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1、. .材料科学与工程学院课程设计年产5万吨丁苯橡胶装置聚合工段工艺设计An annual output of 50000 tons of styrene butadiene rubber device polymerization section process design学生学号学生专业班级指导教师 钰 教 授联合指导教师 钰 教 授完成日期2013.12.06化工学院Jilin Institute of Chemical Technology年 月 日摘 要本设计是以丁二烯和苯乙烯为原料,年产5万吨丁苯橡胶的工艺设计。通过比较目前丁苯橡胶的聚合生产方法,最后确定以低温乳液聚合法作为聚合的
2、工艺生产方法。在设计过程中,根据设计任务书的要求,进行了较为详细的物料恒算和能量恒算,对设备进行了工艺计算和选型,同时对聚丁苯橡胶生产过程中的安全注意事项及三废治理作了相关说明。综合上述工艺计算和设计结果,绘制出了主要设备图。关键词: 丁苯橡胶 乳液聚合 工艺设计 丁二烯 苯乙烯AbstractThe design is based on butadiene and styrene as raw materials, with an annual output of 50000tons of SBR process design. By comparing with the present S
3、BR polymerization production method, we make a decision to treat emulsion polymerization at low temperature as polymerization production method at last. In the design process, in accordance with the requirements of the mission design, a more detailed material balance and energy balance, equipment fo
4、r the calculation and selection process, at the same time on styrene butadiene rubber production in the process of attention to safety issues and the three wastes management should be made a note. Drawing the main equipment according to the process design and calculation results。Key words: SBR , Emu
5、lsion polymerization,Process design, butadiene, styrene monomer目录摘 要I第1篇 设计说明书1第1章 绪 论11.1丁苯橡胶的市场分析11.1.1 国外生产情况11.1.2 国生产情况21.2丁苯橡胶合成技术进展41.2.1 乳聚丁苯橡胶的合成技术进展41.2.2 溶聚丁苯橡胶合成技术进展51.2.3 我国丁苯橡胶新技术的开发61.3 设计依据、指导思想61.3.1 设计依据61.3.2 指导思想61.4 设计地区的自然条件7第2章 工艺论证82.1 产品的结构与性能82.1.1 名称及其结构82.1.2丁苯橡胶的性能82.1.3
6、丁苯橡胶的用途92.2 工艺原理92.3 生产方法论证102.4 丁苯橡胶的生产方法122.4.1工艺方案选择依据122.4.1.1 工艺流程方面122.4.1.2 反应速率122.4.1.3 经济方面132.4.1.4乳液聚合132.4.2 丁苯橡胶的工艺原理：132.4.2.1 聚合原理132.4.2.2 链引发132.4.2.3链增长132.4.2.4 链终止142.4.3丁苯橡胶生产工艺流程简述142.4.4 丁苯橡胶的生产工艺流程16第2篇 设计计算说明书17第1章 基础数据17第2章 聚合工段物料衡算192.1 进料计算192.2 出料计算21第3章 聚合工段热量衡算243.1 聚
7、合热243.2 冷却显热243.3 搅拌热253.4 大气吸热253.5 所需氨的量25第4章 反应器的选择274.1 反应釜的选型274.2 罐体尺寸确定284.2.1筒体高径比284.2.2初步计算筒体直径284.2.3聚合釜壁厚的计算29第5章 管道直径与贮罐的计算305.1 管道与贮罐的计算305.1.1 丁二烯苯乙烯进料管径的计算305.1.2 贮罐体积的计算30第6章 泵的计算316.1 泵P304的设计316.1.1 条件依据316.1.2 管流体的流速316.1.3 泵的选型32第7章 车间工艺布置及厂址选择337.1 工艺布置设计337.2 生产厂房的整体布置337.3 厂址
8、选择依据与原则347.4 设备布置安全距离347.5 车间辅助室和生活室布置34第8章 安全设计368.1 防火防爆368.2 防毒378.3 中毒后应采取急救措施378.4 安全生产要点388.4.1 重点部位388.4.2 安全要点38第9章三废治理409.1三废治理的意义409.2 废水处理409.3废气处理419.4废渣处理41参考文献42致 44前 言丁苯橡胶SBR是由丁二烯和苯乙烯经过乳液或溶液聚合制得的共聚物,丁苯橡胶再配以增塑剂、稳定剂、高分子改性剂、填料、偶联剂和加工助剂,经过提炼、塑化、成型加工成各种材料。在现代工业生产和人类生活中起着举足轻重的作用,因此SBR的生产和技术
9、的改进越来越受到现代人的关注！当前,SBR生产面临着严重的挑战。比如：生态环境的保护,潜在替代品的市场竞争,资源的进一步优化配置,能量的合理充分利用,生产过程的优化和高效率化,生产和使用效率的提高,应用技术和市场开拓等,都在不同程度上影响着SBR的进一步发展,在上述问题上仍有大量工作要做,对生态环境安全的配套助剂,环境保护技术包括SBR废弃物的回收,再利用和处理等方面,更需要花大力气加以研究。本设计是以丁二烯和苯乙烯单体为原料,对年产能力为5万吨的SBR生产工艺的初步设计,收集有关的化工设计资料作参考,按毕业设计大纲和设计任务书的要求进行设计。本设计的容是在简要介绍丁苯橡胶发展状况及其性质,用
10、途,工艺方法选择的基础上,重点介绍了采用低温乳液聚合法生产SBR及其干燥的工艺过程,产量为年产5万吨。设计的主要容有：1.产品及原材料说明；2.生产方案的比较与选择；3.物料衡算与热量衡算；4.主要设备的计算与选型；5.附属设备的设计及选型；6. 整个的生产工艺流程；7.安全防火防爆防毒设计三废处理；设计图纸包括1带控制点的工艺管道及仪表流程图。本设计旨在理论学习的基础上,结合生产实践,熟悉工艺流程、生产方案的选择、设备的选型等,掌握工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备的计算、选型,对参考文献的查阅与学习等的方法。由于设计者的理论知识有限,设计经验的缺乏,在设计的过程中难免会有一些不足和错误之
11、处,敬请各位老师指评指正。 / 第1篇 设计说明书第1章 绪 论1.1丁苯橡胶的市场分析1.1.1 国外生产情况据资料报道,20XX世界丁苯橡胶生产能力约为558万t/a,其中乳聚丁苯橡胶约为425万t/a,占总产能的76.2%,溶聚丁苯橡胶约为133万t/a,占总产能的23.8%。20XX世界SBR主要生产企业的产能列于表1-1-1。表1-1-1 20XX世界SBR主要生产企业及产能生产公司生产能力/万t/a43.2国锦湖公司38.5朗盛36.9固特异公司36.3中国石油29.7ISP27.2JSR26.0JSRC Corp21.9道化学公司21.2埃尼化学21.0Bridgestone C
12、orp20.5日本瑞翁株式会社18.5Sibneft15.0DESC14.5Kauchuk14.0其他173.6合计558.020XX,金融危机引发的经济疲软进一步影响着世界各国。特别是汽车工业处于艰难困境,通用、克莱斯勒等知名汽车企业已宣布破产。橡胶的主要用途就是轮胎行业,因此抑制了SBR的生产与需求。加之,20XXSBR主要原料丁二烯价格高涨,也使SBR生产企业的利润空间被挤压,这也不得不使部分SBR生产商降低装置开工率。如国锦湖石化公司从20XX8月开始将SBR装置开工率降低了20%,合成橡胶公司在20XX7月至9月将开工率降低20%-30%。20XX,世界围的经济疲软也没有得到有效控制
13、,SBR开工率仍很低,见表1-1-2。表1-1-2 世界计划新建/扩建SBR装置情况1企业名称新建/扩建能力万t/a SBR计划投产时间备注印度石油天然气公司1420XX国光石化公司152015年计划20XX1月中旬签署土地开垦合同台橡公司将与印度石油公司合资122012石化202012批复陆港石油橡胶工程1020XX末20XX3月土建开工联合石油护工102015年合计811.1.2 国生产情况截止到20XX末,国SBR总生产能力为101.5万t/a,约占国SBR总生产能力的84.2%；国SSBR生产能力的15.8%。国产能增加,主要来自齐鲁石化新建10万t/a ESBR装置,该装置于20XX
14、6月份开车以来,装置运行平稳,实现满负荷生产。20XX,国SBR生产厂家及能力见表1-3。20XX,受金融危机影响,许多发达国家的SBR产量与消费量都有大幅下降,而中国逆势而上,呈现增长趋势,总产量再创历史新高。我国SBR市场供需情况见表1-4。尤其是乳聚丁苯橡胶,20XX较20XX增长16%,产量约占总橡胶产量的80%。表1-1-3 20XX我国SBR生产厂家及能力1品种生产厂家生产能力万t/aESBR申华化工公司18石化公司14齐鲁石化公司石化公司扬子石化与金浦集团普利司通合成橡胶公司2315.5105小计85.5SSBR燕山石化公司石化公司33高桥石化公司10小计16合计101.5表1-1-4 近年我国SBR市场供需情况1年份产量/万吨进口量/万吨出口量/万吨表观消费量/万吨200446.011.50.9756.5200551.711.82.0361.5200656.918.71.8173.
