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1、 毕业设计说明书 毕 业 设 计 题 目 年产2.0万吨顺丁胶生产工艺设计 学院专业班级 学 生 姓 名 性 别 指 导 教 师 职 称 2015年 6月 15日 摘要 顺丁橡胶是仅次于丁苯橡胶的世界上第二大人工合成橡胶。本设计通过查阅资料文献介绍了顺丁橡胶行业目前的发展特点、所处的发展阶段、市场的供需平衡和竞争格局。通过计算分析比较,制定了原料路线、确认了聚合方法以及各类添加剂的选择。又在查阅各种物料的工艺参数，确定了顺丁橡胶的生产流程。总的来说，本设计在对顺丁橡胶在国内外的发展过程以及现状进行系统化分析之后，制定了相关生产路线，进而达到经济技术合理化，坚持可持续发展线路等要求。本设计对年产
2、量为2万吨的顺丁胶聚合工艺进行了设备的物料衡算，聚合釜的热量衡算以及聚合釜的设备计算。阐述了对厂房的大概设计及相关要求，如何处理易燃易爆品等危险品，预防有毒有害物品等安全问题，以及发生事故时如何进行紧急处理和处理好“三废”问题。尽量在做到经济利益达到最大化的同时，也做到保护环境。通过查阅文献数据和计算分析，完成了年产2万吨顺丁橡胶的生产设计，绘制了工艺流程图、聚合釜装配图、厂区布置图以及车间布置图若干，最后对产品顺丁橡胶进行经济核算，各项数据均符合各项规定指标。关键词：顺丁橡胶；丁二烯；转化率；催化剂；聚合Abstract Polybutadiene rubber is the worlds
3、second largest synthetic rubber,just after styrene-butadiene rubber.Through access to information and documents, the design introduces the butadiene rubber industrys development characteristics, stage of development, the supply and demand balance and market competition.By calculation and analysis, s
4、elect raw material route, polymerization method, and various additives.And then, after checking out the process parameters of various materials,it determine the butadiene rubber production process.In a word,The design,after doing the systematic analysis of butadiene rubber about the development proc
5、ess and the status quo at home and abroad, formulated relevant production line,to achieving the rationalization of economic and technical,adhere to the sustainable development of the line.The design do a equipment mass balance of the annual output of 20,000 tons of butadiene rubber polymerization pr
6、ocess,calculation of the heat and something about equipment.It elaborate on the plant design and requirements, how to deal with inflammable and explosive materials and other dangerous goods, prevention of toxic and hazardous materials safety issues, as well as how to deal with an emergency accident
7、and to deal with the three wastes problem.Try to do to maximize the economic benefits, but also to do to protect the environment.After a review of the literature data and computational analysis,Complete an annual output of 20,000 tons of butadiene rubber production design, drawn a flow chart, the po
8、lymerization reactor assembly drawing, plant layout and several plant arrangement drawings.Finally,do the economic accounting about butadiene rubber, the data are all consistent with the specified target.Key words：Polybutadiene rubber；Butadiene；Conversion rate；Catalyst；Polymerization目录摘要IAbstractII第
9、一章 绪论11.1 概述11.1.1 设计依据及生产状况11.1.2 工艺路线11.2 原料、产品的物理化学性质和主要技术指标21.3 生产流程简述31.3.1 生产流程简述及工艺设备选择31.3.2 操作控制指标51.4 车间三废处理及安全防护61.4.1 三废处理61.4.2 有毒物品61.4.3 易燃易爆品61.4.4 预防措施71.4.5 有毒害物质的防护71.4.6 防护噪声污染81.4.7 厂房的布置及水电汽的要求9第二章 物料衡算102.1 聚合釜和终止釜物料衡算102.1.1 丁二烯系统102.1.2 溶剂油系统102.1.3 引发剂系统112.1.4 聚丁二烯系统112.1.
10、5 终止剂、防老剂系统122.2 凝聚釜物料衡算132.3 振动筛及热水罐物料衡算162.3.1 进料系统162.3.2 出料系统162.4 干燥脱水物料衡算172.4.1 去包装部分182.5 油水分离器物料衡算202.5.1 出料部分：202.6 溶剂回收部分物料衡算212.6.1 基础数据212.6.2 工艺要求222.6.3 对丁二烯作物料衡算22第三章 热量衡算243.1 主要对聚合釜进行热量衡算243.1.1 基础数据243.2 各聚合釜反应转化率确定253.3 各釜物料组成及物性据数263.4 各釜对流传热系数a和传热系数K的计算273.4.1 夹套内冷却盐水的对流传热系数a1计
11、算273.4.2 釜内对流传热系数a2i的计算293.4.3 各釜总传热系数K的计算303.4.4 聚合釜搅拌功率的计算313.5 热量衡算33第四章 设备计算及选型374.1 聚合釜计算374.1.1 基础数据374.2 选取胶液贮罐374.3 选取凝聚釜384.4 搅拌器的确定384.5 各物料进出管管径确定394.6 换热器的选择41第五章 技术经济分析465.1 技术经济分析46第六章 结论48参考文献49致谢50附录一附录二V第一章 绪论1.1 概述1.1.1 设计依据及生产状况本设计主要设计依据是沈阳建筑大学材料学院下发的“年产2万吨顺丁橡胶聚合车间的工艺设计”本科生毕业设计任务书
12、。所设计车间设计生产规模为年产量为2万吨顺丁橡胶。主要生产原料：单体丁二烯；反应引发剂为环烷酸镍、三氟化硼乙醚络合物的混合物、三异丁基铝；主要溶剂为溶剂油；所用终止剂为乙醇；防老剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚。本设计的生产原理是反应原料溶液发生聚合的方法，使混合液在连续釜式反应器中进行配位反应聚合，生成的液体，再用水蒸汽对生产物进行凝聚、洗胶、干燥、压块等过程后方可得到产品顺丁橡胶。1.1.2 工艺路线(1)聚合方法路线的选定分析产物，从结构要求方面入手。从自阳离子聚合、由基聚合、阴离子聚合等机理中挑选出出配位聚合，此时还需要考虑配位聚合所用原料、传热、引发剂、物料输送、回收、操作方式几个方面考
13、虑选择溶液聚合方法路线。溶液聚合工艺处理路线包括了反应活性中心的形成，特殊引发剂组分的安全防护等；由于混合溶剂在连续反应过程中的存在，所以要考虑溶剂的回收、循环利用，反应的终止方式等过程。选择连续操作方式。(2)单体原料路线的确定经过对乙醇法、丁烯氧化脱氢法、乙炔法、丁烯催化脱氢法、石油高温裂解回收法等方法的各种优点缺点的对比，然后结合实际情况，选择了丁烯氧化脱氢制丁二烯原料的生产路线。(3)溶剂的选择不同溶剂对原料、产物及各类引发剂的溶解能力不尽相同。从溶解度参数、体系粘度、生产能力的提高、工程传热与搅拌等几个方面对苯、甲苯-庚烷、甲苯、溶剂油等进行较为全面的比较，然后选择溶剂油。(4)引发
14、剂的选择首先从适合顺丁橡胶聚合生产反应的引发剂共性入手，比如稳定性能、定向能力、高效、容易分离及残存对反应产物性能无影响等等，对常用的Ti、Co、Li、Ni四种系列类型引发剂进行对比，选择最合适的Ni系引发剂，其组份主引发剂为环烷酸镍，助引发剂为异丁基铝，三氟化硼乙醚络合物1。(5)引发剂活性中心的形成方式的选择陈化方式陈化指为了提高引发剂活性，充分发挥各组分的作用，在进行聚合反应前先把引发剂各组分溶液按一定比例配比，在适当的反应条件下进行的预混合反应。国内生产对上述引发体系采用过即三元陈化、双二元陈化、稀硼单加三种反应陈化方式。综合比较后，确定稀硼单加为最佳方式。1.2 原料、产品的物理化学性质和主要技术指标表1-1原料的物理化学性质及技术指标原材料名称控制项目及指标主要物化性质抽提丁二烯纯度99.5%胺值1ppm无色气体，有苦杏仁味，易液化，比重0.621（20）沸点是-4.5，闪点-40，化性活泼易聚合，爆炸极限单体丁二烯同上（纯度、水值、总炔值）乙腈 0.1ppm同上回收丁二烯纯度96%水值20ppm同上溶剂油C52.1%、C657.8%、C740.1%；碘值78%；不皂化物：无；水份：0.1%绿色透明溶液，在汽油中溶解度较大
