溶聚丁苯橡胶的生产工艺与技术路线的选择

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年产5万吨丁苯橡胶的生产工艺设计摘要丁苯橡胶在第二次世界大战以后，发展极为迅速，目前已成为国际上生产量最大的一种合成橡胶[1]，占合成橡胶总产量的80%以上。

苏联、美国、加拿大和民主德国丁苯橡胶产量最大，近年来英国、意大利、西德及我国等国家也开始迅猛发展。

丁苯橡胶属于普遍类型的橡胶，可以替代天然橡胶，有些性能比天然橡胶更好。

本设计为年产5万吨丁苯橡胶工艺设计，整个设计文件由设计说明书和设计图纸两部分组成。

在设计说明书中，简单介绍了丁苯橡胶的生产状况、发展趋势、性能和主要用途，也介绍了目前丁苯橡胶的两种常见的工业聚合生产方法，并进行了比较，最后确定以低温乳液聚合作为聚合的工艺生产方法。

在设计过程中，根据设计任务书的要求，进行了较为详细的物料衡算和能量衡算，对设备进行了工艺计算和选型，同时对聚丁苯橡胶生产过程中的安全注意事项及“三废”[2]治理作了相关说明。

绘制了相应的设计图纸，设计图纸包括工艺流程图、主要设备图及车间布置图等。

关键词：丁苯橡胶，低温乳液聚合，聚合釜，苯乙烯，丁二烯PROCESS DESIGN OF STYRENE BUTADIENE RUBBER WITH ANNUAL OUTPUT OF 50,000 TONSABSTRACTAfter the Second World War, SBR develops rapidly. It has become the largest international production of synthetic rubber so far. SBR accounted for more than 80% of total production of Synthetic rubber. The Soviet Union, the United States, Canada and East Germany`s production of the SBR are the largest. In recent years, the United Kingdom, Italy, Germany and China and other countries also started the rapid development of SBR. SBR is common type of rubber, and sometimes it can substitute for natural rubber. Some properties areeven better than natural rubber. This is a design for an annual output of 50,000 tons of SBR process. The documents are consisted of design specification and design drawings. In the design of brochures, a brief introduction of the SBR production status, trends, performance and the main purpose of the current SBR, also introduced the two common industrial polymer production methods and make a comparison. It was desided that the low-temperature emulsion polymerization replaced the polymerization technology production methods. In design process, mass balance and energy balance was calculated according to the request of design specification. Process calculation and model selection was made. At the same time, the safe matters need attention and the management of the three wasters in the process of SBR was stated. The relevant design paper was drawn. The engineering flow diagram and major equipment drawing and the arrangement diagram of work shop were included in design drawing.KEY WORDS：SBR, Polymerization temperature, Polymerizer, Styrene, Butadiene目录前言 0第1章绪论 (1)§1.1丁苯橡胶的市场分析 (1)§1.1.1 国外生产情况 (1)§1.1.2 国内生产情况 (1)§1.2丁苯橡胶合成技术进展 (2)§1.2.1 乳聚丁苯橡胶的合成技术进展 (2)§1.2.2 溶聚丁苯橡胶合成技术进展 (2)§1.2.3 我国丁苯橡胶新技术的开发 (3)第2章生产工艺选择 (4)第3章产品及原料说明 (5)§3.1 产品的结构与性能 (5)§3.1.1 名称及其结构 (5)§3.1.2 丁苯橡胶的性能 (6)§3.1.3 丁苯橡胶用途 (7)§3.2 聚合原理 (7)§3.2.1 链引发 (7)§3.2.2 链增长 (7)§3.2..3 链终止 (8)§3.3 原料说明 (9)§3.3.1 丁二烯 (9)§3.3.2 苯乙烯 (9)第4章低温乳液聚合丁苯橡胶工艺 (9)§4.1典型配方 (9)§4.2 转化率确定 (10)§4.3 配料确定 (11)§4.4 聚合条件及原料要求 (11)§4.4.1 分散介质 (11)§4.4.2 单体纯度 (12)§4.4.3 聚合温度 (12)§4.4.4 各种助剂 (12)§4.4.5 聚合时间 (13)第5章低温乳液聚合工艺流程 (13)§5.1 原料准备过程 (13)§5.2 聚合过程 (14)§5.3 分离过程 (14)§5.4 后处理阶段 (14)第6章工艺计算 (15)§6.1 计算依据 (15)§6.2 生产过程总物料衡算 (15)§6.2.1 总进料 (15)§6.2.2 配方检验 (17)§6.2.3 PBS配方原料汇总 (17)§6.2.4 各釜进出料计算 (174)§6.3 热量衡算 (21)第7章聚合釜的设计计算 (230)§7.1 反应器操作体积 (23)§7.2 罐体尺寸确定 (23)§7.2.1 筒体高径比 (24)§7.2.2 搅拌罐的装料量 (24)§7.2.3 初步计算筒体直径 (24)§7.3 传热结构，夹套结构 (24)§7.4 筒体壁厚确定 (25)§7.5 顶盖和工艺接管 (26)§7.5.1 进料管 (26)§7.5.2 水进料管 (26)§7.5.3 液氨的进口管径 (26)§7.6 搅拌装置 (28)§7.6.1 搅拌器选择 (28)§7.6.2 搅拌器转速 (28)§7.6.3 搅拌功率 (28)§7.7 搅拌器附件 (29)§7.7.1 挡板 (29)§7.7.2 导流筒 (29)第8章车间工艺布置及厂址选择 (30)§8.1 工艺布置设计 (30)§8.2 生产厂房的整体布置 (31)§8.3 厂址选择依据与原则 (32)§8.4 设备布置安全距离 (32)§8.5 车间内辅助室和生活室布置 (32)第9章安全设计 (33)§9.1 防火防爆 (33)§9.2 防毒 (34)§9.3 中毒后应采取急救措施 (35)§9.4 安全生产要点 (35)§9.4.1 重点部位 (35)§9.4.2 安全要点 (36)参考文献 (38)致谢................................... 错误!未定义书签。

低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺1、丁苯橡胶简介 (3)1.1丁苯橡胶生产方法 (4)1.2丁苯橡胶产品性能 (4)1.3丁苯橡胶用途 (4)1.4丁苯橡胶包装与运输 (4)2、丁苯橡胶低温乳液聚合的合成方法 (5)2.1主要原料以及其性质 (5)2.2合成方程式 (5)3、低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺 (6)3.1工业典型配方 (6)3.2条件确定 (6)3.3低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程 (7)4、丁苯橡胶的生产工艺流程图 (8)4.1流程图介绍 (9)5、生产中应该注意的问题 (10)6、丁苯橡胶的结构性能以及用途························10、117、丁苯橡胶的市场前景及预测··························11、128、参考文献 (13)丁苯橡胶简介丁苯橡胶（SBR) 是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶之一。

它是丁二烯与苯乙烯的无规共聚物。

其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域。

乳聚丁苯橡胶是性质受其组成（丁二烯与苯乙烯的比例）、聚合温度及乳化剂种类等影响。

其一般性质通常是指以松香酸皂为乳化剂冷法 (5 ℃ ) 聚合的，结合苯乙烯为23.5% ±的共聚物的性质。

丁苯橡胶丁苯橡胶是由1，3-丁二烯与苯乙烯共聚而得的高聚物，简称SBR，是一种综合性能较好的产量和消耗量最大的通用橡胶。

其工业生产方法有乳液聚合法和溶液聚合法，其中主要是采用乳液聚合生产的丁苯橡胶。

主要产品有：低温丁苯橡胶、高温丁苯橡胶、低温丁苯橡胶炭黑母炼胶、低温充油丁苯橡胶、高苯乙烯丁苯橡胶、液体丁苯橡胶等。

采用溶液聚合生产的丁苯橡胶有烷基锂引发、醇烯络合物引发、锡偶联、高反式等丁苯橡胶。

下面重点介绍低温丁苯橡胶的生产工艺技术。

一、主要原料1、1,3-丁二烯1，3-丁二烯的结构式为：CH2＝CH－CH＝CH21，3-丁二烯是最简单的共轭双烯烃。

在常温、常压下为无色气体，有特殊气味，有麻醉性，特别刺激粘膜。

容易液化，易溶于有机溶剂。

相对分子质量为54.09，相对密度0.6211，熔点－108.9℃，沸点－4.5℃。

性质活泼，容易发生自聚反应，因此在贮存、运输过程中要加入叔丁邻苯二酚阻聚剂。

与空气混合形成爆炸性混合物，爆炸极限为2.16%～11.47%（体积）。

是合成橡胶、合成树脂等的原料。

2丁苯橡胶1，3-丁二烯主要由丁烷、丁烯脱氢，或碳四馏分分离而得。

2、苯乙烯二、丁苯橡胶的生产原理与工艺1、聚合原理丁二烯与苯乙烯在乳液中按自由基共聚合反应机理进行聚合反应。

在典型的低温乳液聚合共聚物大分子链中顺式约占9.5%，反式约占55%，乙烯基约占12%。

如果采用高温乳液聚合，则其产物大分子链中顺式约占16.6%，反式约占46.3%，乙烯基约占13.7%。

2．低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺（1）典型配方（2）条件确定分散介质一般以水为分散介质。

要求必须采用去离子水，以保证乳液的稳定和聚合产物的质量。

用量一般为单体量的60%～300%，水量多少体系的稳定性和传热都有影响，水量少，乳液稳定性差，不利于传热；尤其在低温下聚合这种影响更大，因此，低温乳液聚合生产丁苯橡胶要求乳液的浓度低一些为好，一般控制单体与水的比值为1∶1.05～1∶1.8（物质的量的比），而高温乳液聚合则为1∶2.0～1∶2.5。

溶聚丁苯橡胶的概况 Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020溶聚丁苯橡胶的概况溶聚丁苯橡胶的基本概念溶聚丁苯橡胶又称溶聚丁苯胶、溶液聚丁苯橡胶，简称：SSBR；分子式：C12H14；分子量：；CAS号：9003-55-8；结构式：图丁苯橡胶分子结构式丁苯橡胶（SBR) 是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶之一。

它是1,3-丁二烯与苯乙烯的无规共聚物。

按聚合体系可分为乳聚丁苯橡胶（ESBR）和溶聚丁苯橡胶（SSBR）两类。

溶液聚丁苯橡胶 (SSBR)是60年代初由美国Firestone和Phillips率先实现工业化生产的。

溶聚丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯在烃类溶剂中采用有机锂引发阴离子聚合而制得的共聚物。

溶聚丁苯橡胶具有耐磨、耐寒、生热低、回弹性高、收缩性低、色泽好、灰分少、纯度高以及硫化速度快等优点，近年来在发达国家发展较快。

溶聚丁苯橡胶有纯溶聚丁苯和充油溶聚丁苯两类。

溶聚丁苯橡胶主要用于制造轮胎，制造皮带、刮水板、窗框密封及散热器软管等工业用零部件，制造胶鞋、雨衣、毡布、手套、风衣及气垫床等日用品，应用相当广泛。

溶聚丁苯橡胶是兼具多种综合性能的橡胶品种。

其生产工艺与乳聚丁苯橡胶相比，具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点，是今后的发展方向。

溶聚丁苯橡胶的特性溶聚丁苯橡胶具有优良的耐磨性、耐沟纹龟裂性，且对湿路面抓着力、耐热性及在高温下长时间暴露后的耐屈挠性良好，加之在密炼机混炼时生热低、压出膨胀率小、填充量高等特点，主要应用于轮胎方面，约占溶聚丁苯胶总产量的80%，如制造轿车轮胎、大型轮胎胎面、雪地轮胎胎体等。

从耐磨性、拉伸强度、硫化平坦性、耐屈挠性和耐热性等考虑，特别适于制造耐热运输带。

由于耐低温性、防震性与金属粘合性好，适用于制造皮带、刮水板、窗框密封及散热器软管等工业用零部件。

溶聚丁苯橡胶技术与市场调研报告报告摘要:丁苯橡胶（SBR）是由1,3-丁二烯和苯乙烯单体合成的共聚高分子弹性体。

丁苯橡胶的综合性能好，是合成橡胶中产量最高、消耗量最大的品种，常与天然橡胶掺混或单独使用。

丁苯橡胶（SBR）按聚合体系可分为乳聚丁苯橡胶（ESBR）和溶聚丁苯橡胶（SSBR）两类，其中乳聚丁苯橡胶约占76%，溶聚丁苯橡胶约占24%。

近年来，我国溶聚丁苯橡胶消费增长远高于乳聚丁苯橡胶。

丁苯橡胶广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域。

溶聚丁苯橡胶是兼具多种综合性能的橡胶品种。

其生产工艺与乳聚丁苯橡胶相比，具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点，是今后的发展方向。

通过阅读《溶聚丁苯橡胶技术与市场调研报告（2013）》，可以使得业内相关人士对丁苯橡胶整个产业的发展有全面的深入的把握，从而能够更加准确地做出相应的投资决策。

报告目录第一章、溶聚丁苯橡胶的概况.. 61.1 溶聚丁苯橡胶的基本概念. 61.2 溶聚丁苯橡胶的特性. 7第二章、溶聚丁苯橡胶的生产工艺及技术进展.. 92.1溶聚丁苯橡胶的生产工艺. 92.2 溶聚丁苯橡胶的生产技术进展. 122.2.1 引发剂研究进展. 132.2.2 偶联剂研究进展. 152.2.3 端基官能化研究进展. 162.2.4 丁二烯链段结构及苯乙烯结合量的调节研究进展. 182.2.5 第三单体研究进展. 192.2.6 终止剂研究进展. 202.2.7 聚合工艺研究进展. 202.2.8 改性技术研究进展. 21第三章、溶聚丁苯橡胶的生产现状及预测.. 233.1 国外溶聚丁苯橡胶生产现状及预测. 233.1.1 国外溶聚丁苯橡胶的发展及现状分析. 233.1.2 国外溶聚丁苯橡胶未来发展预测. 273.2 我国溶聚丁苯橡胶生产现状及预测. 293.2.1 我国溶聚丁苯橡胶的发展. 293.2.2 我国溶聚丁苯橡胶生产现状分析. 313.2.2.1 我国溶聚丁苯橡胶生产企业及产品分析. 313.2.2.2 我国溶聚丁苯橡胶产能及产量分析. 323.2.3 我国溶聚丁苯橡胶生产预测. 343.3 我国主要溶聚丁苯橡胶生产/经销企业概况. 36第四章、溶聚丁苯橡胶消费与需求分析预测.. 394.1 国外溶聚丁苯橡胶消费分析与预测. 394.2 我国溶聚丁苯橡胶消费概况与消费结构. 414.2.1 我国溶聚丁苯橡胶消费分析. 414.2.2 我国溶聚丁苯橡胶消费结构. 434.3 溶聚丁苯橡胶市场需求分析与需求预测. 45第五章、溶聚丁苯橡胶进出口统计分析与预测.. 485.1 溶聚丁苯橡胶进出口统计. 485.2 溶聚丁苯橡胶进出口分析与预测. 535.2.1 溶聚丁苯橡胶进出口量分析与预测. 535.2.2 溶聚丁苯橡胶进出口价格分析与预测. 54第六章、溶聚丁苯橡胶市场价格及市场价格分析预测.. 566.1 溶聚丁苯橡胶市场价格. 566.1.1 溶聚丁苯橡胶历史价格. 566.1.2 溶聚丁苯橡胶近期价格. 576.2 溶聚丁苯橡胶市场价格分析与预测. 596.3 影响溶聚丁苯橡胶价格因素分析. 60第七章、溶聚丁苯橡胶的原料与上下游产业链分析.. 617.1 溶聚丁苯橡胶的原料供应与市场概况. 617.1.1 丁二烯供应现状与市场概况. 617.1.2 苯乙烯供应现状与市场概况. 647.2 溶聚丁苯橡胶上下游产业链分析. 67第八章、溶聚丁苯橡胶项目投资动态与投资预测.. 698.1 溶聚丁苯橡胶项目投资概况. 698.2 溶聚丁苯橡胶拟建和在建项目统计. 708.3 溶聚丁苯橡胶投资动态与投资趋势分析预测. 70第九章、溶聚丁苯橡胶行业发展趋势分析预测与建议.. 729.1 溶聚丁苯橡胶行业发展趋势分析与预测. 729.2 溶聚丁苯橡胶行业发展策略与建议. 72第十章、溶聚丁苯橡胶相关资料（附件）.. 74参考文献目录. 74版权申明. 76表格及图（41个）图1.1 丁苯橡胶分子结构式. 6表2.1 SSBR原料及公用工程消耗表. 11表2.2 SSBR主要物料消耗表表. 11表3.1 世界溶聚丁苯橡胶的生产厂家及产能情况表. 24表3.2 世界前10家溶聚丁苯橡胶生产企业及生产能力统计表. 26表3.3 世界计划新建或扩建溶聚丁苯橡胶生产企业及能力统计表. 28 表3.4 我国溶聚丁苯橡胶生产企业及生产能力情况表. 31表3.5 我国溶聚丁苯橡胶生产企业产品牌号统计表. 31表3.6 2005～2011年我国溶聚丁苯橡胶生产能力、产量统计表. 32图3.1 2005～2011年我国溶聚丁苯橡胶产能、产量变化图. 33表3.7 2012～2018年我国溶聚丁苯橡胶预计产能、产量情况表. 34图3.2 2012～2018年我国溶聚丁苯橡胶预计产能、产量走势图. 34图4.1 世界溶聚丁苯橡胶消费结构图. 40表4.1 2005～2011年我国溶聚丁苯橡胶产、供、需情况表. 42图4.2 2005～2011年我国溶聚丁苯橡胶产、供、需增长图. 42表4.2 我国溶聚丁苯橡胶消费结构. 44图4.3 我国溶聚丁苯橡胶消费结构图. 44表4.3 2012～2018年我国溶聚丁苯橡胶预计产能、产量、需求量情况表. 46图4.4 2012～2018年我国溶聚丁苯橡胶预计产能、产量、需求量走势图. 47表5.1 2005～2012年11月税则号为40021913丁苯橡胶进出口量统计表. 48图5.1 2005～2012年11月税则号为40021913丁苯橡胶进出口及净进口量比较图. 48表5.2 2005～2012年11月税则号为40021914丁苯橡胶进出口量统计表. 49图5.2 2005～2012年11月税则号为40021914丁苯橡胶进出口及净进口量比较图. 49表5.3 2005～2012年11月我国热塑丁苯橡胶进出口统计表. 50图5.3 2005～2012年11月热塑丁苯橡胶进出口及净进口量比较图. 50表5.4 2005～2012年11月税则号为40021913丁苯橡胶进出口价格比较表. 51表5.5 2005～2012年11月税则号为40021914丁苯橡胶进出口价格比较表. 51图5.4 2005～2012年11月我国热塑丁苯橡胶进出口均价走势图. 52表6.1 近几年来我国溶聚丁苯橡胶出厂价格统计表. 56表6.2 近期我国市场溶聚丁苯橡胶价格表. 57表6.3 近一年半我国溶聚丁苯橡胶（RC2557A）市场价格统计表. 58图6.1 近一年半我国溶聚丁苯橡胶（RC2557A）市场价格走势图. 59表7.1 目前我国丁二烯主要生产厂家与生产能力情况表. 62表7.2 2006～2010年我国丁二烯产、供、需平衡表. 63图7.1 2006～2010年我国丁二烯产、供、需走势图. 63表7.3 2009年我国苯乙烯主要生产厂家产能与技术情况表. 64表7.4 2005～2009我国苯乙烯产、供、需平衡表. 66图7.2 2005～2009我国苯乙烯产、供、需走势图. 66图7.3 丁苯橡胶产业链结构图. 67表8.1 目前我国溶聚丁苯橡胶在建、扩建和拟建项目统计表. 70表8.2 目前我国溶聚丁苯橡胶招商拟建项目统计表. 70目录来源六鉴网()发布《溶聚丁苯橡胶技术与市场调研报告》。