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论文题目：年产1.1万吨顺丁橡胶聚合车间工艺设计摘要顺丁橡胶是顺式1，4-聚丁二烯橡胶的简称，国际通用代号为BR，是目前仅次于丁苯橡胶的世界上第二大通用合成橡胶。
本文介绍了顺丁橡胶的市场需求与生产现状，讨论了原料路线、聚合方法、催化剂、终止剂、防老剂的优缺点并进行选择。
通过确定顺丁橡胶的生产流程，查阅各种物质的工艺参数，对产量为15000吨顺丁橡胶聚合工艺进行了计算，包括所有设备的物料衡算，聚合釜的热量衡算以及聚合釜的设备计算。
绘制了PID图、PFD图以及聚合釜的详细设备图。
关键词：顺丁橡胶，丁二烯，聚合，转化率，催化剂，聚合釜Subject: Process design of 1，3-polybutadiene rubber polymeric workshop with annual output of 11,000 tons Specialty: Chemical Engineering and TechnologyABSTRACTButadiene rubber is the type 1, 4-like polybutadiene rubber abbreviation, general international code for BR, is currently the second only to styrenebutadiene rubber of theworld's second largest general synthetic rubber This paper introduces the butadiene rubber market demand and production status, discussed the raw material route, polymerization methods, catalyst, termination agent, the advantages and disadvantages of age-resistant choice. Through the determination of butadiene rubber production processes, refer to all kinds of material process parameters, to produce 15000 tons of butadiene rubber polymerization process of detailed calculation, including all the equipment of material balance calculate, the quantity of heat of polymerization kettle calculation and polymerization kettle calculation of the equipment. Draw the PID figure, PFD diagram and polymerization kettle equipment of detailed picture.KEY WORDS:Butadiene,Butadiene, Polymerization, Conversion, Catalyst, Polymerization kettle目录第一章前言 (1)1.1顺丁橡胶 (1)1.1.1 顺丁橡胶的发展历史 (1)1.1.2 顺丁橡胶的优缺点 (1)1.1.3顺丁橡胶的优点 (2)1.1.4顺丁橡胶的缺点 (2)1.1.5顺丁橡胶的用途 (2)1.2我国顺丁橡胶的发展历程 (2)1.3顺丁橡胶的生产需求状况 (4)1.4选题的目的与意义 (4)1.4工艺路线的确定 (5)1.4.1 聚合方法的确定 (5)1.4.2 单体原料路线的确定 (6)1.4.3溶剂的选择 (6)1.4.4引发剂的选择 (7)1.4.5 终止剂与防老剂 (8)1.5车间组成 (9)第二章工艺计算及主要设备选型 (10)2.1物料衡算 (10)2.1.1基础数据 (10)2.1.2聚合釜物料衡算 (10)2.1.3终止釜的物料衡 (13)2.1.4凝聚釜的物料衡算 (15)基础数据 (15)2.1.5缓冲槽、振动筛、洗胶罐物料衡算 (18)2.1.6干燥脱水物料衡算 (20)2.1.7 包装物料衡算 (22)2.1.8油水分离器物料衡算 (23)2.1.9溶剂回收部分物料衡算 (24)2.2热量衡算 (27)2.2.1基础数据 (27)2.2.2各聚合釜反应转化率确定 (29)2.2.3各釜物料组成及物性数据 (30)2.2.4聚合釜的热量衡算 (38)2.3设备的计算及选型 (43)2.3.1聚合釜计算 (43)2.3.2．各反应器的确定 (51)2.4泵的选择（以溶剂油泵为例） (59)2.4.1基础数据 (59)2.4.2确定流量与扬程 (60)2.4.3选泵 (62)2.4.4选电机 (62)2.4.5几何安装高度的确定 (62)参考文献 (63)致谢 (65)第一章前言1.1顺丁橡胶顺丁橡胶，即顺式-1,4-聚丁二烯橡胶，呈白色或微黄色,简称BR。
设计实例年产顺丁橡胶聚合车间工艺设计1. 引言顺丁橡胶是一种重要的工业原料，被广泛用于生产轮胎、橡胶管和橡胶制品等。
为了满足市场需求，设计一个高效、安全、可靠的顺丁橡胶聚合车间工艺是至关重要的。
本文将从工艺流程、设备配置、流程控制和安全措施等方面对设计实例年产顺丁橡胶聚合车间进行详细说明。
2. 工艺流程顺丁橡胶聚合车间的工艺流程主要包括原料配料、橡胶聚合、挤出成型和后处理等环节。
具体工艺流程如下：2.1 原料配料原料配料阶段是将顺丁橡胶所需的各种原料按照一定比例进行混合和计量的过程。
在这一阶段，应该配置自动化计量设备，并且确保原料的准确性和稳定性。
2.2 橡胶聚合橡胶聚合是顺丁橡胶生产的核心环节。
在这一阶段，将原料送入橡胶聚合反应器中，并通过调节温度、压力和酸碱度等参数，促使橡胶分子链的交联反应进行。
需要注意的是，橡胶聚合反应器应具备一定的自动控制能力，以确保聚合过程的稳定性和产品质量的一致性。
2.3 挤出成型在橡胶聚合完成后，将其通过挤出机进行挤出成型。
挤出机能够将橡胶糊料挤压出成型，并在一定的温度和压力条件下使其形成所需的形状和尺寸。
2.4 后处理完成挤出成型后，需要对产品进行一些后处理工序，如冷却、切割和包装等。
这些后处理工序应该能够自动进行，以提高生产效率和产品质量。
3. 设备配置设计实例年产顺丁橡胶聚合车间的设备配置应综合考虑工艺流程的要求和生产能力的需求。
主要的设备包括原料计量设备、橡胶聚合反应器、挤出机和后处理设备等。
3.1 原料计量设备原料计量设备应该具备高精度、自动化的特点，能够准确地按照配方比例进行混合和计量。
同时，应该具备可靠的计量控制系统，保证原料配料的准确性和稳定性。
3.2 橡胶聚合反应器橡胶聚合反应器是整个车间的核心设备，应该具备一定的反应容量和加热、冷却功能。
同时，应配置自动化控制系统，能够实时监测和调控反应温度、压力和酸碱度等参数。
3.3 挤出机挤出机应该能够满足产品的挤出成型需求，具备一定的挤出压力和温度控制能力。
顺丁橡胶的生产工艺及技术进展顺丁橡胶是一种重要的合成橡胶，广泛应用于汽车轮胎、工业制品、电缆和胶粘剂等领域。
它具有优异的耐热性、耐化学溶剂性和机械强度，因此在各个行业中得到了广泛的应用。
以下将介绍顺丁橡胶的生产工艺及技术进展。
顺丁橡胶的生产工艺主要包括合成橡胶原料、聚合反应及橡胶加工三个关键步骤。
首先是合成橡胶原料，顺丁橡胶的主要原料是丁二烯和苯乙烯。
这两种原料通过聚合反应得到聚合物，即为顺丁橡胶的基本材料。
在聚合反应中，通常采用溶剂聚合法或乳液聚合法。
溶剂聚合法是将丁二烯和苯乙烯溶解在合适的溶剂中，加入聚合催化剂后，在恒定温度下进行化学反应。
乳液聚合法是将丁二烯和苯乙烯通过乳化剂乳化成微细颗粒，然后添加聚合催化剂在高温下进行聚合反应。
两种方法在操作过程中均需要控制好温度、压力和反应时间等参数，以保证合成得到高质量的顺丁橡胶。
在橡胶加工方面，顺丁橡胶通常采用硫化工艺进行加工。
硫化是将橡胶中的双键与硫化剂反应生成交联结构的过程，从而使橡胶具有优异的弹性和机械性能。
硫化过程需要在一定的温度和压力下进行，并添加适量的硫化剂和促进剂，以控制硫化反应的速度和产物的性能。
随着科技进步和技术创新，顺丁橡胶的生产技术也不断发展和改进。
一方面，通过改进合成橡胶的聚合反应条件，如催化剂的研发和反应温度的控制等，可以提高橡胶的聚合速度和产率，同时改善产品的性能。
另一方面，通过改良橡胶的硫化工艺，如采用新型的硫化剂和促进剂，调节硫化条件，可以提高橡胶硫化反应的效率和硫化程度，从而改善产品的性能。
此外，近年来，也有一些新型的顺丁橡胶的生产方法和技术不断涌现。
例如，采用生物转化技术合成橡胶，可以降低生产成本和环境污染。
同时，还有一些新的橡胶材料研发，如改性顺丁橡胶和功能性顺丁橡胶等，具有更好的性能和应用前景。
综上所述，顺丁橡胶的生产工艺及技术进展是一个不断发展和创新的过程。
通过改进合成橡胶的聚合反应和硫化工艺，以及引入新的生产方法和材料，可以不断提高顺丁橡胶的质量和性能，满足不断发展的市场需求。
顺丁橡胶聚合工艺设计1.概述 (2)1.1设计原则 (2)1.1.1设计依据 (2)1.2设计概况 (2)1.3工艺路线的确定 (2)1.3.1聚合方法的确定 (2)1.3.2单体原料路线的确定 (3)1.3.3溶剂的选择 (3)1.3.4引发剂的选择 (3)1.4催化剂活性中心的形成方式—陈化方式 (3)1.4.1聚合反应机理及影响反应的因素 (4)1.4.2聚合反应机理 (4)1.4.3影响反应的因素 (4)1.4.4车间组成 (4)1.4.5 生产制度 (5)2.产品的物理化学性质及技术指标 (5)2.1.1顺丁橡胶的结构 (5)2.1.2顺丁橡胶的性能 (5)2.1.3顺丁橡胶的用途 (6)3. 基础数据 (6)3.1三釜物料衡算 (7)3.1.1 计算丁二烯进料量 (7)3.1.2 溶剂进料量 (7)3.1.3 催化剂用量 (7)3.1.4 聚丁二烯生成量 (7)3.1.5 防老剂用量 (8)3.2 三釜物料衡算表 (8)3.3首釜物料衡算 (8)3.3.1 计算丁二烯进料量 (8)3.3. 2 溶剂进料量 (9)3.3.3 催化剂用量 (9)3.3.4 聚丁二烯生成量 (9)4.设备选择及计算 (10)4.1 聚合釜的体积 (10)4.2 确定釜的外型尺寸 (10)4.3 搅拌形式选择 (11)4.4 搅拌功率的计算 (12)5.热量衡算（首釜） (12)6. 设计综述 (14)7.参考资料 (14)8.附图 (15)8.1 BR的生产工艺流程图 (15)8.2 反应釜的装配图 (15)1.概述1.1设计原则1.1.1设计依据本项目通过研读大量的关于顺丁橡胶性质、用途、生产技术及市场情况分析的文献，对生产聚合顺丁橡胶的工艺过程进行设计的。
以及依据就专业教师下达的设计任务书来设计。
1.2设计概况该设计生产规模为年产45000t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）。
摘要顺式-1,4-聚丁二烯橡胶（简称顺丁橡胶）是一种结晶性橡胶，分为高顺丁橡胶，中顺丁橡胶和低顺丁橡胶三种结构，是目前仅次于丁苯橡胶的世界第二大通用合成橡胶。
其具有弹性好，耐磨性强和耐低温性能好，生热低，滞后损失小，耐屈挠性、抗龟裂性及动态性能好等优点，可与天然橡胶、氯丁橡胶以及丁腈橡胶等并用，在轮胎、抗冲击改性、胶带、胶管以及胶鞋等橡胶制品的生产中具有广泛的应用。
本设计从顺丁橡胶的基本性能、目前现状以及发展前景入手，对聚合工段至后处理工段进行物料衡算，得到了物料平衡图；进行聚合过程的热量衡算，为设备计算奠定基础；对聚合工段各种设备的选型、装置组成、生产方法、生产制度进行了合理的确定，确定了合理的工艺参数和操作规程。
根据确定的工艺流程和控制方案，绘制出带控制点的工艺流程图、聚合釜装配图和车间平面布置图；编制了2×107千克/年顺丁橡胶生产车间工艺设计说明书。
经过最后核算，2×107千克/年顺丁橡胶生产车间工艺设计符合设计要求，各项参数均已达标。
关键词：顺丁橡胶；聚合釜；工艺设计AbstractCis - 1, 4 - polybutadiene rubber (hereinafter referred to as butadiene rubber) is a kind of crystalline rubber, divided into high butadiene rubber, low butadiene rubber and Lower butadiene rubber in the three kinds of structure, is currently the world's second largest after styrene-butadiene rubber general synthetic rubber. It has good elasticity, wear resistance and low temperature resistant performance is good, low heat, small hysteresis loss, flexing resistance, crack resistance, and the advantages of good dynamic performance, can and natural rubber, neoprene, nitrile rubber, etc. And, in the tire, impact modified, tape, rubber hose and rubber shoes and other rubber products are widely used in production.This design from the basic properties of the butadiene rubber, the present status and development prospects of the polymerization section to the processing section for material balance, obtained the material balance figure; polymerization process of heat balance, lay a foundation for equipment calculation; of polymerization process of all kinds of equipment selection, equipment composition, production method, production system for the determination of reasonable, the reasonable process parameters and operating procedures.According to determine the technological process and control scheme，draw the control points of process flow diagram，the polymerization kettle assembly drawing and workshop layout；compiled the 2 x 107 kg/year cis-butadiene rubber production workshop process design manual. After the final accounting，2 x 107 kg/year cis-butadiene rubber production workshop process design comply with the design requirements，all parameters are standard.Key words：butadiene rubber；The polymerization kettle； process design1 绪论 (1)1.1 顺丁橡胶的基本概念 (1)1.2 顺丁橡胶的性能 (1)1.3 顺丁橡胶的类别 (2)1.4 顺丁橡胶的用途 (2)1.5 国内外顺丁橡胶发展现状及发展前景 (3)1.5.1 国外现状及发展 (3)1.5.2 国内现状及发展 (3)2 工艺路线的确定 (5)2.1 聚合方法的确定 (5)2.2 单体原料路线的确定 (5)2.3 溶剂的选择 (5)2.4 引发剂的选择 (5)2.5 引发剂活性中心的形成方式—陈化方式 (5)3 聚合反应机理及影响反应的因素 (6)3.1 聚合反应机理 (6)3.2 影响反应的因素 (6)4 原料和产品的物理化学性质及技术指标 (7)4.1 原料的物理化学性质及技术指标 (7)4.1.1 丁二烯 (7)4.1.2 溶剂油(C6油) (7)4.1.3 环烷酸镍 (7)4.1.4 三异丁基铝 (7)4.1.5 三氟化硼乙醚络合物 (7)4.1.6 终止剂 (7)4.1.7 防老剂 (7)4.2 顺丁橡胶的物理化学性质及技术指标 (7)4.2.1 顺丁橡胶的结构 (7)4.2.2 生产中成品胶质量指标 (8)5 工艺流程简述及流程示意图 (9)5.1 工艺流程简述 (9)5.1.1 聚合工段 (9)5.1.2 后处理工段 (10)5.2 生产工艺流程示意图 (12)6 工艺计算 (13)6.2 物料衡算 (13)6.2.1 聚合釜物料衡算 (13)6.2.2 凝聚釜物料衡算 (18)6.2.3 振动筛及热水罐物料衡算 (21)6.2.4 干燥脱水物料衡算 (23)6.2.5 包装物料衡算 (24)6.2.6 油水分离器物料衡算 (25)6.2.7 溶剂回收部分物料衡算 (26)6.3 热量衡算 (29)6.3.1 基础数据 (29)6.3.2 各聚合釜反应转化率确定 (30)6.3.3 各釜物料组成及物性据数 (31)6.3.4 各釜对流传热系数a和传热系数K的计算 (32)6.3.5 聚合釜搅拌功率的计算 (37)6.3.6 热量衡算 (39)6.4 设备计算及选型 (44)6.4.1 聚合釜计算 (44)6.4.2 终止釜的设计 (49)6.4.3 凝聚釜的确定 (49)6.4.4 油水分离器 (49)6.4.5 热水罐 (49)6.4.6 胶液罐 (49)6.4.7 引发剂配制系统设备确定 (49)6.4.8 换热器的选择 (50)6.4.9 泵的选择（以溶剂油泵的选择为例） (55)7 原材料动力消耗定额及消耗量 (59)8 生产控制分析 (60)9 定员 (61)10三废治理与公用工程 (62)10.1 三废排放及处理方法 (62)10.2 安全措施 (62)10.3 公用工程 (63)10.3.1 供水 (63)10.3.2 电气 (64)10.3.3 采暖和通风 (64)11车间布置 (65)11.1 车间厂房布置 (66)11.2 车间设备布置 (66)11.3 车间生产辅助区及生活区的布置 (66)12技术经济评价 (67)12.1 建厂规模 (67)12.2 产品规格 (67)12.3 建厂投资预算 (67)12.5 年生产总成本预测 (68)12.5.1 年生产固定总成本 (68)12.5.2 年生产变动成本总成本 (68)12.6 经济效益分析 (69)12.7 财务评估 (70)12.7.1 年企业投资回收率ROI (70)12.7.2 年企业投资利润率 (70)12.7.3 投资回收期 (70)13计算机在设计中的应用 (71)结束语 (72)参考文献 (73)致谢 (74)附录 (75)A主要设备一览表 (75)Ｂ符号说明 (76)1 绪论1.1 顺丁橡胶的基本概念顺式-1,4-聚丁二烯橡胶简称顺丁橡胶、顺丁胶，又称顺式聚丁二烯橡胶、聚丁二烯橡胶，英文名为：polybutadiene rubber 、Poly(butadiene)，其分子式为(C 4H 6)n ，分子量：54.0904，属于混合物，国际通用代号为BR ，根据顺丁橡胶顺式结构的含量主要分为高顺丁橡胶(顺式结构占97～99%)、中顺丁橡胶(顺式结构占90～95%)和低顺丁橡胶(顺式结构占32～40%)三种[1]。
顺丁橡胶聚合车间工艺设计1. 引言顺丁橡胶是一种重要的高分子合成材料，具有良好的物理性能和化学稳定性，广泛应用于制造轮胎、软管、密封件等工业领域。
顺丁橡胶的生产过程中，聚合车间的工艺设计对于橡胶品质的稳定性和生产效率的提升起着至关重要的作用。
本文将针对顺丁橡胶聚合车间的工艺设计进行详细讨论。
2. 工艺流程2.1 原料准备顺丁橡胶的生产过程中，主要原料包括丁苯橡胶和溶剂。
在聚合车间工艺设计中，应确保原料的准备工作合理高效，以保证生产的连续性和稳定性。
2.2 聚合反应聚合反应是顺丁橡胶生产过程中最关键的环节之一。
在聚合车间的工艺设计中，应考虑以下几个方面：•反应器设计：选用适当的反应器类型和尺寸，确保反应器内的温度、压力、搅拌等条件能够满足聚合反应的要求。
•反应条件控制：通过控制反应温度、压力和催化剂的加入速率等参数，实现聚合反应的控制和稳定。
•聚合反应时间：根据产品要求和生产能力，确定合理的聚合反应时间，以达到理想的产品质量。
2.3 分离与干燥在聚合反应完成后，顺丁橡胶需要进行分离与干燥处理。
工艺设计中应考虑以下几个关键点：•分离方式：选择合适的分离技术，如蒸馏、萃取、离心等，以提高分离效率和产品纯度。
•干燥方法：确定合适的干燥设备和干燥条件，以快速、有效地去除橡胶中的溶剂，保证产品的质量。
2.4 制品加工分离与干燥后的顺丁橡胶可以进入制品加工环节，根据具体需求进行挤出、压延、压制等加工操作，生产成各类橡胶制品。
3. 工艺参数与控制在顺丁橡胶聚合车间的工艺设计中，合理设定工艺参数并加以控制是提高生产效率和产品质量的关键。
以下是一些常见的工艺参数和控制策略：•温度控制：确保反应器内的温度能够维持在适宜的范围内，以促进聚合反应的进行。
•压力控制：根据反应器和分离设备的设计要求，设定合理的压力控制策略，以保持系统的稳定性。
•搅拌速度：根据聚合反应的要求，设定适当的搅拌速度，以保证反应物料的混合均匀性。
•催化剂用量：根据聚合反应的需求和催化剂的特性，确定合理的催化剂用量，以实现聚合反应的高效进行。
年产11000t顺丁橡胶聚合车间工艺设计顺丁橡胶是一种重要的合成橡胶材料，广泛应用于汽车制造、医疗器械、建筑工程等领域。
为了满足市场需求，设计了一个年产11000t顺丁橡胶的聚合车间工艺。
首先，聚合车间应具备充分的原料储备和供应系统。
顺丁橡胶的主要原料包括丁苯橡胶、丁二烯、丁酮等。
工艺设计中应考虑到原料采购渠道，确保原料供应的稳定性和质量。
同时，应设置原料储存及输送系统，方便投料，并且要有定期检查和维护计划。
其次，聚合车间应设有合理的反应釜和聚合装置。
顺丁橡胶的生产过程采用聚合反应法，需要将原料在反应釜中与聚合催化剂进行反应。
为了提高生产效率，可以采用多釜并行操作。
反应釜应具备良好的密封性和耐腐蚀性，可以承受高温高压的条件。
聚合装置应设有搅拌装置和加热/冷却系统，确保反应过程的均匀性和可控性。
再次，聚合车间应设置完善的分离和精制设备。
在聚合反应后，需要对原料进行分离和精制，以去除其中的杂质和溶剂。
分离设备可以采用离心机或蒸馏设备，将顺丁橡胶和副产物分离。
精制设备可以采用过滤系统或吸附剂，进一步提纯顺丁橡胶。
最后，聚合车间应设有质检和包装系统。
为了确保产品的质量，应设置质检环节，对顺丁橡胶进行物理性能测试和化学成分分析。
根据产品规格，将合格的产品进行包装，并进行相应的标识。
综上所述，年产11000t顺丁橡胶聚合车间的工艺设计应包括原料储备与供应系统、反应釜与聚合装置、分离和精制设备、质检和包装系统等方面。
通过合理的设计和管理，可以实现顺丁橡胶的高效生产，满足市场需求。
此外，为了确保顺丁橡胶的品质和生产效率，聚合车间还应设置相关的控制和监测系统。
在聚合反应过程中，应根据反应温度、压力等参数进行实时监控，并根据监测结果进行相应的调整和控制。
可以采用自动化控制系统，实现对反应过程的远程监控和调节，提高生产的稳定性和控制精度。
此外，对于大规模连续生产的车间，还应设置相应的废气处理系统。
在顺丁橡胶的聚合过程中，会产生一定量的废气，其中可能含有有机物和有害气体。
顺丁橡胶合成工艺总结1. 什么是顺丁橡胶顺丁橡胶是由丁腈橡胶、苯乙烯橡胶等合成而成的一类合成橡胶。
其化学名为聚合物，分子式为(C5H8)n，是一种弹性好、耐热性好、机械性能优异的高分子材料。
2. 顺丁橡胶的合成顺丁橡胶是通过将合成单体和接枝剂等添加剂放入反应釜中，在高温、高压下进行聚合反应合成而成。
具体工艺流程如下：2.1 外消旋丁二烯分解首先需要外消旋丁二烯分解，将外消旋丁二烯分解成其结构单元——顺式丁二烯。
通常使用丙烯腈作为催化剂，使外消旋丁二烯发生可控的解聚反应，得到纯度高、反应活性好的顺式丁二烯。
2.2 聚合反应将顺式丁二烯和苯乙烯等合成单体、丁二烯等接枝剂等添加剂放入反应釜中，在高温高压下进行聚合反应。
通常是在氮气气氛下进行，随着反应进行，反应温度逐渐升高，直到聚合反应基本完成。
2.3 清洗和干燥当聚合反应完成后，需要将反应产物清洗干净，并进行干燥处理。
常用的清洗剂包括水、三氯乙酸等，常用的干燥方法包括热风干燥、真空干燥等。
3. 顺丁橡胶合成工艺的优点和缺点3.1 优点顺丁橡胶合成工艺具有以下优点：•材料成本低：使用的原材料价格低廉，从而使得合成顺丁橡胶的成本较低；•加工性能好：顺丁橡胶具有良好的机械强度和加工性能，易于加工成各种形态；•使用范围广：顺丁橡胶可用于制作各种橡胶制品，如轮胎、管道、密封件、电缆等。
3.2 缺点顺丁橡胶合成工艺也存在以下缺点：•制备工艺相对复杂：顺丁橡胶的制备工艺相对于其他合成橡胶较为复杂；•生产过程中环境影响较大：聚合反应中需要使用一定的催化剂和添加剂，产生的废气、废水等对环境造成一定的影响；•其他种类橡胶的生产效率较高：随着工艺技术的不断提高，其它种类橡胶的生产效率逐渐提高，顺丁橡胶生产的市场竞争力可能会受到影响。
4. 总结顺丁橡胶是一种重要的合成橡胶，在橡胶制品的制造中发挥着很大作用。
其生产工艺相对于其他种类橡胶较为复杂，但是具有材料成本低、加工性能好和使用范围广等一系列优点。
设计任务书---2014
设计项目：年产1万吨顺丁橡胶生产工艺设计
（注：1105班采用设计能力为0.9万吨、1107班为1万吨、1109班为1.1万吨）产品规格：纯度为99%的顺丁橡胶
生产能力：年产1万吨顺丁橡胶；
考虑到设备检修，年开工时间为8000小时；
采用五班三倒制，每班工作8h。
产品主要用途：主要用于轮胎加工行业，另外，还用于输送带、传动带、模压制品、鞋底、胶鞋及海绵胶等方面。
拟采用的聚合工艺：
拟采用丁二烯配位聚合法生产顺丁橡胶，总反应方程式如下：
生产顺丁橡胶的主要原料：
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-4-甲基苯酚(简称2.6.4)。
主要设计任务：
顺丁橡胶生产工艺由聚合工段和后处理工段两大部分组成，本设计的主要任务为：
1.聚合釜、终止釜和凝聚釜的物料衡算；
2.聚合釜的热量衡算；
3.聚合釜的计算和选型；
4.设计出聚合工段带工艺控制点的工艺流程图
由于本设计为假定设计，所以设计任务中其他项目如：厂区或厂址、主要技术经济指标、原料的供应、技术规格以及燃料种类、水电汽的主要来源，与其他工业企业的关系，建厂期限、设计单位、设计进度及设计阶段的规定等均从略。
毕业设计说明书毕业设计题目年产2.0万吨顺丁胶生产工艺设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
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作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
顺丁橡胶的合成工艺一、总论1．顺丁橡胶1.1.概述顺丁橡胶是顺式-1,4-聚丁二烯橡胶的简称，其分子式为(C4H6)n。
顺丁橡胶是由丁二烯聚合而成的构造规整的合成橡胶，其顺式构造含量在95%以上。
根据催化剂的不同，可分成镍系、钴系、钛系和稀土系〔钕系〕顺丁橡胶。
顺丁橡胶是仅次于丁苯橡胶的第二大合成橡胶。
与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后其耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天然橡、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。
顺丁橡胶特别适用于制造汽车轮胎和耐寒制品，还可以制造缓冲材料及各种胶鞋、胶布、胶带和海绵胶等。
1.2．顺丁橡胶的开展史1910-1911年，前联用碱金属引发丁二烯聚合得到橡胶状物质。
20世纪30年代初，德国和前联开场生产以金属钠为催化剂的丁二烯橡胶，称为丁钠橡胶，其构造规整性差，物性和加工性能不好，还不能算做顺丁橡胶。
20世纪50年代，Ziegler-Natta配位定向聚合理论的实践，促进了顺丁橡胶合成技术的迅速开展。
1956年，美国以AlR3-TiBr4催化体系合成顺丁橡胶。
随后钴系、镍系及稀土系〔钕系〕催化剂相续开展，顺丁橡胶生产能力已仅次于丁苯橡胶，位居合成橡胶各胶种第二。
2013年世界合成橡胶生产者协会统计丁二烯橡胶〔主要为顺丁橡胶〕产能为471.8万吨/年。
我国在上世纪70年代采用自主开发的技术实现了顺丁橡胶工业化生产，采用的是镍系催化剂，其生产技术一直处于世界先进水平行列。
、中国石油和一些民企均拥有镍系顺丁橡胶生产装置，2011年总产能达66万吨/年，产品销往世界各国。
未来几年，我国镍系顺丁橡胶产能将进一步扩大，预计我国镍系顺丁橡胶产能将超过100万吨/年。
稀土顺丁橡胶因其优异的性能被视为镍系顺丁橡胶的升级品种，逐渐被工业界所重视。
稀土顺丁橡胶与镍系顺丁橡胶相比具有较高的弹性、较好的拉伸性能、较低的生热和滚动阻力以及优异的耐磨耗和抗疲劳等物理机械性能，符合高性能轮胎在高速、节能、平安、环保等方面开展的需要，常用于高性能绿色轮胎。
顺丁橡胶聚合工艺设计目录1.概述 (2)1.1设计原则 (2)1.1.1设计依据 (2)1.2设计概况 (2)1.3工艺路线的确定 (2)1.3.1聚合方法的确定 (2)1.3.2单体原料路线的确定 (3)1.3.3溶剂的选择 (3)1.3.4引发剂的选择 (3)1.4催化剂活性中心的形成方式—陈化方式 (3)1.4.1聚合反应机理及影响反应的因素 (4)1.4.2聚合反应机理 (4)1.4.3影响反应的因素 (4)1.4.4车间组成 (4)1.4.5 生产制度 (5)2.产品的物理化学性质及技术指标 (5)2.1.1顺丁橡胶的结构 (5)2.1.2顺丁橡胶的性能 (5)2.1.3顺丁橡胶的用途 (6)3. 基础数据 (6)3.1三釜物料衡算 (7)3.1.1 计算丁二烯进料量 (7)3.1.2 溶剂进料量 (7)3.1.3 催化剂用量 (7)3.1.4 聚丁二烯生成量 (7)3.1.5 防老剂用量 (8)3.2 三釜物料衡算表 (8)3.3首釜物料衡算 (8)3.3.1 计算丁二烯进料量 (8)3.3. 2 溶剂进料量 (9)3.3.3 催化剂用量 (9)3.3.4 聚丁二烯生成量 (9)4.设备选择及计算 (10)4.1 聚合釜的体积 (10)4.2 确定釜的外型尺寸 (10)4.3 搅拌形式选择 (11)4.4 搅拌功率的计算 (12)5.热量衡算（首釜） (12)6. 设计综述 (14)7.参考资料 (14)8.附图 (15)8.1 BR的生产工艺流程图 (15)8.2 反应釜的装配图 (15)1.概述1.1设计原则1.1.1设计依据本项目通过研读大量的关于顺丁橡胶性质、用途、生产技术及市场情况分析的文献，对生产聚合顺丁橡胶的工艺过程进行设计的。
以及依据就专业教师下达的设计任务书来设计。
1.2设计概况该设计生产规模为年产45000t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。
1.3工艺路线的确定1.3.1聚合方法的确定顺丁橡胶以丁二烯为单体，采用不同催化剂和聚合方法合成。
目前世界上顺丁橡胶生产大部分采用溶液聚合法。
催化剂类型的选择与配制是顺丁橡胶生产的关键，它决定工艺过程、聚合速度、聚合物的微观结构和橡胶的性能等。
目前生产采用的催化剂主要有镍系、钛系、钴系、锂系、稀土钕系等。
不同催化体系顺丁橡胶的生产工艺各有特点，但大体相似，以连续溶液聚合为主，主要工序有：①催化剂、终止剂和防老剂的配制和计量；②丁二烯的聚合；③胶液的凝聚；④后处理，橡胶的脱水和干燥；⑤单体、溶剂的回收和精制。
催化剂经配制、陈化后，与单体丁二烯、溶剂抽一起进入聚合装置，在此合成顺丁橡胶。
胶液在进入凝聚工序前加入终止剂和防老剂。
胶液用水蒸汽凝聚后，橡胶成颗粒状与水一起输送到脱水、干燥工序。
干燥后的生胶包装后去成品仓库。
在凝聚工序用水蒸汽蒸出的溶剂油和丁二烯经回收精制后循环使用。
顺丁橡胶的生产工序包括：催化剂、终止剂和防老剂的配制计量，丁二烯聚合，胶液凝聚和橡胶的脱水干燥。
其聚合几乎都采用连续溶液聚合流程，聚合装置大都用3～5釜串联，单釜容积为12～50m3。
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、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。
在溶液聚合制备顺丁橡胶过程中，从胶浆中脱除溶剂及其回收精制耗费大量能量，这是溶液聚合的最大弱点。
为降低生产能耗，国外围绕提高聚合温度和转化率，以及改变溶剂体系开展了广泛的研究，同时得到了良好的设计方案。
1.3.2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。
1.3.3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。
1.3.4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。
1.4催化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。
Cat.陈化和陈化方式：① Cat.的陈化：多组分的催化剂按一定的顺序进行混合，使Cat.具有活性的过程,②陈化方式：三元陈化→双二元陈化→B单加,目前催化剂的陈化方式是B 单加。
③ Cat.陈化的条件：Cat.陈化是放热反应，陈化的条件：a.低温，－10～10℃；b.时间短（10～20min在管道中进行，静态混合器）；c.浓度低1.4.1聚合反应机理及影响反应的因素1.4.2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]n1.4.3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：丁二烯浓度为99.86%丁浓为20g/100ml=1130g/l,硼油比=1：500（体积）[Ni]=2g/l,[Al]=2g/l,ρBNi/丁=1.0×10-5, B/丁=0.8×10-4, Al/丁=0.4×10-4(mol)防老剂浓度为186g/l, 防老剂量/橡胶量=1%（W）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％。
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℃。
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。
1.4.4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、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。
1.4.5 生产制度考虑装置的大修，采用年开工时间为7900h，全装置主要采用连续操作方式，局部采用间歇操作方式。
2.产品的物理化学性质及技术指标2.1.1顺丁橡胶的结构顺丁橡胶的物理化学性质与其结构的直接关系。
这种结构又分为分子内结构和分子间结构(聚集态结构)。
H HCCH2顺式1.4结构还有反式1.4结构和1.2位加成产物。
利用环烷酸镍－三异丁基铝－三氟化硼乙醚络合物引发体系使丁二烯聚合后的产物中含96％～98％的顺式1.4结构，含1％～2％反式1.4结构和1％～2％的1.2结构加成物。
这种以顺式1.4结构为主的聚合物具有分子链长，自然状态下为无规线团状；分子内存在独立双键使大分子链的柔性大，同时易于硫化处理的特点。
由于顺式1.4结构含量大，使得大分子的规整性好，同时又由于分子链无取代基，造成对称性好，但因其重复结构单元之间距离大，而使顺式1.4结构聚丁二烯比反式1.4结构聚丁二烯更难于结晶。
即便能结晶，其熔点也低(顺式1.4含量为98.5％的产物，熔点为0℃)，因此，在常温下无结晶态，只以无定形形态存在。
相反，反式结构产物易结晶。
故此，前者是高弹性体，后者无弹性。
2.1.2顺丁橡胶的性能通过与天然橡胶相比，顺丁橡胶具有弹性高、耐低温性好、耐磨性佳、滞后损失和生热性小、耐挠曲性及动态性能好以及耐老化、而永久性好等特点。
被广泛用于轮胎加工行业。
但它也有加工性欠佳、强度较差、抗湿滑性不好、有冷流性倾向等不足。
顺丁橡胶的性能一看生胶的性能(可塑性、加工性、外观、颜色等)好坏，影响它因素有聚合方法、引发剂系统、生胶的分子结构、门尼粘度、平均分子量、分子量分布、凝胶含量、灰分、挥发份等。
二看硫化后的硫化胶性能(抗张强度、300％定拉伸强力、伸长率、硬度、回弹性、生成热、永久变形、磨耗量等)，影响硫化胶的因素有门尼粘度、凝胶含量、加工用的配合剂(种类、用量、配方)加工方法等。
上述这些可以用表格列出数据对常见橡胶胶进行比较显示。
2.1.3顺丁橡胶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加工行业，另外，还用于输送带、传动带、模压制品、鞋底、胶鞋及海绵胶等方面。
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%－50%制造载重汽车轮胎胎面时，常与天然橡胶并用，并用量为25%－50%。
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%－30%。
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。
