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顺丁橡胶可行性分析报告 第九章 设计实例 设计实例一 《年产 11000t 顺丁橡胶聚合车间工艺设计》 设 计 说 明 书 一、概述 （一）设计原则 ⒈设计依据 依据有关部门下达的设计任务书或可行性研究报告的批文，环境影响报告书的批文，资 源评价报告的批文，技术引进报告的批文，技术引进合同，设计合同，其它文件等。 对于毕业设计而言，学生的设计依据就是专业教师下达的设计任务书。 ⒉车间概况 该车间设计生产规模为年产 11000t 顺丁橡胶。 主要原料：单体——丁二烯；溶剂——溶剂油；引发剂——环烷酸镍、三异丁基铝、三 氟化硼乙醚络合物；终止剂——乙醇；防老剂——2.6-二叔丁基对甲苯酚（简称 2.6.4）。 其生产原理采用溶液聚合的方法，使丁二烯、溶剂、引发剂等在连续釜式反应器中进行 配位聚合，制得粘稠胶液，再通过水蒸汽凝聚、洗胶、干燥、压块等过程获得最终产品—— 顺丁橡胶。 ⒊工艺路线的确定 ⑴聚合方法的确定 根据产物结构要求从自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合等反应机理中选 择出配位聚合，同时考虑配位聚合所用原料、引发剂、传热、物料输送、产物溶解、回收、 232 页第 232 页 顺丁橡胶可行性分析报告 操作方式等方面综合考虑选择溶液聚合实施方法。该工艺路线包括了如反应活性中心的形成 过程；特殊引发剂组分的安全防护；由于溶剂的存在必然要考虑的回收、循环利用；反应的 终止方式；产品防老化处理等特点。操作方式为连续操作。 ⑵单体原料路线的确定 通过比较乙炔法、乙醇法、丁烷一步脱氢法、丁烯氧化脱氢法、丁烯催化脱氢法、石油 高温裂解回收法等生产方法的优缺点，结合当地情况，因地制宜地选择合适的丁烯氧化脱氢 制丁二烯原料路线。 ⑶溶剂的选择 各种溶剂对反应原料、产物及反应所用各种引发剂的溶解能力不同。从溶解度参数、体 系粘度、工程上传热与搅拌、生产能力提高、回收难易、毒性大小、来源、输送等几方面对 苯、甲苯、甲苯-庚烷、溶剂油等，进行综合比较，确定选择溶剂油。 ⑷引发剂的选择 从适合顺丁橡胶生产的引发剂共性入手，如定向能力高、稳定性好、易贮存、高效、用 量少、易分离及残存对产物性能无影响等，对常用的四大类型引发剂 Li 系、Ti 系、Co 系、Ni 系进行比较，选择 Ni 系引发剂，其组份主引发剂为环烷酸镍，助引发剂为以异丁基铝，第 三组分为三氟化硼·乙醚络合物。 ⑸引发剂活性中心的形成方式 — 陈化方式 陈化是指为了提高引发剂活性，充分发挥各组分的作用，在聚合前事先把引发剂各组分 安一定配比，在一定的条件下进行的预混合反应。国内对上述引发体系曾采用过三种陈化方 式，即三元陈化、双二元陈化、稀硼单加。通过比较确定最佳方式为稀硼单加。 ⒋聚合反应机理及影响反应的因素 ⑴聚合反应机理 丁二烯聚合反应的机理属于连锁聚合反应，遵循配位阴离子的链引发、链增长、链终止 及链转移等基元反应机理。其总反应式为： n CH2＝CH—CH＝CH2 [ CH2—CH＝CH—CH2]n 233 页第 233 页 顺丁橡胶可行性分析报告 ⑵影响反应的因素 影响聚合反应的因素主要有引发剂的陈化方式，引发剂配制浓度，引发剂用量、配比， 通过几方面进行分析，最后得出比较合适配方为： 镍/丁 ? 2.0 ? 10?5 铝/丁 ? 10. ? 10?4 硼/丁 ? 2.0 ? 10?4 铝/硼? 0.25、醇/铝=6 铝/镍=3～8 ④单体浓度 提高单体浓度聚合反应速度增加，有利于提高产量。从传热、搅拌、物料输送等方面综 合考虑单体浓度(丁浓)控制范围为 10～15％。 ⑤温度 聚合温度升高，会使反应速度加快，产物分子量下降，但过高的温度会造成大分子产生 支化，影响胶的质量。因此，要严格控制。一般首釜不大于 95℃，末釜不大于 110℃。 ⑥杂质 体系中的杂质主要有乙腈、水分、炔烃和空气中的氧等，这些杂质主要对引发剂的活性、 诱导期的长短、体系的稳定性、聚合速度产生影响，因此，要严格控制在一定指标以下。 设计原则中还要考虑主要设备的选型。 （二）车间组成 该车间主要由聚合工段和后处理工段组成。 聚合工段主要由罐区、计量、聚合、配制、粘度等岗位组成。后处理主要由混胶、凝聚、 干燥、压块、薄膜、纸袋等岗位组成。 设计范围包括：聚合工段至后处理工段的物料衡算、聚合过程的热量衡算、聚合工段各 种设备的选型，物料流程图、带控制点工艺流程图、聚合釜装配图、平面布置图等。 车间设备采用露天与厂房内布置相结合的原则。其中罐区、凝聚采用露天布置，其它全 234 页第 234 页 顺丁橡胶可行性分析报告 部采用厂房内布置。 （三）生产制度 考虑装置的大修，采用年开工时间为 8000h。 全装置主要采用连续操作方式，局部采用间歇操作方式。 全装置采用五班三倒制，每班