万吨顺丁橡胶聚合设计方案任务书.doc

一、设计任务书 设计项目名称： 顺丁橡胶聚合车间 生产产品： 聚顺丁二烯橡胶 产品规格： 门尼黏度（40-50）； 挥发度〈1%; 灰分〈0.5%； 凝胶含量〈1%； 顺式1，4含量〉95%（95-97%） 设计规模： 7万吨/年 全年工作时间： 8000小时 建厂地区： 天津 水电气供应： 由本厂集中供应 天津地区水文地质资料： 主导风向：西南风; 年平均最低气温：8℃； 年平均最高气温：18℃； 年平均气温：13℃； 夏季平均气温：28℃； 冻土深度：0.8米。 二、概述 1、顺丁橡胶发展史： 我国顺丁橡胶的研究开发始于20世纪60年代.丁钠橡胶是世界上第一个进入工业生产的聚丁二烯橡胶，投产时间在1920年，催化剂是金属钠。从二十年代到五十年代，聚丁二烯橡胶发展速度并不快，六十年代以后聚丁二烯橡胶获得了极为迅速的发展，产量很快超过了四十年代发展起来的丁腈、氯丁和丁基橡胶，跃居世界合成橡胶的第二位，仅次于丁苯橡胶，并且一直比丁苯橡胶快得多的速度发展着。 石油化学工业的发展为聚丁二烯橡胶提供了丰富而廉价的单体。五十年代以前丁二烯的生产以乙炔或乙醇为原料，流程复杂，成本高。五十年代以后石油炼制工业提供了大量的丁烯和丁烷，从丁烯和丁烷催化脱氢制丁二烯使成本大为降低。尤其是六十年代以后，由轻油和重油裂解制乙烯的工业发展迅速，副产大量C4馏分，其中含30～50％丁二烯，因而抽提丁二烯蓬勃发展，为聚丁二烯的发展提供了更多的原料。 2、产品的用途： 工业上最长常用的聚丁二烯橡胶的门尼粘度在40～50的范围内。门尼粘度过高是不现实的，因为门尼太高难以加工，门尼太小也不好，因为太小对充填剂分布、硫化胶强度、弹性、以及生胶的抗冷流性能都有害。 单独使用聚丁二烯胶时，加工性能很差，混炼时有困难。现在尚无不和其他橡胶并用而易于加工的高顺式聚丁烯品种。聚丁二烯橡胶与其他橡胶并用不仅是加工成型的需要，还有利于物理性能的改善。 顺丁橡胶的用途主要用于制造轮胎，还可用于制造耐磨制品（如胶鞋、胶辊）、耐寒制品和防震制品，可作为塑料的改性剂。顺丁橡胶可与多种橡胶并用。制造乘用汽车轮时，可与丁苯橡胶并用，并用量为35%%制造载重汽车轮胎胎面时，常与天然橡胶并用，并用量为25%%。用于重型越野汽车轮胎胎面时，天然橡胶75份，顺丁橡胶25份较好。用于胶布时，一般与丁苯橡胶并用，并用量为15%%。用于制造轮胎胎侧时可与氯丁橡胶并用，以提高耐低温性能。顺丁橡胶也可与氯磺化聚乙烯并用。—萃取精馏。萃取精馏的原理就是向被分离物料C4原料中加入一种新组分—萃取剂DMF。他的加入使得原来物料中各组分之间的相对挥发度明显变化，从而使物料中难以用普通精馏方法分离的组分如顺丁烯-2和反丁烯-2等组分在第一精馏他分离出来，乙基乙炔和乙烯基乙炔等组分在第二萃取精馏他分离出来。 经过两段萃取精馏得到的粗丁二烯在经过两段普通精馏即得到场拚丁二烯。普通精馏的原理是利用混合物中各组分在相同压力下相对挥发度不同的特点，使混合物处于气-液两相共存时各组分在液相和气相中的分配量不同从而将各组分分离开。 甲基乙炔和水等清组分在第一精馏塔顶脱除，第二精馏他则用于脱出在萃取精馏部分未能完全脱出的顺丁烯-2，丁二烯-1,2，乙基乙炔，C5等重组分。塔顶得到产品丁二烯。 2、聚合方法的选择： （1）概述：以抽余油为溶剂，环烷酸镍，三异丁基铝，三氟化硼乙醚络合物为催化剂，采用稀硼单加催化剂加料方式，丁二烯连续聚合的生产方式过程。 （2）对所选用方法的论证：离子配位聚合的聚合方法主要有本体聚合和溶液聚合工艺，其中易溶液聚合工艺为主。 溶液聚合工艺又分为溶液法和溶液淤浆法，适合溶液法的包括中压聚乙烯、聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶等。而溶液淤浆法适合低压聚乙烯、聚丙烯、丁基橡胶等。 溶液淤浆法可以解决溶液粘度粘度问题，依靠提高浓度提高生产能力，但是它的缺点是聚合物容易堵塞，并且分离、回收、后处理等工序较为复杂。 采用溶液法合成聚丁二烯的工业方法，都是以有机锂化合物或变价的离子配位体系为基础的。溶液法中存在的问题是生产能力低。原因：随着反应的进行，体系的粘度增大，使体系传热困难，聚合物易在聚合釜壁、管道、死角上粘附挂胶而造成堵塞，限制了聚合物的浓度。 解决的方法是：采用传热面积大，传热效果好，不挂胶的反应器；螺带世或旋桨式的搅拌器；体系浓度要控制在10%－20%；采用尽可能高的反应温度；以及选择合适的溶剂。 四、工艺过程设计 1、工艺操作条件的确定 （1）反应原理 （2）影响因素 （3）工艺操作