来检测 T0202 塔的压力，当 PRC0204的压力 超过 200KPa 时，通过阀 PRCSV0201B 向 FLA 泄压，当 PRC0204 的压力低于 125KPa 时，通过阀 PRCSV0201A 向 T0202 塔补压以保证未被吸收的气体能够进入 V0203 罐中。 聚合反应热通过循环气体和己烷蒸汽的显热和潜热得以去除。 来自 V0204和 R0201 的循环气体，经 E0201（高位冷却器、冷却介质 CCW）和 E0202（高位冷凝器、冷凝介质 ABR）的冷却和冷凝后，进入 V0201（顶部累积器），经冷却和冷凝后的循环气体温度大大下降，而有一部分液化，在 V0201 中的冷凝液体经 过滤后进入 P0201（冷凝液循环泵），通过 FRC0206 将流量控制在 3t/h 把冷凝液送入反应釜 R0201 中。 V0201 的液位 LRC0201 通常设定在 30%，一旦超高，就启动阀门，加大送往 R0201 的冷凝液体量。 V0201 中的不凝气体，使用 C0202（循环气体鼓风机）循环送入 R0201 种，其流量通过 FRC0201 来控制。 如果 R0201 的聚合压力超高，就启动 PRCSV0202阀将不凝气体送往火炬系统烧掉以维持聚合压力的稳定。 通过将气体冷却，冷凝又循环送入反应釜的方法去除了聚合反应热。 聚合温度 TRC0201 就是 通过控制循环气体的流量阀 TRCV0203B 和冷冻盐水阀 TRCV0203A 的开度来实现的。 吉林化工学院毕业设计 (论文 ) 12 产品规格、原料及公用工程条件 产品规格 本设计的项目产品为乙丙橡胶，牌号为 J4045，属于 ENB 型非充油性三元乙丙橡胶，年产量为 20xx0 吨。 鉴于国家规定的产品规格，考虑到用户的要求和经济衡算，其产品指标如表 11 所示： 表 32 产品指标一览表 牌 号 Ｊ－４０４５ 指标名称 外 观 白色 门尼黏度（ 100C1+4ML ） 40～ 50 乙烯结 合量（质量分数） /% 56 碘 值 22 二烯烃（ ENB）结合量（质量分数） /% ～ 相 对 密 度 挥发份（质量分数） /% ＜ 钒含量 /179。 106 ＜ 15 灰分（质量分数） /% ＜ 特 性 硫化极快，挤出性良好 生产方式及规模 根据实际经济分析，对工厂的实际生产作如下选择： 操作方式：连续操作 产品名称：乙丙橡胶 年生产量： 20xx0 吨 /年 年工作日： 7200 小时 生产量： 吨 /时 年生 产天数： 300 天 吉林化工学院毕业设计 (论文 ) 13 原料 本设计所生产的产品 Ｊ 4050 乙丙橡胶聚合工段所需要的 主物料和所需要的其它 原料及其规格如下： 表 33 乙烯规格一览表 项 目 规 格 项 目 规 格 乙烯含量 ≥ % 杂质 甲烷乙烷丙烷丙烯等 ≤ % 乙炔 ≤ 5volppm CO ≤ CO2 ≤ 5volppm H2 ≤ 10volppm O2 ≤ 5volppm 水 ≤ 5volppm 总羰基物（以甲 乙酮计） ≤ 1volppm 总硫（以 S 计） ≤ 1ppm COS ≤ 2．丙烯 表 34 丙烯规格一览表 项 目 规 格 项 目 规 格 丙烯含量 ≥ % 杂质 甲烷乙烷丙烷 N2等 ≤ % 乙烯 ≤ 100volppm 1， 3丁二烯 ≤ 5volppm 乙烷和丁烯 ≤ 10volppm 乙炔 ≤ 5volppm 丙二烯 ≤ 10volppm 甲基乙炔 ≤ 5volppm CO ≤ 1volppm CO2 ≤ 5volppm O2 ≤ 5volppm H2 ≤ 10volppm 水 ≤ 5volppm 总硫 ≤ 10volppm COS ≤ 吉林化工学院毕业设计 (论文 ) 14 3．氢气 表 35 氢气规格一览表 项 目 规 格 项 目 规 格 H2 ≥ 98wt%。