年产4万吨丁苯橡胶的工艺设计 下载本文

吉林化工学院

在链引发阶段形成的单体自由基,活性很高,如无阻聚物质与之作用,就能进攻第二个单体分子的π键,重新杂化结合,形成新的自由基,如此循环下去。

R CH2 CH+nCH2 CHXXKPR CH2 CH CH2 CHXX

R CH2 CH CH2 CH CH2 CHnXXX

该反应过程放热,链增长速率极快(0.01 –0.02ns间),其相关的速率方程为:

1?fkd?Rp?kp??k???I?2?M?

?t?12式中 Rp—链增长速率,L/(mol?s) [I]—引发剂浓度,mol/l; f—引发剂引发效率,%; kd—引发剂分解速率常数; kp—链增长速率常数; kt—链终止速率常数。 2.4.2.4 链终止

乳聚丁苯橡胶聚合过程的终止主要是双基结合终止。

CH2 CH + CH CH2XXCH2 CH CH CH2XX

此时的聚合体系中,除水相外,主要是表面层为乳化剂覆盖的聚合胶乳粒子[13]。

2.4.3丁苯橡胶生产工艺流程简述

2.4.3.1原料准备过程

用计量泵将规定数量的相对分子质量调节剂与苯乙烯在管路中混合溶解,再在管路中与处理好的丁二烯混合。然后与乳化剂混合液(乳化剂、去离子水等)等在管路中混合后进入冷却器,冷却至5℃。在与活化剂溶液(还原剂、螯合剂等)混合,从第一个釜的底部进入聚合系统,氧化剂直接从第一个釜的底部直接进入。

2.4.3.2聚合过程[13]

14

吉林化工学院

系统由8~12台聚合釜组成,采用串联操作方式。当聚合到规定转化率后,在终止釜前加入终止剂终止反应。聚合反应的终点主要根据门尼粘度和单体转化率来控制,转化率是根据取样测定固体含量来计算,门尼粘度由取样测定来确定。虽然生产中转化率控制在60%左右,但当所测定的门尼粘度达到规定指标要求,而转化率未达到要求时,也就加终止剂终止反应,以确保产物门粘度尼合格。

2.4.3.3分离过程 丁二烯分离

从终止釜流出的终止后的胶乳液进入缓冲罐。然后经过两个不同真空度的闪蒸器回收未反应的丁二烯。第一个闪蒸器的操作条件是22~28℃,压力0.04MPa,在第一个闪蒸器中蒸出大部分丁二烯;再在第二个闪蒸器中(温度27℃,压力0.01MPa)蒸出残存的丁二烯。回收的丁二烯经压缩液化,再冷凝除去惰性气体后循环使用。

苯乙烯分离

脱除丁二烯的乳胶进入苯乙烯汽提塔(高约10m,内有十余块塔盘)上部,塔底用0.1MPa的蒸汽直接加热,塔顶压力为12.9kPa,塔顶温度50℃,苯乙烯与水蒸汽由塔顶出来,经冷凝后,水和苯乙烯分开,苯乙烯循环使用。塔底得到含胶20%左右的胶乳,苯乙烯含量<0.1%。经减压脱出苯乙烯的塔底胶乳进入混合槽,在此与规定数量的防老剂乳液进行混合,必要时加入充油乳液,经搅拌混合均匀后,送入后处理工段。

2.4.3.4后处理工段

混合好的乳胶用泵送到絮凝槽中,加入24%~26%食盐水进行破乳而形成浆状物,然后与浓度0.5%的稀硫酸混合后连续流入胶粒皂化槽,在剧烈搅拌下生成胶粒,操作温度均为55℃左右。

从胶粒皂化槽出来的胶粒和清浆液经振动筛进行过滤分离后,湿胶粒进入洗涤槽用胶清液和清水洗涤,操作温度为40~60℃。洗涤后的胶粒再经真空旋转过滤器脱除一部分水分,使胶粒含水低于20%,然后进入湿粉碎机粉碎成5~50mm的胶粒,用空气输送器送到干燥箱中进行干燥[14]。

干燥箱为双层履带式,分为若干干燥室分别控制加热温度,最高为90℃,出口处为70℃。履带为多孔的不锈钢板制成,为防止胶粒粘结,可以在进料端喷淋硅油溶液,胶粒在上层履带的终端被刮刀刮下落入第二层履带继续通过干燥室干燥。干燥至含水<0.1%。然后经称量、压块、检测金属后包装得成品丁苯橡胶。

15

吉林化工学院

2.4.4 丁苯橡胶的生产工艺流程]

单体回收溶剂回收单 体水或溶剂引发剂各种助剂闪蒸脱气聚合凝集洗涤脱水干燥成型合成橡胶图 1 低温乳液聚合丁苯橡胶的生产工艺流程简图[15]

16

吉林化工学院

第2篇 设计计算说明书

第1章 基础数据

1、年产量: 4万吨 2、年工作日: 7800小时 3、烃含量: 92% 4、转化率: 60% 5、单体回收单元损率: 0.2% 6、后处理单元损率: 0.6%

7、聚合配方(质量百分含量,净含量/100份单体)

表2-1-1 主要原料指标[16]

原 料 丁二烯纯度 苯乙烯纯度 丁二烯/苯乙烯 混合苯乙烯纯度 混合丁二烯纯度 纯碱流量/BD流量

指 标 99.3% 99.6% 72/28 94% 93% 1/1

表2-1-2 产品指标[16]

产 品

气提胶乳中结合苯乙烯含量(wt%) 残留苯乙烯(wt%) 最终胶乳(wt%)

指 标 22.5~25.4% 0.1% 20.5~23.5%

单体回收单元丁二烯损率:(wt%) 2.0% 单体回收单元苯乙烯损率(wt%) 0.06% 门尼粘度 伸长率

17

46~58 480%