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1、B线项目报告丁苯橡胶的生产工艺班级：姓名：学号：指导老师:丁苯橡胶的发展史 1933年德国采用乙炔合成法研制出乳聚丁苯橡胶并于1937年工业化。1942年美国以石油为原料制得。又称GR-S。1949年前苏联也开始工业化生产。以上工艺均在50C下生产，为高温丁苯橡胶。20世纪50年代初出现了低温丁苯橡胶。其占乳聚丁苯橡胶的80%.60年代中期出现了溶聚丁苯橡胶。自1951年相继出现充油丁苯橡胶、丁苯橡胶炭黑母炼胶、充油丁苯橡胶炭黑母炼胶、高苯乙烯丁苯橡 胶等品种。SBR是世界产耗量最大的SR品种，在SBR的世界消耗量中，约有75%用于轮胎和轮胎配件。产品及原料说明产品的结构与性能名称及其结构名称
2、：乳聚丁苯橡胶，简称 ESBR (styrene-butadiene rubber)其中n为平均聚合度，一般为35010000由于乳聚丁苯橡胶中丁二烯和苯乙烯两种单体链节在共聚物大分子中呈无规分布,又由于丁二烯的加成反应约80%发生在1,4位置，约20%发生在1,2位置，而在1,4位置上的链节又有顺式和反式两种区别，所以乳聚丁苯橡胶大分子内存在如下的微观结构。丿【ChemPas ter 构反式T,4-结构chch2CHCH I 2CHIICH21,2-结构此外，亦有少量支化和交联结构存在，冷法聚合的乳聚丁苯橡胶中丁二烯链的主要 微观结构单元70%为反式-1,4-结构。原料的结构与性能单体丁二烯
3、分子式C4H6结构式锂丸旷伽=也在常温常压下为无色气体，有特殊气味，有麻醉性，特别刺激粘膜，容易液化，易 溶于有机溶剂；性质活泼，易发生自聚反应，因此在储存、运输过程中要加入阻聚剂。 苯乙烯分子式c8h8结构式CCH2苯乙烯常温常压下为无色透明油状液体，受热、曝光、遇到过氧化物极易自聚、引 发和聚合。苯乙烯蒸气与空气混合物的爆炸极限1.1%6.6% （体积），处理苯乙烯时应 避免明火、摩擦和静电。丁苯橡胶的工艺原理：聚合原理乳聚丁苯橡胶的属于乳液法链式自由基聚合机理。整个聚合过程分为链 引发、链增长、链转移和链终止四个步骤。链引发这是形成单体自由基活性种的反应，首先由氧化还原引发体系在水相中产
4、 生初级自由基。2+3+R一COOH + Fe R C0 + Fe 第二步是初级自由基与单体加成，形成单体自由基。CH2=Ch + RCO T CH _CH 2 I2 |xChemPasterx链增长在链引发阶段形成的单体自由基，活性很高，如无阻聚物质与之作用，就 能进攻第二个单体分子的n键，重新杂化结合，形成新的自由基，如此循环下去。R一 CH CH + nCH CH *2 I 2 IXXR一CH CHCH CH f2 I 2 IChXaster XR一CH厂CHCH厂CHCCH I L I n IX ChemPc XterX链终止乳聚丁苯橡胶聚合过程的终止主要是双基结合终止。CH,C H
5、+ CHCH f CH,CHCHCH,2 | 2 2 | | 2XXXX此时的聚合体系中，除水相外，主要是表面层为乳化剂覆盖的聚合胶乳粒子。丁苯橡胶的生产工艺流程低温乳液聚合丁苯橡胶的生产工艺流程简图rCQ2829II废 NaOH卜门194619水44454S h93430C 36 r 废水50废水U【9Lj LL?1t94U19 19i?y)KSyS58成骷20I233726防 老 切卩油38 nrS391-丁二烯原料罐；2-调节剂槽；苯乙烯贮罐；4-乳化剂槽；5-去离子水贮罐；6-活化剂槽；7-过氧化物贮罐；8-离罐；9,10,11,12,13,14,15,21,39,48,49-输送泵；
6、16-冷却器；17-洗气罐；18-丁二烯贮罐；19-聚合釜；20-终止剂贮罐；22-终止釜；23-缓冲罐；24,25- 闪蒸器；26,37-胶液泵；27,32,34-冷凝器；28-压缩机；29-真空泵；30-苯乙烯汽提塔；31- 气体分离器；33-喷射泵；35-升压器；36-苯乙烯罐；38-混合槽；40-硫酸贮槽；41-食盐 水贮槽；42-清浆液贮槽；43-絮凝槽；44-胶粒化槽；45-转化槽；46-筛子；47-再胶浆化 槽；50-真空旋转过滤器；51-粉碎机；52-鼓风机；53-空气输送带；54-干燥机；55-输送 器; 56-自动计量器；57-成型机；58-金属检测器；59-包装机丁苯橡胶
7、生产工艺流程简述原料准备过程用计量泵将规定数量的相对分子质量调节剂与苯乙烯在管 路中混合溶解，再在管路中与处理好的丁二烯混合。然后与乳 化剂混合液（乳化剂、去离子水等）等在管路中混合后进入冷 却器，冷却至10C。在与活化剂溶液（还原剂、螯合剂等）混 合，从第一个釜的底部进入聚合系统，氧化剂直接从第一个釜 的底部直接进入。聚合聚合过程系统由812台聚合釜组成，采用串联操作方式。当聚合 到规定转化率后，在终止釜前加入终止剂终止反应。聚合反应 的终点主要根据门尼粘度和单体转化率来控制，转化率是根据 取样测定固体含量来计算，门尼粘度由取样测定来确定。虽然 生产中转化率控制在60%左右，但当所测定的门尼
8、粘度达到规 定指标要求，而转化率未达到要求时，也就加终止齐终止反应， 以确保产物门粘度尼合格分离过程丁二烯分离从终止釜流出的终止后的胶乳液进入缓冲罐。然后经过两个不同真 空度的闪蒸器回收未反应的丁二烯。第一个闪蒸器的操作条件是22 28 C，压力0.04MPa，在第一个闪蒸器中蒸出大部分丁二烯；再在第二 个闪蒸器中（温度27C，压力0.01MPa）蒸出残存的丁二烯。回收的 丁二烯经压缩液化，再冷凝除去惰性气体后循环使用。苯乙烯分离脱除丁二烯的乳胶进入苯乙烯汽提塔（高约10m,内有十余块塔盘） 上部，塔底用O.IMPa的蒸汽直接加热，塔顶压力为12.9kPa，塔顶温 度50C，苯乙烯与水蒸汽由塔
9、顶出来，经冷凝后，水和苯乙烯分开， 苯乙烯循环使用。塔底得到含胶20%左右的胶乳，苯乙烯含量V0.1%。 经减压脱出苯乙烯的塔底胶乳进入混合槽，在此与规定数量的防老剂乳 液进行混合，必要时加入充油乳液，经搅拌混合均匀后，送入后处理工 段。后处理工段混合好的乳胶用泵送到絮凝槽中，加入24%26%食盐水进行破乳 而形成浆状物，然后与浓度0.5%的稀硫酸混合后连续流入胶粒皂化槽, 在剧烈搅拌下生成胶粒，操作温度均为55C左右。从胶粒皂化槽出来的胶粒和清浆液经振动筛进行过滤分离后， 湿胶粒进入洗涤槽用胶清液和清水洗涤，操作温度为4060C。洗涤后 的胶粒再经真空旋转过滤器脱除一部分水分，使胶粒含水低于
10、20%，然 后进入湿粉碎机粉碎成550mm的胶粒，用空气输送器送到干燥箱中 进行干燥。干燥箱为双层履带式，分为若干干燥室分别控制加热温度，最高 为90C，出口处为70C。履带为多孔的不锈钢板制成，为防止胶粒粘 结，可以在进料端喷淋硅油溶液，胶粒在上层履带的终端被刮刀刮下落 入第二层履带继续通过干燥室干燥。干燥至含水V 0.1%。然后经称量、 压块、检测金属后包装得成品丁苯橡胶。低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺条件控制(1) 单体的纯度单体纯度的要求较高，如丁苯橡胶合成时，丁二烯和苯乙烯的纯度各要求 99%及 99.6%。其中某些杂质，如烯、炔及过氧化合物等必须严格控制，故在聚合前须将单体仔 细提纯
11、。由于丁二烯和苯乙烯中有阻聚剂，因而使用前要除去阻聚剂。阻聚剂含量低于10mg/kg 对聚合反应无明显影响，当高于此值达100mg/kg时，则用浓度为10%15%的氢氧化钠 溶液于30C进行洗涤除去，也可采用多加引发剂，消耗掉阻聚剂的方法。(2) 反应条件的控制反应温度57C ；操作压力：0.25MPa；反应时间：810小时；转化率：60%+2%(3) 聚合终点的控制聚合反应的终点取决于共聚彻组成及产物的门尼粘度这两个要求。由于共聚物组成的要求(苯乙烯含量为23%左右及组成均一),工业生产中确定转化率 达到60 士 2%时必须停止聚合。根据商品的要求，不同牌号的产品，就有不同的门尼粘 度值(即
12、不同分子量、分子量分布的丁苯橡胶)。如果转化率还未到达60%，而门尼粘度已 达到产品牌号的要求值时，也必须终止反应.以确保产物的门尼粘度值合格。 实际上，在稳定的加料条件下，转化率与反应速度、反应时间有关而门尼粘度可由分 子量调节剂用量来调整。所以在工业生产中可由协调分子量调节剂及引发剂用量的方法， 能正确地控制(一定的聚合速度下)转比率达到60%而又能使产物的门尼粘度达到要求的 数值。测定转化率的新办法是利用胶乳密度随转化率上升而增加的性质来测定的。若采用 Y 一射线密度计则可快速测定之。(4) 乳液胶粒粒径的控制为了大规模生产，必须采用连续法乳液聚合。除了其他因素外，乳液聚合中乳胶粒 子的
13、粒径与它在聚合釜中的停留时间有关。根据连续搅拌釜的停留时间分布函数的特性， 若串联的聚合釜越多，则停留时间分布函数越狭窄。工业生产中常采用812个聚合釜 串联起来，可使胶乳粒子的粒径分布狭窄，又可提高产品的质量(产品的分子量分布较狭， 支联也较少)。若串联的聚合釜数目增加，而总的停留时间保持不变，则必须提高物料流 动速度，也即提高了单位时间的生产能力，有利于大规模生产。生产中应该注意的问题 聚合釜的传热问题由于低温乳液聚合的温度要求在5C左右，因此，对聚合釜的冷却效率要求很高，工业上 多采用在聚合釜内安装垂直管式氨蒸发器的方法进行冷却。 单体回收中的问题在闪蒸过程中，为防止胶乳液沸腾产生大量气
14、泡，需要加入硅油或聚乙二醇等消泡剂。并采用卧式闪蒸槽以增大蒸发面积。在脱苯乙烯塔中容易产生凝集物而造成 堵塞筛板降低蒸馏效率，因此要定期清洗黏附在器壁上聚合物。 回收系统中爆聚物的处理在丁苯橡胶乳液聚合中因转化率只有60%,40%的单体需回收。丁二烯和苯乙烯在残存的 过氧化物作用下或氧的作用下受热而生成爆聚物种子，这种爆聚物种子会逐渐长大为爆 聚物，而这种爆聚物种子活性期很长，即使加热到260C,经20h后再接触单体仍可以增 长，并且伴有体积的增大，他们会堵塞管道，甚至会撑破钢铁容器，而且很难清理。为了防止生成爆聚物种子或者将生成的爆聚物种子消灭，需要将抑止爆聚物种子生 长的抑止剂连续不断地加
15、入到单体回收系统中。NaN02、12和HN03等可以做爆聚物种 子的抑止剂。丁二烯易燃，有刺激性。苯乙烯的蒸汽与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热 或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。综合安全防护防火防爆(1) 严禁烟火，严禁携带易燃、易爆品和穿钉鞋进入生产区域，生产所用的易燃品(棉 纱、油类等)应放在指定地点，并妥善保管。(3)盛装和输送易燃易爆物料的设备，管道应该严密无泄露，发现泄露应及时检修， 若开车无法检修，又严重威胁安全生产，应立即停车检修。(5) 所有的电动机和电器设备均应有良好的接地装置，机械传动设备应有完整的安全 防护罩。(6 )当班工人，不得任意脱离工作岗位，传动设备合闸前，要按操作法规定，严格细 致检查，注意设备内外是否有人工作。(7) 下釜、下槽和进入其他设备容器工作应做到： 切断电源，拿下保险，并挂上严禁合闸的警示牌。 物料管道等断开并堵盲板，切断物
