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1、年产20万吨乳聚丁苯橡胶装置工艺设计摘 要本设计为年产20万吨乳聚丁苯橡胶装置工艺设计，以聚合工段为工艺设计的主要对象。对丁苯橡胶的生产方法和生产工艺进行了系统的论证。本设计以丁二烯和苯乙烯为主要聚合单体，以松香酸钾皂、硫酸亚铁、叔十二硫醇、过氧化氢对孟烷等为助剂，采用低温乳液聚合法连续生产工艺合成丁苯橡胶。并进行了聚合工段的物料衡算和主要设备的计算和选型，进行了简单的技术经济分析。用Auto-CAD绘制了工艺流程图、车间平面布置图、设备装配图以及总厂平面布置图，并编制了设计说明书和计算书。关键词 ： 丁苯橡胶 乳液聚合 工艺设计 丁二烯 苯乙烯ABSTRACTThe design on be
2、half of annual produce 200,000 emulison type styrene butadiene rubber device technological design，with polymerization aile for technological design subject.Versus SBRs manufacturing method and technique of production undertook systematical argumentation.The design use butadiene and styrene for main
3、polymerizing monomer，abietic acid potash soap，ferrous sulfate tertiary DDM，hydrogen peroxide versus manganese alkane and others for accessory ingredients，adopted low temperature emulsion polymerization continuous production craft synthetize SBR.And has done polymerizing aile material balance ，heat b
4、alance and the major equipmentcount and lectotype，proceed simple engineering economy study.Use auto-CAD protracting one piece of process line cum instrument flow chart，one piece of workshop layout ，one piece of unit assembly drawing and one piece of factory layout，and establishmented design specific
5、ations and account.Key words： butadiene-styrene rubber emulsion polymerization Technological design butadiene styrene目录前 言-1-第一章 总论-2-1. 1 丁苯橡胶的性能-2-1. 2 丁苯橡胶的用途-2-1. 3 丁苯橡胶的重要地位-3-1. 4 市场需求-3-1. 5 工业生产方法-3-第二章 产品的概述-5-2. 1 丁苯橡胶方法-5-2. 2 丁苯橡胶国内外研究现状-6-2.3 中国丁苯橡胶新技术的开发-7-2.4 丁苯橡胶生产现状概况-7-2.4.1世界丁苯橡胶生
6、产现状概况-7-2.4.2 中国丁苯橡胶生产现状概况-8-2.5 生产方案和生产流程确定-9-第三章 乳聚丁苯橡胶的生产工艺-10-3.1 生产流程简述-10-3.1 .1 反应方程式-10-3.1 .2 生产过程-11-3.2 生产配方-12-3.3主要原料-13-3.4 工艺条件-13-3.5 生产中应该注意的问题-14-3.6 影响聚合的因素-15-第四章 物料衡算-16-4.1 聚合釜总物料衡算-16-4.1.1 计算依据-16-4.1.2 公式-17-4.1.3 聚合釜的物料衡算-17-4.1.4 非聚合釜的物料衡算-19-4.2 各釜进出料计算-20-4.2.1 基础数据-20-4
7、.2.2 计算-20-4.2.3 各反应釜出口物料组成-22-第五章 能量衡算-23-5.1 反应釜物料的热量衡算-23-5.1.1 物料的比热容计算-23-5.1.2 物料的相关参数列表-25-5.1.3 聚合釜的热量计算-26-5.2 冷胶进料冷却器的热量衡算-27-第六章 反应器和搅拌装置的选择-29-6.1 聚合釜的参数-29-6.2 反应釜计算-30-6.2.1 反应釜数量-30-6.2.2 聚合釜筒体直径和筒体高度-30-6.3 聚合釜各参数的确定-31-6.4 传热结构，夹套结构-32-6.5 液氨的进口管径-32-6.6 物料进口管径-33-6.7 搅拌装置-33-6.7.1
8、搅拌器选择-33-6.7.2 搅拌器转速-34-6.7.3 搅拌功率-34-6.7.4 搅拌轴-34-6.8 电动机功率-34-6.9 搅拌器附件-35-6.9.1 挡板-35-6.9.2 导流筒-35-6.10 聚合釜参数汇总-35-第七章 管道和泵等其他设备的选择-37-7.1 主要管径的计算-37-7.2 泵的选择（以苯乙烯的输送为例）-37-7.3 其他设备的选择-38-7.3.1丁二烯缓冲罐-38-7.3.2 苯乙烯缓冲罐-38-7.3.3 乳化剂溶液缓冲罐-38-7.3.3 其他缓冲罐-39-7.3.4 终止釜-40-第八章 产房布置-42-8.1 产房面积的估算-42-8.2 工
9、厂布局和选址及占地面积-42-8.2.1 厂址的选择及车间布置-42-8.2.2 工厂占地面积-43-第九章 技术经济分析-44-9.1 经济核算-44-9.2 经济计算-44-9.3 固定投资分配-45-9.3.1 土地购置费-45-9.3.2 工程建设费-45-9.3.3 设备购置费和安装费-45-第十章 安全生产-46-10.1 物料的卫生标准-46-10.1.1 丁二烯-46-10.1.2 苯乙烯-46-10.1.3 其他原料的卫生标准-46-10.2 防火防爆、防毒及安全消防设施-46-10.2.1防火防爆-46-10.2.2 防毒-47-10.2.3 中毒后应采取急救措施，有以下四
10、个要领：-47-10.2.4 安全防护-48-第十一章 环境保护-49-11.2 废水的处理-49-11.2.1 单体贮存和配置单元-49-11.2.2 化学品配置单元-49-11.2.3 聚合与单体回收单元-49-11.3 废渣的处理-50-11.3.1 来源-50-11.3.2 处理-50-参考文献-51-致谢词-52-前 言丁苯橡胶是由1,3-丁二烯与苯乙烯共聚而得的高聚物1，简称SBR，因其综合性能较好，原料又便宜易得，因此产量很高，约占全部合成橡胶的50%以上。目前SBR的主要生产方法是乳液聚合法和溶液聚合法，乳液聚合生产工艺已相当成熟，且乳液聚合生产工艺已占SBR生产的主导地位。乳
11、液聚合2中，约90%的生产工艺为低温条件。低温乳液聚合工艺催化剂、活性剂使用效率高，聚合反应温度低，凝胶含量少，能生产出大分子量、机械性能较好的橡胶。其在轮胎、鞋类、胶管、汽车零部件、电线电缆以及其他多种工业橡胶制品生产中具有广泛应用。本设计是以丁二烯和苯乙烯为原料，采用国内外生产工艺相当成熟的低温乳液聚合生产方法，对年产20万吨的SBR生产工艺的初步设计。本设计的内容包括十一个部分：第1章：总论；简单介绍丁苯橡胶的性质、用途、地位和生产需求；第2章：概述了丁苯橡胶国内外生产情况及发展趋势；第3章：介绍该工艺的产品及原料说明，重点介绍低温乳液聚合工艺；第4章:物料衡算;第5章：能量衡算；第6章
12、：主要设备的计算与选型；第7章：附属设备的条件确定及选型；第8章：厂房布置；第9章：经济分析；第10章：安全生产事项；第11章：环境保护。设计图纸包括生产工艺流程图、聚合釜设备图、车间平面布置图及总厂平面图。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、生产方案选择、设备选型等，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处，敬请各位老师指导、更正。第一章 总论1. 1丁苯橡胶的性能丁苯橡胶是一种不饱和的烃类高聚物. 在光、热、氧和臭氧作用下将发生物理化学反应，但
13、其被氧化的作用比天然橡胶缓慢，即使在较高温度下老化反应的速度也较缓慢。光对橡胶的老化作用不明显，但耐臭氧性比天然橡胶差。脆性温度约为零下450C，低温性能稍差。4优点：(1)胶料不易焦烧和过硫，硫化平坦性好。(2)耐磨性、耐热性、耐油性和耐老化性能等均比天然橡胶好。高温耐磨性好，适用于乘用胎。(3)加工中分子量降到一定程度后不再降低，因而不易过炼，可塑度均匀。硫化胶硬度变化小。(4)提高分子量可达到高填充，充油丁苯橡胶的加工性能好。(5)很容易与其它不饱和通用橡胶并用，尤其是与天然橡胶和顺丁橡胶并用，经配方调整可以克服丁苯橡胶的缺点。缺点：(1)纯胶强度低，需加入高活性补强剂方可使用。加入配合
14、剂的难度比天然橡胶大，配合剂在橡胶中分散性差。(2)反式结构多，结构不规整，侧基上带有苯环，因而比天然橡胶滞后损失大、生热高、弹性低、耐寒性也稍差。但充油后能降低生热。(3)未硫化胶料收缩大、强度低、粘着性能不如天然橡胶。(4)硫化速度比天然胶慢。(5)硫化胶耐曲挠龟裂性比天然胶好，但裂纹扩展速度快。热撕裂性能差。总之，与天然橡胶比，丁苯胶具有较好的耐热、耐老化性能和较高的耐磨性能。但丁苯胶的弹性、耐寒性、耐屈挠龟裂性、耐撕裂性和粘着性能均比天然橡胶差，工艺加工性能不如天然橡胶，多次变形下的升热量大，滞后损失大。由于硫化速度较慢，所以硫化促进剂用量较大，但硫化过程中操作比较完全。4产品性能SB
15、R1500是通用污染型软丁苯橡胶的最典型品种，生胶的粘着性和加工性能均优，硫化胶的耐磨性能、拉伸强度、撕裂强度和耐老化性能较好。SBR1502是通用非污染型软丁苯橡胶的最典型品种，其性能与SBR1500相当，有良好的拉伸强度、耐磨耗和屈挠性能。SBR1712是一种填充高芳香烃油的软丁苯橡胶的污染性品种，它具有优良的粘着性、耐磨性和可加工性以及价格便宜等优点。 1. 2丁苯橡胶的用途SBR-1500广泛用于以炭黑为补强剂和对颜色要求不高的产品，如轮胎胎面、翻胎胎面、输送带、胶管、模制品和压出制品等。SBR-1502广泛用于颜色鲜艳和浅色的橡胶制品，如轮胎胎侧、透明胶鞋、胶布、医疗制品和其他一般彩色制品等。SBR-1712广泛用于乘用车轮胎胎面胶，轮胎胎面胶、输送带、胶管和一般黑色橡胶制品等。61. 3丁苯橡胶的重要地位丁苯橡胶是最早工业化的合成橡胶。1933年德国采用乙炔合
