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1、材料科学与工程学院课程设计说明书 年产XX万吨丁苯橡胶预处理工段工艺设计Annual output of XX tons of styrene butadiene rubber technology design of pretreatment section学生学号 学生姓名 专业班级 指导教师完成日期吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工学院课程设计目录第一章 前言11.1 丁苯橡胶概述11.2 丁苯橡胶合成原理21.2.1 原料21.2.2 原料物性21.2.3 反应式和反应机理21.2.4 影响产物的因素21.3 合成工艺31.
2、3.1 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程31.3.1.1 转化率确定31.3.1.2 配料确定31.3.1.3 分散介质31.3.1.4 单体纯度41.3.1.5 聚合温度41.3.1.6 聚合时间41.3.1.7 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程41.3.2 溶聚丁苯橡胶的生产工艺过程51.4 相关符号说明5第二章 课程设计任务书72.1 技术指标72.2 设计地区自然条件8第三章 设计方案的确定及工艺流程说明93.1 设计原则93.2 设计方案的确定93.2.1 防火防爆103.2.2 节能与环境保护113.2.3 防毒123.3 工艺流程123.3.1 单体及化学品溶液接收123.3.2
3、 聚合13第四章 设计计算154.1 聚合工段物料衡算154.1.1 进料计算154.1.2 出料计算164.2 换热器设计计算174.2.1 基本条件174.2.2 丁二烯换热器E-301的设计184.2.2.1 初选184.2.2.2 计算管程压降及给热系数194.2.2.3 计算壳程压降及给热系数204.2.2.4 计算传热面积214.2.3 苯乙烯换热器E-306的设计214.2.3.1 初选214.2.3.2 计算管程压降及给热系数224.2.3.3 计算壳程压降及给热系数234.2.3.4 计算传热面积244.3 泵的计算244.3.1 泵P304的设计244.3.2 条件依据25
4、4.3.3 管内流体的流速254.3.4 泵的选型：254.3.5 储罐的计算264.4 附属设备的选型与计算264.4.1 管道直径的计算264.4.2 容器型式的选择274.4.2.1 丁二烯缓冲槽V-303的选型274.4.2.2 苯乙烯缓冲槽V-304的选型28参考文献29课程设计体会30 II吉林化工学院课程设计第一章 前言1.1 丁苯橡胶概述丁苯橡胶成白色或浅褐色，有苯乙烯的气味，密度：0.919-0.944 。丁苯橡胶综合性能优良，是合成橡胶的第一大品种，产量占合成橡胶的60%，也是最早实现工业化生产的橡胶之一。它是丁二烯与苯乙烯的无规共聚得到的弹性体。英文缩写SBR。其物理机构
5、性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，耐磨性、 耐老化性 、耐水性和气密性优于天然橡胶，粘合性、弹性和形变发热量低于天然橡胶，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用.丁苯橡胶结构式：丁苯橡胶的分为乳液丁苯和溶液丁苯，其中乳液丁苯包括高温丁苯、低温丁苯、低温充油丁苯、低温充炭黑丁苯、高苯乙烯丁苯、液体丁苯、羧基丁苯。溶液丁苯包括烷基锂溶液丁苯、锡偶联溶液丁苯、高反式1,4-丁苯。发展史高温丁苯橡胶20世纪50年代生产了5摄氏度下聚合的低温丁苯橡胶，性能得以改善20世纪60年代初以烷基锂为引发剂的溶液聚合法丁苯橡胶开始工业化生产1933年德国首先用乙炔为原料制得丁苯橡胶 1942年美国以石油为料生
6、产丁苯橡胶乳聚丁苯橡胶（ESBR）经过50多年的发展,生产工艺已经成熟。近20年来，由于受到溶聚丁苯橡胶（SSBR）及其他弹性体的冲击，SSBR具有优良的耐磨性、耐曲饶、耐低温性及优良的动态性能。ESBR抗湿滑性好，但滚动阻力大，而SSBR由于兼具抗湿滑和滚动阻力低两种性能，在欧、美、日等国家和地区ESBR的产耗增长速度缓慢；但在亚太地区尤其是中国，由于汽车工业的迅速发展，ESBR的产能和产量有了很大幅度的增长，2003年我国丁苯橡胶（SBR）表观消耗量高30达55.93万吨1，仅次于美国，居世界第二位。20世纪80年代末至90年代初，国外一些大的企业曾一度放弃了对ESBR的研发工作但ESBR
7、经过数十年与SSBR的抗衡，仍显示出其较强的生命力2。尤其是近年来国外有些企业在提高ESBR的综合性能研究方面取得了突破性的进展。1.2 丁苯橡胶合成原理1.2.1 原料主要原料：1,3 丁二烯、苯乙烯1.2.2 原料物性1,3 丁二烯是最简单的共轭双烯烃。在常温、常压下为无色气体，相对分子质量为54.09，相对密度0.6211，熔点-108.9，沸点-4.5 。摩尔折射率：20.03，摩尔体积：84.7，等张比容：169.2，表面张力：15.9，介电常数：2.26，极化率：7.94，有特殊气味，有麻醉性，特别刺激黏膜，容易液化，易溶于有机溶剂。性质活泼，容易发生自聚反应，因此在贮存、运输过程
8、中要加入叔丁邻苯二酚阻聚剂。苯乙烯相对分子量：104.14，是无色或微黄色的易燃液体，熔点-30.6，沸点：146，相对密度：0.99（25）化学性质非常活泼，能进行均聚合，也能与其他单体如丁二烯、丙烯腈等发生共聚合反应。储存注意通常商品加有阻聚剂。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过37。包装要求密封，不可与空气接触。应与氧化剂、酸类分开存放，切忌混储。不宜大量储存或久存。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。1.2.3 反应式和反应机理反应式：反应机理：1,3-丁二烯和苯乙烯合成丁苯橡胶的过程是一个自由基共
9、聚合的过程，发生的自由基聚合反应3。在典型的低温乳液聚合共聚物大分子链中顺式约占9.5%，反式约占55%，乙烯基约占12%。如果采用高温乳液聚合，则其产物大分子链中顺式约占16.6%，反式约占46.3%，乙烯基约占13.7%。1.2.4 影响产物的因素1分散介质一般以水为分散介质。要求必须采用去离子水，以保证乳液的稳定和聚合产物的质量。用量一般为单体量的60%300%，水量多少体系的稳定性和传热都有影响，水量少，乳液稳定性差，不利于传热；尤其在低温下聚合这种影响更大，因此，低温乳液聚合生产丁苯橡胶要求乳液的浓度低一些为好，一般控制单体与水的比值为11.0511.8（物质的量的比），而高温乳液聚
10、合则为12.012.5。2单体纯度丁二烯的纯度99%。对于由丁烷、丁烯氧化脱氢制得的丁二烯中丁烯含量1.5%，硫化物0.01%，羰基化合物0.006%；对于石油裂解得到的丁二烯中炔烃的含量0.002%，以防止交联增加丁苯橡胶的门尼粘度。阻聚剂低于0.001%时对聚合没有明显影响，当高于0.01%时，要用浓度为10%15%的NaOH溶液于30进行洗涤除去。苯乙烯的纯度99%，并且不含二乙烯基苯。3聚合温度与聚合采用的引发剂体系有关。低温乳液聚合生产丁苯橡胶采用氧化-还原引发体系，可以在5或更低温度下（1018）进行，同时，链转移少，产物中低聚物和支链少，反式结构可达70%左右。低温乳液聚合所得到
11、的丁苯橡胶又称为冷丁苯橡胶。如果采用K2S2O8为引发剂，反应温度为50，反应转化率为72%75%。低温下聚合的产物比高温下聚合的产物的性能好。 4转化率与聚合时间为了防止高转化下发生的支化、交联反应，一般控制转化率为60%70%，多控制在60%左右。未反应的单体回收循环使用。反应时间控制在712h，反应过快会造成传热困难。1.3 合成工艺1.3.1 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程1.3.1.1 转化率确定经典的丁二烯苯乙烯乳液聚合的转化率为60%左右，太低，原料利用率下降，而提高转化率是可以达到的，但所得橡胶的性能变差以及聚合釜挂壁严重。未反应的单体经“脱气”工序回收，与新鲜单体混合再次进
12、入聚合釜。图1.3.1.1 置换塔出口单体转化率随聚合釜串联个数的变化根据上图，确定使用8釜串联工艺，各釜转化率分布为10.82%、9.65%、8.61%、7.67%、6.85%、6.10%、5.45%、4.85%。1.3.1.2 配料确定图1.3.1.2 苯乙烯含量与转化率的关系由以上关系图，暂确定苯乙烯22%，丁二烯78%，根据后边的物料衡算，进行检验。1.3.1.3 分散介质一般以水为分散介质，要求必须用去离子水，以保证乳液的稳定和聚合产物的质量，用量一般为单体的60%300%。水量的多少对体系的稳定性和传热都有影响，水量少，乳液稳定性差，不利于传热，尤其在低温下聚合这种影响更大。因此，
13、低温乳液聚合生产丁苯橡胶要求乳液的浓度低一些为好，一般控制单体与水的比值为1:1.051:1.81（物质的量之比），而高温乳液聚合则为1:2.01:2.5.1.3.1.4 单体纯度丁二烯纯度99%。对于由丁烷、丁烯氧化脱氢制得的丁二烯中丁烯含量1.5%，硫化物0.01%，羟基化合物0.006%；对于石油裂解得到的丁二烯中炔烃的含量0.002%，以防止交联增加丁苯橡胶的门尼粘度，阻聚剂低于0.001%时对聚合没有明显影响，当高于0.01%时，要用浓度为10%15%的NaOH溶液于30进行洗涤除去，苯乙烯纯度99%，并且不含二乙基苯。1.3.1.5 聚合温度聚合温度与聚合采用的引发剂体系有关。低温
14、乳液聚合生产丁苯橡胶采用氧化-还原引发体系，可以在5或更低温度下（1018）进行，同时，链转移少，产物中低聚物和支链少，反式结构可达70%左右。低温乳液聚合所得到的丁苯橡胶又称为冷丁苯橡胶。如果采用K2S2O8为引发剂，反应温度为50，反应转化率为72%75%。低温下聚合的产物比高温下聚合的产物的性能好。 1.3.1.6 聚合时间反应时间控制在712h，反应过快会造成传热困难。釜内平均停留时间9小时。1.3.1.7 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程如图1.3.1.8所示。原料丁二烯和苯乙烯按一定比例用量配成碳氢相液，在多台串联聚合釜中于58，在有氧化还原催化体系
15、的水乳液介质存在下，进行自由基共聚合反应4。介质中除水、乳化剂外，有引发剂、活化剂、分子量调节、电解质等助剂。当聚合反应610小时，聚合转化率达6062%时，可加入终止剂使聚合反应终止。所得胶乳经闪蒸脱气工序回收未反应的丁二烯和苯乙烯单体后，再加入防老剂和高分子凝聚剂。图1.3.1.8 乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程1.3.2 溶聚丁苯橡胶的生产工艺过程20世纪60年代中期，由于阴离子聚合技术的发展，溶聚丁苯橡胶（SSBR）开始问世。它是采用阴离子型(丁基锂)催化剂，使丁二烯与苯乙烯进行溶液聚合的共聚物。根据聚合条件和所用催化剂的不同，可以分为无规型和无规嵌段型两种5。溶聚丁苯橡胶的聚合方法有添
16、加无规剂法、调节单体加入速度法、恒定单体相对浓度法以及高温共聚法四种，工业生产通常采用添加无规剂和高温共聚两种方法。1、添加无规剂法。2、调节单体加入速度法。3、恒定单体相对浓度法为防止相对反应活性较小的苯乙烯在反应体系中不断积累，以至生成聚苯乙烯嵌段，故采用向反应系统中不断补加丁二烯的方法，以使丁二烯和苯乙烯两者的相对浓度维持恒定。若将单体中苯乙烯浓度控制在55.570.2%，则共聚物中的苯乙烯浓度可相应保持在1525%。Firestone公司的专利报导，若按45次补加丁二烯，可得苯乙烯含量为1619%的无规共聚物。但在最后一次补加丁二烯后，如果单体全部聚合，则最终将生成聚苯乙烯嵌段，故应在
17、苯乙烯浓度低于70.2%时停止反应。该法所得共聚物中丁二烯的1,2-结构含量可维持在较低水平。恒定单体相对浓度法要求配置能及时分析反应系统中单体浓度的精密仪器，并具有高度自动化手段，以准确调节丁二烯的添加量。一般操作中，只能分几次补加单体。共聚得到的是一种其组成分布依单体补加次数呈锯齿状变化的丁苯共聚物。4、高温共聚法在130160下进行共聚反应时，可使丁二烯和苯乙烯的竞聚率相接近，制得仅含12%聚苯乙烯嵌段的无规SSBR。此法既可采用连续操作，也可采用间歇操作。高温共聚法反应速度快，单体转化率100%。无规共聚物中丁二烯单元微观结构：顺式-1,4含量3637%，反式-1,4含量5355%，1
18、,2结构 810%。由于在高温下聚合，故聚合物分子量分布变宽，可改善橡胶的冷流性和加工性，但易引起支化过度而生成凝胶。1.4 相关符号说明符号名称单位BD丁二烯-ST苯乙烯-EM乳化剂-MOD调节剂-ACT活化剂-OXI氧化剂-S.S终止剂-WT水-EDTA乙二胺四乙酸-比热容导热率粘度Q传热速率，热负荷W温差校正系数-管数个管程数个雷诺数-粗糙度mm普朗特数-垢层校正系数-管程给热系数污垢热阻Z位压头MP压强Pa有效功率KW轴功率KW效率-D管径mm第二章 课程设计任务书2.1 技术指标 1、年产量： 3.5万吨 2、年工作日： 7800小时 3、烃含量: 92% 4、转化率: 60% 5、
19、单体回收单元损率: 0.2% 6、后处理单元损率: 0.6%7、主要原料指标见表211表211 主要原料指标原料指标丁二烯纯度99.3%苯乙烯纯度99.6%丁二烯/苯乙烯72/28混合苯乙烯纯度94%混合丁二烯纯度93%纯碱流量/BD流量1/18、产品指标见下表212：表212 产品指标 产品指标气提胶乳中结合苯乙烯含量22.525.4%残留苯乙烯0.1%最终胶乳20.523.5%尾气中的丁二烯含量2.0%滗析器中的残留苯乙烯0.06%门尼粘度4658伸长率480%9、聚合配方（质量百分含量，净含量/100份单体）：表213 聚合配方原料及辅助材料配方单体丁二烯72苯乙烯28相对分子质量调节剂
20、叔十烷基硫醇0.16介质水195乳化剂歧化松香酸钾皂4.62烷基芳基磺酸钠引发剂体系过氧化物过氧化氢对孟烷0.06-0.12活化剂还原剂硫酸亚铁0.01雕白粉0.04-0.10螯合剂EDTA0.01-0.025缓冲剂磷酸钠0.24-0.45终止剂二甲基二硫代氨基甲酸钠0.08-0.14反应条件聚合温度，5转化率，%60聚合时间，h7-102.2 设计地区自然条件本设计的丁苯橡胶车间是拟建在吉林市的江北吉化有机合成厂院内。此车间建于吉林市的江北吉化有机合成厂院内，本厂毗邻松花江，有大量丰富的水源且水质优良。并且有着方便的铁路和公路与全国各地相连接，交通便利。然而这里还是全国最大的化工基地，原料充
21、足，便利。附近还有动力厂和发电厂，所需的动力、电力以及蒸汽供应都很方便，经济节能，特别是化工区地处吉林市东北部，且该地区的主导风向为西南、西北风，对市区里居民的生活以及附近的工农业生产均无过大影响。而且该厂的下游还设有污水处理厂，能及时有效地把工业、生活污水进行处理。因此，该厂建于此处是比较理想的选择。其设计地区自然条件如下：土壤的最大冻土深度：1.9米 土壤的设计冻土深度：1.8米全年的主导风向：西南风 夏季的主导风向：东南风年平均风速：3.6米/秒 地震裂度：7度年平均降雨量：668.4毫米 日最大降雨量：119.3毫米平均气压：745.66mmH 最高气温：36.6最低气温：-38 平均
22、相对温度：71%最大降雪量：420毫米 水温：15第三章 设计方案的确定及工艺流程说明3.1 设计原则本设计的指导思想是：（1）利用传统乳液聚合生产技术，确保产品质量高，生产过程安全；（2）生产过程尽量采用自动控制，机械化操作；（3）对于易燃易爆场所，设计采用可靠的控制，报警消防设施；（4）设计采用技术成熟完善的传统乳液聚合方法，达到环保的要求，对生产过程中的化学污水的排放要经过处理，以保证环保要求；（5）厂房、车间、设备布置要严格按土建标准，以保证生产和正常进行及操作人员的安全。3.2 设计方案的确定丁苯橡胶的生产主要有溶聚和乳聚两种工艺6。其中溶聚丁苯橡胶具有低的滚动阻力，又具有很高的抗湿
23、滑性和耐磨性，其滚动阻力较乳聚丁苯橡胶要减少20%一30%，抗湿滑性也优于顺丁橡胶，耐磨性能也较好，是全天候轮胎最合适的胶料。最近几年国际上溶聚丁苯橡胶的消费一直处于上升的趋势。其中西欧和日本溶聚丁苯橡胶的消费量占总丁苯橡胶的消费量比例为31%左右，一些公司正在计划扩大溶聚丁苯橡胶的生产能力或新建生产装置。自1992年以来，溶聚丁苯橡胶的产量逐年呈递增趋势。据有关的资料报道，1992年至2000年的西欧、美国、日本个三地区SSBR平均年增长率为5.9%，而ESBR平均年增长率约为1.2%。 1995年，拜耳公司决定停止在ESBR方面的投资，因此拜耳的ESBR停产。拜耳认为轮胎制备技术将会有一个
24、根本性的转变，欧洲的消费者也将逐步的接受“绿色轮胎”;此外，他们还应该看到以下因素：(1)在现有的溶液聚合装置上花更少的费用就能有效地扩大SBR的生产能力。(2)溶聚工艺优于乳液聚合以及气相聚合工艺，让SSBR更能接受长期挑战。(3)目前越来越趋向于采用优等的填料，因此SSBR可在此方面降低轮胎的滚动阻力做出贡献。(4) ESBR的生产效益长期低下。但是，同时拜耳也指出ESBR1500和ESBR1712对不同用户的需求适应性很强。SSBR是一种相对于ESBR的高性能合成的橡胶，它等同于ESBR，也不可能完全取代ESBR，二者比例的调整有一个逐年的发展过程。开发SSBR要在确保其综合质量的优良基
25、础上，将目标集中在节能型的品种。目前我国的4套乳聚丁苯橡胶装置主要技术来源于日本的JSR、ZEON和台湾合成橡胶公司。工艺技术路线大致相同，都是应用低温乳液聚合技术，只是在工艺流程和聚合配方上有所差别，技术本质上并无较大区别。对聚合生产工艺而言，JSR从工艺流程上来说要好于ZEON，产品质量要优于ZEON，且缓冲能力较强；不足之处是JSR聚合的转化率约为62%，而ZEON约为70%。吉林石化公司丁苯橡胶装置的A、B两条生产线原设计双线各有八台釜，五台置换塔，聚合釜的容积为30/台，聚合物料首先从一釜进入，依次再通过串联的八台釜，在5的温度下，反应约8-10小时，聚合的转化率为60%，每条线的生
26、产能力为115t/d；经过几次技术的改造，双线各拆除了两台置换塔，增加了一台聚合釜，变成九釜三塔反应，聚合的转化率由60%提到62%，装置的生产能力由115t/d提高至145t/d。兰州石化公司橡胶厂丁苯橡胶主要以氯化钾为电解质（PH缓冲溶液）、过氧化氢二异丙苯为氧化剂、以叔十二碳硫醇为调节剂，借液氨冷却剂，在5-8的条件下，丁二烯和苯乙烯在聚合釜中进行聚合反应，待末釜单体转化率达64%-68%时，用终止剂终止其在聚合釜中的聚合反应，单体的回收采用水环式压缩机，用挤压脱水机、膨胀干燥机来进行脱水干燥。齐鲁石油化工公司橡胶厂采用的ZEON技术，用低活性的引发剂通过延长反应时间、调节剂乳化剂的补加
27、来实现高转化率，通过改变氨蒸发的压力来对聚合温度进行控制，经过14-16小时的聚合反应，聚合达约70%。单体的回收采用三台小脱水机脱水，采用带式干燥机热风干燥（两条线均随工艺包引进，第三条线为哈尔滨博实公司参照其干燥箱仿制）。其工艺路线的主要缺点：一是反应时间较长；二是反应温度控制精度较低，温度波动较大；三是缓冲能力较弱。 南通申华化学工艺路线与吉化公司的基本相同，其主要技术来源于台湾合成橡胶公司，聚合系统聚合温度控制在8左右，转化率为63%-66%，单体丁二烯的回收用水环真空泵，苯乙烯的回收采用两台减压蒸馏塔串联操作，脱水机为两台并联进行操作，每条生产线的两台小干燥箱（美国WP公司生产）并联
28、进行干燥。虽然丁苯橡胶市场已经十分成熟，但乳液丁苯橡胶与溶液丁苯橡胶之间的竞争正在渐增。溶液丁苯橡胶在加工上存在的问题已通过生产特制的聚合物(tailoring)而得以有效的克服。目前存在的主要问题是其价格较高，各生产者所生产的产品之间没有较好的互换性。对于高性能的轮胎，没有任何其它橡胶能够取代溶液丁苯橡胶的位置，当然乳液丁苯橡胶也是不能满足要求的。因此尽管溶液丁苯橡胶的成本比乳液丁苯橡胶的成本高约17%，但轮胎生产者使用的溶液丁苯橡胶趋势已经开始越来越明显，但是由于我国现状的限制，所以我国大多数还是选用乳液丁苯橡胶。一般乳液丁苯橡胶含有23.5%的苯乙烯，其分子量随聚合的情况而异，在1015
29、0万之间。聚合物分子的微结构，也随聚合条件的变化有较大不同。高温共聚丁苯橡胶与低温丁苯橡胶的比较，高温共聚橡胶的反式结构含量较低，聚合度也较低，凝胶含量较大；低温共聚丁苯橡胶的反式结构含量较高，分子量分布较窄，凝胶含量几乎没有，因此，物理性质比高温丁苯橡胶要好。鉴于以上内容所述，本设计主要采用低温乳液聚合合成丁苯橡胶。3.2.1 防火防爆本车间的原料和大多助剂都为易燃易爆品，特别要注意防火防爆，而且大部分设备的自动化程度较高，设备生产中高速运转，应严格按照操作规程来操作设备。本车间的防火防爆级别较高，因此安装了地下消火栓4个，8公斤的干粉消火栓27个，30公斤干粉车一个，1211灭火器32个等
30、消防设施。注意事项：根据中华人民共和国国家标准（GBJ16-87）建筑设计防火规范，本厂属于甲级防火防爆单位，各工序岗位的管理均应符合规范要求。在厂范围内，30米以内严禁烟火，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。所有盛装易燃易爆物料的设备和运输通道，均应有良好的静电接地装置，接地总电阻不得大于4欧姆，厂房和装置的避雷装置应保持良好，不得损坏，每年要检测校验一次，接地线的测试由动力厂负责，检测记录应报生产单位和生产机动部、安环质检部各一份，以备待查。盛装和输送易燃易爆物料的设备，管道应该严密无泄露，发现泄漏应及时检修，若开车无法检
31、修，又严重威胁安全生产，应立即停车检修。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。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。登高作业2米以上，应带好安全带和安全帽，并携带好材料、工具、切勿落下伤人。安全阀、防爆膜、压力表要经常保持灵活好有用，均应按照受压容器管理规范要求，按期进行核验，并做好记录，打好铅封，记录上应有检验人签字存档备查，如遇特殊情况，例如安全阀误操作跳开，低改高型号树脂生产，要随时调校安全阀。砂封、阻火器等安全装置每半年清理检查一次。系统设备管道停车检修，必须将物料处理干净，排N2
32、置换。经分析化验合格，办理动火证后，方可动火检查。系统设备，管道开车，应用N2置换，分析含氧在3%以下，方可进行开车。盛装和输送C2H2、VCM的管道设备严禁用铁器敲打，以免发生火花。各类火灾救援程序：1.发现火险后进行起初的火灾补救。2.判断火势大小即刻报警，火警：119。3.首先要讲清起火单位名称，详细地址。4.燃烧物质的简介。5.火势大小及着火部位以及相关部位。6.报警人姓名及报警的电话号码。7.报警后派人去路口接车。8.介绍燃烧物的性质及火场内部与外围的情况。9.向调度室和车间的领导汇报。3.2.2 节能与环境保护一、节能1.采用低温乳液聚合法来合成丁苯橡胶，其副反应少，收率高。2.合
33、理的进行设备布置，尽量按物料流向布置，来减少物料往返输送次数。适当的利用位差，以靠重力来输送物料，尽可能减少输送的设备，以节约动力。3.设计中加强了对进入装置中的水、电、蒸气的计算，为加强能源的管理，合理用电、水、气打下良好的基础。4.装置的选定使用循环水系统作为生产用的冷却水，从而大幅度的降低了新鲜水的用量。二、环境保护该厂建于吉林市的东北部江北化工区，其中该地区的主导风向为西南、西北风，对于市区居民的生活以及附近的工农业生产均无太大的影响。该厂的下游还设有污水处理厂，能将工业，生活产生污水进行及时有效的处理，生产过程中产生的三废都能得以妥善的处理，来符合国家环保的要求。为了美化环境和清新空
34、气，降低噪声，尽量在空地上植树，种草，修筑花坛等，适度地种植柳树，杨树，常青树，来增加绿化面积。3.2.3 防毒生产中所用的反应物品大多对人身有健康危害，化学物品经吸入、食入、经皮吸收等途径向人体侵入。防护措施：皮肤防护：严禁直接接触剧毒物品在生产岗位工作的职工根据有毒物的性质穿戴工作帽、工作服、防护面具、防护镜、手套、工作鞋、口罩等劳动保护用品以及在外露的皮肤上涂抹皮肤防护剂。呼吸防护：进入有毒物料是设备内作业或有毒物质浓度超标区域，应戴防毒面具及防护用品。呼吸防护面具包括防毒面具、氧气呼吸器等。个人卫生保健：不准在被污染的环境中存放食品及就餐、饮水。饭前应洗手、漱口。正确穿戴防护用品，下班
35、后应洗澡。工作服不应与非工作服混放。增加保健食品，增加营养，增强体质、增强身体康毒害能力。定期检查身体健康状况。应备有一定数量的应急解毒药品。3.3 工艺流程3.3.1 单体及化学品溶液接收1丁二烯（BD）丁二烯（以下简称BD）来自单体贮存与配制岗位经FR301记录瞬时流量后，进入BD换热器（E-301）。在E-301与WHS(WCS)换热后，流入混合器（A-301）。在A-301入口，BD与来自循环碱液加热器（E-302）的碱液混合，BD和碱液在A-301中充分混合后，流入碱滗析器（V-302-1），阻聚剂（TBC）在此被碱液脱除。碱洗温度，控制V-302-1的入口为302，由TRC301控
36、制调节E-301 WHR(WCS)的流量。BD和碱液在V-302-1中分层分离，BD中的TBC转入V-302-1下部的碱液中。V-302-1中上部的BD进入V-302-2中，进一步分离掉碱液，再由上部流入BD进料换热器（E-303），换热以后，流入BD缓冲罐（V-303）。E-303的出口温度由TRC304控制，调节WHR(WCS)流量，使温度稳定在302。V-303的液位，由LICA302控制和调节7。V-302-1中的碱液以循环碱液输送泵（P-302）连续经E-302循环。循环碱液的瞬时流量，由P-302出口管线上的FR-302记录，改变碱液的循环量就改变了TBC的脱除效果，E-302碱液
37、的出口温度由TIC-303控制，调节WHR(WCS)的流量，使温度稳定在302，由于碱液在循环中与TBC反应而消耗，因此要定期更换，废碱液装桶或放入地沟（排放使以600#送入的母液中和）。新鲜碱在氢氧化钠配制槽V-301中配制，配制合格后的碱液，有P-301送入V-302-1中。2苯乙烯（ST）苯乙烯（以下简称ST）来自单体贮存与配制单元。经管线进入ST换热（E-306）后，进入ST缓冲罐（V-304）。V-304的液位，由LICA303控制和调节。E-306 ST的出口温度，由TRC323检测，调节WHR(WCS)流量，使其稳定在242。3乳化剂（EM）来自化学品配制单元的乳化剂（以下简称E
38、M）溶液在线混合系统，由于皂型不同，分别经不同的管线进入EM缓冲槽（V-306A , V-306B）。温度由TIC-307控制，调节加热蒸汽流量，使其稳定在182。V-306的进料运作，由LRS-304的连锁接点LS-323控制，调节V-306的液位。4活化剂（ACT）来自化学品配制岗位的活化剂（以下简称ACT），进入ACT缓冲槽（V-307）中。V-307的进料运作，由LRS-305的连锁接点LS-215控制。V-307的温度为常温。5调节剂（MOD）来自调化剂（以下简称MOD）配制罐的MOD，由MOD输送泵（P-109）送入MOD缓冲罐（V-305）中。V-305的进料运作，由LIS-30
39、7的连锁接点LS-324控制P-109泵和V-305进口调节阀的开闭。V-305的温度有TIC-327控制，调节WHR的流量，使其稳定在152。6氧化剂（OXI）来自氧化剂（以下简称OXI）配制罐的OXI，由OXI输送泵（P-108）送入OXI缓冲罐（V-309）中。V-309的进料运作，由LIS-308的连锁接点LS-325控制P-108泵的开停和V-309进口调节阀的开闭。V-309的温度由TIC-328控制，调节WHR的流量，使其稳定在152。7终止剂溶液（S.S）来自化学品配制单元的终止剂（以下简称S.S）溶液，由S.S输送泵（P-210）经管线进入S.S缓冲罐（V-308）中。V-3
40、08的进料运作由L RS-306的连锁接点LS-218控制P-210泵和V-308入口调节阀的开闭。V-308的温度为常温。3.3.2 聚合聚合进料是多股物料流在线混合方式。其控制为多组分混合流量控制系统主站追踪系统。其流量检测器为椭圆流量计（氧化剂、调节剂BDST为质量流量计）。由主站、成分比率设定器、流量检测单元、显示报警单元，与调节阀或无级调速电机组成其流量控制回路。为确保控制精度，辅设了手动校正系统。聚合进料中的丁二烯（BD）、苯乙烯（ST）、乳化剂（EM）、活化剂（ACT）、调节剂（MOD）、氧化剂（OXI），分别由聚合进料BD进料泵（P-303）、ST进料泵（P-304）、EM进料
41、泵（P-306）、ACT进料泵（P-307）、MOD进料泵（P-305）、OXI进料泵（P-309）输送，首先ST与MOD混合后再与BD混合，然后，BD、 ST、 MOD混合料液与EM相混合，混合后的料液在进入冷胶进料冷却器（E-304）之前与ACT混合，进入E-304与液氨换热，出口温度控制为1317，然后，此混合料液流入冷胶进料冷却器（E-305）进一步与液氨换热8，出口温度控制为812。最后，混合料液流入聚合釜。E-304、E-305的温度以TRC310、TRC311为主控回路，同V-317、V-318氨蒸发压力调节系统PIC-304或PIC-305构成串级，调节液氨蒸发压力，实现对E-
42、304、E-305出口料液温度的稳定控制。物料混合后进入缓冲罐(V-312)由P-308A和P-308B分别加入良田聚合线，由P-309泵把OXI直接送到聚合首釜。所有的物料进入第一聚合釜后，聚合反应就开始了。为获得高质量的均匀产品，在搅拌条件下，由液氨在聚合釜氨冷管内蒸发，把聚合反应热带走。因此，每个聚合釜温度根据生产的品种不同，控制在规定值是十分重要的。SBR品种不同，所需聚合釜温度亦不同，其控制方法一样，都是以TRC312-319控制聚合内温度，调节氨冷管中的液氨液位。聚合釜系统的氨蒸发设计规定为240-260kPa(-7-3)。聚合反应的时间，设计取8.51.5小时。当转化率和门尼黏度
43、等主要控制指标达到规定值时，由终止剂泵（P-310）送来的S.S溶液，从选定的S.S加料点加入到胶乳中，从而终止聚合反应。S.S加料点可能是末釜出口，也可能是置换塔（C-301303）的某一个出口。最终胶乳由系统压力送入单体回收岗位（400#）或胶乳缓冲罐（V-303）中。聚合系统设有两个压力控制点。PRS303检测进料集管的压力，设在E-304进口，500 kPa自动报警，600 kPa时，系统自动停车。PRCA308检测置换塔（C-305）出口的系统备压，设定值为200 kPa，450 kPa发出报警。胶乳缓冲罐（V-330）的压力由PRC-309控制，其设定值为100 kPa，超出100
44、 kPa后，排入400#。V-330中的胶乳，由胶乳输送泵P-310连续送入400#单体回收岗位。V-330由LIA321、LIA322指示其液位变化。聚合所用S.S，在停车或紧急状态情况下，由停车S.S输送泵、事故S.S输送泵送入终止点，后者都是以氨气（GN）为动力源是移动式气动泵。第四章 设计计算4.1 聚合工段物料衡算丁苯物料衡算图12345678910111213141516171918300#聚合系统1-丁二烯混合进料；2-苯乙烯混合进料；3-叔十烷基硫醇；4-水；5-歧化松香酸钾皂；6-过氧化氢对孟烷；7-硫酸亚铁；8雕白粉；9-EDTA;10-磷酸钠；11-二甲基二硫代氨基甲酸钠；12-尾气；13-蒸汽；14-废液；15-未反应丁二烯；16-未反应苯乙烯；17-碱；18-固体；19-聚合乳胶4.1.1 进料计算（1）混合丁二烯和苯乙烯进料设年产量为3.5万吨每小时产量为：每小时消耗的烃含量：丁二烯和苯乙烯的总量：由丁二烯和苯乙烯的配合料比为72:28则有纯丁二烯的进料量：纯苯乙烯的进料量：每小时丁二烯的混合进料量为：每小时苯乙