丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝

B線項目報告丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝班級：姓名：學(xué)號：

指導(dǎo)老師:丁苯橡膠的發(fā)展史1933年德國采用乙炔合成法研制出乳聚丁苯橡膠并于1937年工業(yè)化。1942年美國以石油為原料制得。又稱GR-S。1949年前蘇聯(lián)也開始工業(yè)化生產(chǎn)。以上工藝均在50°C下生產(chǎn)，為高溫丁苯橡膠。20世紀(jì)50年代初出現(xiàn)了低溫丁苯橡膠。其占乳聚丁苯橡膠的80%.60年代中期出現(xiàn)了溶聚丁苯橡膠。自1951年相繼出現(xiàn)充油丁苯橡膠、丁苯橡膠炭黑母煉膠、充油丁苯橡膠炭黑母煉膠、高苯乙烯丁苯橡膠等品種。SBR是世界產(chǎn)耗量最大的SR品種，在SBR的世界消耗量中，約有75%用于輪胎和輪胎配件。產(chǎn)品及原料說明產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與性能名稱及其結(jié)構(gòu)名稱：乳聚丁苯橡膠，簡稱ESBR(styrene-butadienerubber)其中n為平均聚合度，一般為350—10000由于乳聚丁苯橡膠中丁二烯和苯乙烯兩種單體鏈節(jié)在共聚物大分子中呈無規(guī)分布,又由于丁二烯的加成反應(yīng)約80%發(fā)生在1,4位置，約20%發(fā)生在1,2位置，而在1,4位置上的鏈節(jié)又有順式和反式兩種區(qū)別，所以乳聚丁苯橡膠大分子內(nèi)存在如下的微觀結(jié)構(gòu)。丿【ChemPaster構(gòu)丿【ChemPaster構(gòu)反式T,4-結(jié)構(gòu)ch—ch2ch—ch2——CH—CH—2CHIICH21,2-結(jié)構(gòu)此外，亦有少量支化和交聯(lián)結(jié)構(gòu)存在，冷法聚合的乳聚丁苯橡膠中丁二烯鏈的主要微觀結(jié)構(gòu)單元70%為反式-1,4-結(jié)構(gòu)。原料的結(jié)構(gòu)與性能單體丁二烯分子式C4H6結(jié)構(gòu)式鋰丸曠伽=也在常溫常壓下為無色氣體，有特殊氣味，有麻醉性，特別刺激粘膜，容易液化，易溶于有機溶劑；性質(zhì)活潑，易發(fā)生自聚反應(yīng)，因此在儲存、運輸過程中要加入阻聚劑。苯乙烯分子式c8h8結(jié)構(gòu)式—C^CH2苯乙烯常溫常壓下為無色透明油狀液體，受熱、曝光、遇到過氧化物極易自聚、引發(fā)和聚合。苯乙烯蒸氣與空氣混合物的爆炸極限1.1%?6.6%（體積），處理苯乙烯時應(yīng)避免明火、摩擦和靜電。丁苯橡膠的工藝原理：聚合原理乳聚丁苯橡膠的屬于乳液法鏈?zhǔn)阶杂苫酆蠙C理。整個聚合過程分為鏈引發(fā)、鏈增長、鏈轉(zhuǎn)移和鏈終止四個步驟。鏈引發(fā)這是形成單體自由基活性種的反應(yīng)，首先由氧化還原引發(fā)體系在水相中產(chǎn)生初級自由基。TOC\o"1-5"\h\z2+ 3+R一COOH+Fe—R—C0?+Fe第二步是初級自由基與單體加成，形成單體自由基。CH2=Ch+R—CO?T——CH_CH?2I 2|x ChemPaster x鏈增長在鏈引發(fā)階段形成的單體自由基，活性很高，如無阻聚物質(zhì)與之作用，就能進攻第二個單體分子的n鍵，重新雜化結(jié)合，形成新的自由基，如此循環(huán)下去。R一CH—CH?+nCHCH*2I2IX XR一CHCH—CHCH?f2I2IChX'asterXR一CH廠CH—CH廠CH C^CH?ILInIXChemPcXter X鏈終止乳聚丁苯橡膠聚合過程的終止主要是雙基結(jié)合終止?！狢H,—CH?+?CH—CH—f——CH,—CH—CH—CH,—2|22||2XX XX此時的聚合體系中，除水相外，主要是表面層為乳化劑覆蓋的聚合膠乳粒子。丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝流程低溫乳液聚合丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝流程簡圖rCQ2829II廢NaOH卜門194619水44454Sh93430C36r~廢水50廢水U"【9LjL^L?1t94U1919i?<y)K^SyS58成骷20IrCQ2829II廢NaOH卜門194619水44454Sh93430C36r~廢水50廢水U"【9LjL^L?1t94U1919i?<y)K^SyS58成骷20I233726防老切卩油38nrS391-丁二烯原料罐；2-調(diào)節(jié)劑槽；苯乙烯貯罐；4-乳化劑槽；5-去離子水貯罐；6-活化劑槽；7-過氧化物貯罐；8-離罐；9,10,11,12,13,14,15,21,39,48,49-輸送泵；16-冷卻器；17-洗氣罐；18-丁二烯貯罐；19-聚合釜；20-終止劑貯罐；22-終止釜；23-緩沖罐；24,25-閃蒸器；26,37-膠液泵；27,32,34-冷凝器；28-壓縮機；29-真空泵；30-苯乙烯汽提塔；31-氣體分離器；33-噴射泵；35-升壓器；36-苯乙烯罐；38-混合槽；40-硫酸貯槽；41-食鹽水貯槽；42-清漿液貯槽；43-絮凝槽；44-膠?；?；45-轉(zhuǎn)化槽；46-篩子；47-再膠漿化槽；50-真空旋轉(zhuǎn)過濾器；51-粉碎機；52-鼓風(fēng)機；53-空氣輸送帶；54-干燥機；55-輸送器;56-自動計量器；57-成型機；58-金屬檢測器；59-包裝機丁苯橡膠生產(chǎn)工藝流程簡述原料準(zhǔn)備過程用計量泵將規(guī)定數(shù)量的相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑與苯乙烯在管路中混合溶解，再在管路中與處理好的丁二烯混合。然后與乳化劑混合液（乳化劑、去離子水等）等在管路中混合后進入冷卻器，冷卻至10°C。在與活化劑溶液（還原劑、螯合劑等）混合，從第一個釜的底部進入聚合系統(tǒng)，氧化劑直接從第一個釜的底部直接進入。聚合聚合過程系統(tǒng)由8~12臺聚合釜組成，采用串聯(lián)操作方式。當(dāng)聚合到規(guī)定轉(zhuǎn)化率后，在終止釜前加入終止劑終止反應(yīng)。聚合反應(yīng)的終點主要根據(jù)門尼粘度和單體轉(zhuǎn)化率來控制，轉(zhuǎn)化率是根據(jù)取樣測定固體含量來計算，門尼粘度由取樣測定來確定。雖然生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化率控制在60%左右，但當(dāng)所測定的門尼粘度達到規(guī)定指標(biāo)要求，而轉(zhuǎn)化率未達到要求時，也就加終止齊終止反應(yīng)，以確保產(chǎn)物門粘度尼合格分離過程丁二烯分離從終止釜流出的終止后的膠乳液進入緩沖罐。然后經(jīng)過兩個不同真空度的閃蒸器回收未反應(yīng)的丁二烯。第一個閃蒸器的操作條件是22?28C，壓力0.04MPa，在第一個閃蒸器中蒸出大部分丁二烯；再在第二個閃蒸器中（溫度27C，壓力0.01MPa）蒸出殘存的丁二烯?；厥盏亩《┙?jīng)壓縮液化，再冷凝除去惰性氣體后循環(huán)使用。苯乙烯分離脫除丁二烯的乳膠進入苯乙烯汽提塔（高約10m,內(nèi)有十余塊塔盤）上部，塔底用O.IMPa的蒸汽直接加熱，塔頂壓力為12.9kPa，塔頂溫度50°C，苯乙烯與水蒸汽由塔頂出來，經(jīng)冷凝后，水和苯乙烯分開，苯乙烯循環(huán)使用。塔底得到含膠20%左右的膠乳，苯乙烯含量V0.1%。經(jīng)減壓脫出苯乙烯的塔底膠乳進入混合槽，在此與規(guī)定數(shù)量的防老劑乳液進行混合，必要時加入充油乳液，經(jīng)攪拌混合均勻后，送入后處理工段。后處理工段混合好的乳膠用泵送到絮凝槽中，加入24%?26%食鹽水進行破乳而形成漿狀物，然后與濃度0.5%的稀硫酸混合后連續(xù)流入膠粒皂化槽,在劇烈攪拌下生成膠粒，操作溫度均為55C左右。從膠粒皂化槽出來的膠粒和清漿液經(jīng)振動篩進行過濾分離后，濕膠粒進入洗滌槽用膠清液和清水洗滌，操作溫度為40?60C。洗滌后的膠粒再經(jīng)真空旋轉(zhuǎn)過濾器脫除一部分水分，使膠粒含水低于20%，然后進入濕粉碎機粉碎成5?50mm的膠粒，用空氣輸送器送到干燥箱中進行干燥。干燥箱為雙層履帶式，分為若干干燥室分別控制加熱溫度，最高為90C，出口處為70C。履帶為多孔的不銹鋼板制成，為防止膠粒粘結(jié)，可以在進料端噴淋硅油溶液，膠粒在上層履帶的終端被刮刀刮下落入第二層履帶繼續(xù)通過干燥室干燥。干燥至含水V0.1%。然后經(jīng)稱量、壓塊、檢測金屬后包裝得成品丁苯橡膠。低溫乳液聚合生產(chǎn)丁苯橡膠工藝條件控制單體的純度單體純度的要求較高，如丁苯橡膠合成時，丁二烯和苯乙烯的純度各要求〉99%及〉99.6%。其中某些雜質(zhì)，如烯、炔及過氧化合物等必須嚴(yán)格控制，故在聚合前須將單體仔細(xì)提純。由于丁二烯和苯乙烯中有阻聚劑，因而使用前要除去阻聚劑。阻聚劑含量低于10mg/kg對聚合反應(yīng)無明顯影響，當(dāng)高于此值達100mg/kg時，則用濃度為10%15%的氫氧化鈉溶液于30°C進行洗滌除去，也可采用多加引發(fā)劑，消耗掉阻聚劑的方法。反應(yīng)條件的控制反應(yīng)溫度5~7C；操作壓力：0.25MPa；反應(yīng)時間：8~10小時；轉(zhuǎn)化率：60%+2%聚合終點的控制聚合反應(yīng)的終點取決于共聚徹組成及產(chǎn)物的門尼粘度這兩個要求。由于共聚物組成的要求(苯乙烯含量為23%左右及組成均一),工業(yè)生產(chǎn)中確定轉(zhuǎn)化率達到60士2%時必須停止聚合。根據(jù)商品的要求，不同牌號的產(chǎn)品，就有不同的門尼粘度值(即不同分子量、分子量分布的丁苯橡膠)。如果轉(zhuǎn)化率還未到達60%，而門尼粘度已達到產(chǎn)品牌號的要求值時，也必須終止反應(yīng).以確保產(chǎn)物的門尼粘度值合格。實際上，在穩(wěn)定的加料條件下，轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)速度、反應(yīng)時間有關(guān)?而門尼粘度可由分子量調(diào)節(jié)劑用量來調(diào)整。所以在工業(yè)生產(chǎn)中可由協(xié)調(diào)分子量調(diào)節(jié)劑及引發(fā)劑用量的方法，能正確地控制(一定的聚合速度下)轉(zhuǎn)比率達到60%而又能使產(chǎn)物的門尼粘度達到要求的數(shù)值。測定轉(zhuǎn)化率的新辦法是利用膠乳密度隨轉(zhuǎn)化率上升而增加的性質(zhì)來測定的。若采用Y一射線密度計則可快速測定之。乳液膠粒粒徑的控制為了大規(guī)模生產(chǎn)，必須采用連續(xù)法乳液聚合。除了其他因素外，乳液聚合中乳膠粒子的粒徑與它在聚合釜中的停留時間有關(guān)。根據(jù)連續(xù)攪拌釜的停留時間分布函數(shù)的特性，若串聯(lián)的聚合釜越多，則停留時間分布函數(shù)越狹窄。工業(yè)生產(chǎn)中常采用8—12個聚合釜串聯(lián)起來，可使膠乳粒子的粒徑分布狹窄，又可提高產(chǎn)品的質(zhì)量(產(chǎn)品的分子量分布較狹，支聯(lián)也較少)。若串聯(lián)的聚合釜數(shù)目增加，而總的停留時間保持不變，則必須提高物料流動速度，也即提高了單位時間的生產(chǎn)能力，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。生產(chǎn)中應(yīng)該注意的問題聚合釜的傳熱問題由于低溫乳液聚合的溫度要求在5°C左右，因此，對聚合釜的冷卻效率要求很高，工業(yè)上多采用在聚合釜內(nèi)安裝垂直管式氨蒸發(fā)器的方法進行冷卻。單體回收中的問題在閃蒸過程中，為防止膠乳液沸騰產(chǎn)生大量氣泡，需要加入硅油或聚乙二醇等消泡劑。并采用臥式閃蒸槽以增大蒸發(fā)面積。在脫苯乙烯塔中容易產(chǎn)生凝集物而造成堵塞篩板降低蒸餾效率，因此要定期清洗黏附在器壁上聚合物?；厥障到y(tǒng)中爆聚物的處理在丁苯橡膠乳液聚合中因轉(zhuǎn)化率只有60%,40%的單體需回收。丁二烯和苯乙烯在殘存的過氧化物作用下或氧的作用下受熱而生成爆聚物種子，這種爆聚物種子會逐漸長大為爆聚物，而這種爆聚物種子活性期很長，即使加熱到260C,經(jīng)20h后再接觸單體仍可以增長，并且伴有體積的增大，他們會堵塞管道，甚至?xí)纹其撹F容器，而且很難清理。為了防止生成爆聚物種子或者將生成的爆聚物種子消滅，需要將抑止爆聚物種子生長的抑止劑連續(xù)不斷地加入到單體回收系統(tǒng)中。NaN02、12和HN03等可以做爆聚物種子的抑止劑。丁二烯易燃，有刺激性。苯乙烯的蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。綜合安全防護防火防爆嚴(yán)禁煙火，嚴(yán)禁攜帶易燃、易爆品和穿釘鞋進入生產(chǎn)區(qū)域，生產(chǎn)所用的易燃品(棉紗、油類等)應(yīng)放在指定地點，并妥善保管。(3)盛裝和輸送易燃易爆物料的設(shè)備，管道應(yīng)該嚴(yán)密無泄露，發(fā)現(xiàn)泄露應(yīng)及時檢修，若開車無法檢修，又嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)，應(yīng)立即停車檢修。所有的電動機和電器設(shè)備均應(yīng)有良好的接地裝置，機械傳動設(shè)備應(yīng)有完整的安全防護罩。(6)當(dāng)班工人，不得任意脫離工作崗位，傳動設(shè)備合閘前，要按操作法規(guī)定，嚴(yán)格細(xì)致檢查，注意設(shè)備內(nèi)外是否有人工作。下釜、下槽和進入其他設(shè)備容器工作應(yīng)做到：切斷電源，拿下保險，并掛上嚴(yán)禁合閘的警示牌。物料管道等斷開并堵盲板，切斷物料等。容器內(nèi)用n2或水置換，進行取樣分析，易燃易爆或有毒物質(zhì)含量小于規(guī)定范圍，含氧量在1821%，并保持良好通風(fēng)，方可進行操作。如需動火處理，應(yīng)按規(guī)定辦理動火手續(xù)。進缸工作，應(yīng)戴好安全帶和安全帽等防護用具，并按規(guī)定辦好票證。外面應(yīng)留一人監(jiān)護，監(jiān)護人應(yīng)高度負(fù)責(zé)，不得隨意離開崗位。（8） 登高作業(yè)2米以上，應(yīng)帶好安全帶和安全帽，并攜帶好材料、工具、切勿落下傷人。（9） 安全閥、防爆膜、壓力表要經(jīng)常保持靈活好用，均應(yīng)按照受壓容器管理規(guī)范要求，按期進行核驗，并作好記錄，打好鉛封，記錄上應(yīng)有檢驗人簽字存檔備查，如遇特殊情況，例如安全閥誤操作跳開，低改高型號樹脂生產(chǎn)，要隨時調(diào)校安全閥。（17） 凡來廠的新工人或外來實習(xí)培訓(xùn)人員在進崗前必須進行三級安全教育并經(jīng)考試合格，方能進崗工作。（18） 凡本廠職工及外來實習(xí)參觀人員都必須嚴(yán)格執(zhí)行。（19） 凡廠馬路及消防通道上，不得堆放任何妨礙交通的物質(zhì)，確保馬路及消防通道暢通無阻。防毒生產(chǎn)中所用的反應(yīng)物品大多對人身有健康危害，化學(xué)物品經(jīng)吸入、食入、經(jīng)皮吸收等途徑向人體侵入。防護措施：（1） 皮膚防護嚴(yán)禁直接接觸劇毒物品。在生產(chǎn)崗位工作的職工根據(jù)有毒物的性質(zhì)穿戴工作帽、工作服、防護面具、防護鏡、手套、工作鞋、口罩等勞動保護用品以及在外露的皮膚上涂抹皮膚防護劑。（2） 呼吸防護進入有毒物料的設(shè)備內(nèi)作業(yè)或有毒物質(zhì)濃度超標(biāo)區(qū)域，應(yīng)戴防毒面具及防護用品。呼吸防護面具包括防毒面具、氧氣呼吸器等。（3） 個人衛(wèi)生保?、俨粶?zhǔn)在被污染的環(huán)境中存放食品及就餐、飲水。飯前應(yīng)洗手、漱口。正確穿戴防護用品，下班后應(yīng)洗澡。工作服不應(yīng)與非工作服混放。增加保健食品，增加營養(yǎng)，增強體質(zhì)、增強身體抗毒害能力。定期檢查身體健康情況。應(yīng)備有一定數(shù)量的應(yīng)急解毒藥品。中毒后應(yīng)采取急救措施，有以下四個要領(lǐng)：安全進入毒物污染區(qū)迅速搶救生命徹底清除毒物污染，防止繼續(xù)吸收送醫(yī)院治療安全防護：加強崗位操作的安全責(zé)任感，生產(chǎn)實踐證明，操作不當(dāng)，巡回檢查不及時或誤操作均會造成重大事故。發(fā)生火警時，首先應(yīng)力求鎮(zhèn)靜，看清火源及著火相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，采用不同的滅火材料，并立即報告有關(guān)部門。三廢處理廢氣處理乳聚丁苯橡膠的廢氣主要來自于干燥工序排出的廢氣和丁二烯回收過程中煤油吸收后的尾氣。對于干燥系統(tǒng)所排廢氣，一般在有機物