丁苯橡胶聚合工艺设计书说明书.doc

化化工工与与材材料料工工程程学学院院毕毕业业设设计计 年产 10 万吨丁苯橡胶装置工艺设计 Annual production capacity of 100100 000 tons polymerization styrene butadiene rubber plant process design section 学 生 学 号08150123 学 生 姓 名李中华 专 业 班 级材料化学 0801 指 导 教 师张 钰 完 成 日 期 2011 6 12 吉 林 化 工 学 院 Jilin Institute of Chemical Technology 摘 要 本设计为年产 10 万吨乳聚丁苯橡胶装置工艺设计 以聚合工段为工艺设计的主 要对象 对丁苯橡胶的生产方法和生产工艺进行了系统的论证 本设计以丁二烯和 苯乙烯为主要聚合单体 以松香酸钾皂 硫酸亚铁 叔十二碳硫醇 过氧化氢对锰 烷等为助剂 采用低温乳液聚合法连续生产工艺合成丁苯橡胶 并进行了聚合工段 的物料衡算 热量衡算和主要设备的计算和选型 进行了简单的技术经济分析 用 AutoCAD 绘制了工艺管道及仪表流程图两张 设备平面布置图一张和管道平面布置 图一张 手工绘制了管道平面布置图一张 并编制了设计说明书和计算书 关键词 丁苯橡胶 乳液聚合 工艺设计 丁二烯 苯乙烯 I Abstract The design on behalf of annual produce 10trillion emulsion type styrene butadiene rubber device technological design with polymerization aile for technological design subject Versus SBR s manufacturing method and technique of production undertook systematical argumentation The design use butadiene and styrene for main polymerizing monomer abietic acid potash soap ferrous sulfate tertiary DDM hydrogen peroxide versus manganese alkane and others for accessory ingredient adopted low temperature emulsion polymerization continuous production craft synthetize SBR And has done polymerizing aile material balance heat balance and the major equipment count and lectotype proceed simple engineering economy study Use autocad protracting two pieces of process line cum instrument flow chart one piece of plant design chart and one piece of piping layout and protracted one piece of piping layout by hand and establishment establishmented design specifications and account Key words butadiene styrene rubber emulsion polymerization Technological design butadiene styrene II 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 目 录 III 第 1 篇 设计说明书 1 第 1 章 绪 论 1 1 1 设计依据 指导思想 1 1 1 1 设计依据 1 1 1 2 指导思想 1 1 2 设计地区的自然条件 1 1 3 厂址的选择 2 1 4 产品方案及生产规模 2 1 5 车间布置与岗位人员配制 3 1 6 节能与环境保护 3 1 6 1 节能 3 1 6 2 环境保护 3 1 7 安全生产 4 1 7 1 安全特点 4 1 7 2 消防设施 4 1 7 3 灭火程序 4 第 2 章 工艺论证 5 2 1 工艺原理 5 2 2 生产方法论证 5 第 3 章 工艺设计 8 3 1 工厂的分配和布置 8 3 2 工艺流程简图 8 3 3 橡胶聚合车间工艺流程叙述 10 3 3 1 本岗位管理范围 10 3 3 2 本岗位操作任务 10 3 4 生产原理及工艺过程 11 3 4 1 生产原理 11 III 3 4 2 工艺流程 11 3 5 原料产品规格及公用工程条件 14 3 5 1 原料的技术条件 14 3 5 2 公用工程条件 16 3 6 工艺过程主要控制指标 17 3 6 1 丁二烯 BD 净化 17 3 6 2 聚合 18 3 7 工艺参数一览表 20 3 8 设备一览表 22 3 8 1 反应器 22 3 8 2 塔 22 3 8 3 换热器 23 3 8 4 容器 24 3 8 5 泵 27 3 9 仪表连锁及调节电路一览表 29 第 4 章 技术经济 32 4 1 原料与辅助材料的消耗定额 32 4 2 生产成本 32 4 3 盈亏平衡 33 第 2 篇 设计计算说明书 34 第 1 章 基础数据 34 第 2 章 聚合工段物料衡算 37 2 1 进料计算 37 2 2 出料计算 39 第 3 章 聚合工段热量衡算 41 3 1 聚合热 41 3 2 冷却显热 41 3 3 搅拌热 42 3 4 大气吸热 42 3 5 所需氨的量 43 3 6 300 各换热器热量计算 44 第 4 章 反应器和搅拌桨的选择 46 4 1 反应釜的选型 46 IV 4 2 搅拌器的计算 47 4 2 1 搅拌器初步选型 47 4 2 2 搅拌功率 48 4 3 传热的计算 49 4 3 1 换热器的选择 49 4 3 2 内壁 50 4 3 3 换热面积的计算 51 4 3 4 换热器的选择 51 第 5 章 管道直径与贮罐的计算 52 5 1 管道与贮罐的计算 52 5 1 1 管道直径的计算 52 5 2 容器型式的选择 54 5 2 1 丁二烯缓冲槽 V 303 的选型 54 5 2 2 苯乙烯缓冲槽 V 304 的选型 54 第 6 章 换热器的设计型计算 56 6 1 基本条件 56 6 2 苯乙烯换热器 E 306 的设计 58 6 2 1 初选 58 6 2 2 计算管程压降及给热系数 I 59 6 2 3 计算壳程压降及给热系数 0 59 6 2 4 计算传热面积 61 第 7 章 泵的计算 62 7 1 泵 P 304 的设计 62 7 1 1 条件依据 62 7 1 2 管内流体的流速 62 7 1 3 泵的选型 63 致 谢 65 参考文献 66 化工与材料工程学院毕业设计 0 第 1 篇 设计说明书 第 1 章 绪 论 1 1 设计依据 指导思想 1 1 1 设计依据 主要设计依据是吉林化工学院下发的 年产 10 万吨丁苯橡胶装置聚合工段的工 艺设计 本科生毕业设计任务书 1 1 2 指导思想 本设计的指导思想是 1 利用传统乳液聚合生产技术 确保产品质量高 生产过程安全 2 生产过程尽量采用自动控制 机械化操作 3 对于易燃易爆场所 设计采用可靠的控制 报警消防设施 4 设计采用技术成熟完善的传统乳液聚合方法 达到环保的要求 对生产过 程中的化学污水的排放要经过处理 以保证环保要求 5 厂房 车间 设备布置要严格按土建标准 以保证生产和正常进行及操作 人员的安全 1 2 设计地区的自然条件 本设计的丁苯橡胶车间拟建在吉林市江北吉化有机合成厂院内 设计地区自然条件如下 土壤最大冻土深度 1 8 米 土壤设计冻土深度 1 7 米 全年主导风向 西南风 夏季主导风向 东南风 年平均风速 3 4 米 秒 地震裂度 7 度 年平均降雨量 668 4 毫米 日最大降雨量 119 3 毫米 平均气压 745 66mmH 最高气温 36 6 最低气温 38 平均相对温度 71 化工与材料工程学院毕业设计 1 最大降雪量 420 毫米 水温 15 1 3 厂址的选择 本车间建于吉林市江北吉化有机合成厂院内 该厂毗邻松花江 有丰富的水源 水质优良 并且有铁路和公路与全国各地相连 交通便利 而且这里是全国最大的 化工基地 原料充足 便利 附近有动力厂和发电厂 所需动力 电力和蒸汽供应 方便 经济节能 特别是化工区地处吉林市的东北部 而该地区的主导风向为西南 西北风 对市区居民的生活及附近的工农业生产均无太大影响 该厂的下游还设有 污水处理厂 能及时有效地将工业 生活污水进行处理 因此 该厂建于此处是比 较理想的选择 1 4 产品方案及生产规模 本设计项目产品名称为丁苯橡胶 年产量为 6 5 万吨 主要原料为丁二烯和苯 乙烯 其产品指标如表 1 1 1 所示 表 1 1 1 产品指标 产 品 SBR1500 指 标 气提胶乳中结合苯乙烯含量 22 5 25 4 残留苯乙烯 0 1 最终胶乳 20 5 23 5 尾气中的丁二烯含量 2 0 滗析器中的残留苯乙烯 0 06 门尼粘度 46 58 伸长率 480 操作方式 连续操作 实施方案 乳液聚合 产品名称 丁苯橡胶 年生产量 6 5 万吨 年 年工作日 7800 小时 化工与材料工程学院毕业设计 2 日生产量 200 吨 天 年生产天数 325 天 1 5 车间布置与岗位人员配制 本设计的设备布置基本原则是 既满足了生产实际需要 又考虑了设备的安装 检修方便 节约空地 布置设备时 注意远近相结合既紧凑又要符合生产工艺和安 全要求 生产装置街区根据工艺流程和安全的需要 尽可能缩短装卸物料线 本着满足工艺条件的原则 首先确定关键设备的位置 其它设备则尽可能在主 要设备的四周 以利于操作 检修和配管 在厂房内 从一楼到三楼配有走梯 阀 门 仪表等部件距地面较近 以利于手工操作和检修 界区明确 工艺流程通畅 安全合理 岗位人员配制 单体贮存工序每班 1 人 溶液配制工序每班 1 人 聚合工序每 班 2 人 单体回收工序每班 1 人 后处理工序每班 1 人 每工序分四班倒 总计 24 人 1 6 节能与环境保护 1 6 1 节能 1 采用低温乳液聚合法合成丁苯橡胶 副反应少 收率高 2 合理进行设备布置 尽力按物料流向布置 减少物料往返输送次数 适当利 用位差 靠重力输送物料 尽可能减少输送设备 以节约部分动力 3 设计中加强了对进入装置的水 电 蒸气的计算 为加强能源管理 合理用 电 水 气打下良好基础 4 装置选定使用循环水系统作为生产用冷却水 从而大幅度降低了新鲜水用量 1 6 2 环境保护 该厂建于吉林市东北部的江北化工区 该地区的主导风向为西南 西北风 对 市区居民的生活及附近的工农业生产均无太大影响 该厂的下游还有污水处理厂 能将工业 生活污水进行及时有效的处理 生产过程中产生的三废都能得以妥善处 化工与材料工程学院毕业设计 3 理 符合国家环保的要求 为了美化环境和利于空气清新 降低噪声 尽可能在空地上植树 种草 修筑 花坛 适度地种植柳树 杨树 常青树 增加绿化面积 1 7 安全生产 1 7 1 安全特点 本车间原料和大多助剂为易燃易爆品 特别要注意防火防爆 而且大部分设备 自动化程度较高 设备高速运转 应严格按照操作规程操作设备 1 7 2 消防设施 本车间防火防爆级别较高 故安装了地下消火栓 4 个 8 公斤干粉 27 个 30 公 斤干粉车一个 1211 灭火器 32 个等消防设施 各类火灾救援程序 1 火灾发生后报警程序和内容 2 发现火险后进行起初火灾补救 3 判断火势即刻报警 火警 119 4 首先讲清起火单位名称 详细地址 5 燃烧物质简介 6 火势大小及着火部位 相关部位 7 报警人姓名及报警电话号码 8 报警后派人到路口接车 9 介绍燃烧物性质及火场内部与外围情况 10 向调度室和车间领导汇报 1 7 3 灭火程序 第一套方案是起初火灾补救 第二套方案是报警 化工与材料工程学院毕业设计 4 第 2 章 工艺论证 2 1 工艺原理 丁苯橡胶是 1 3 丁二烯和苯乙烯的共聚物 是一种最通用的橡胶品种 它是按 自由基反应机理于乳液中合成的 其反应方程式为 2 2 生产方法论证 丁苯橡胶的生产包括溶聚和乳聚两种工艺 溶聚丁苯橡胶具有低的滚动阻力 又具有很高的抗湿滑性与耐磨性 其滚动阻力比乳聚丁苯橡胶减少 20 一 30 抗 湿滑性优于顺丁橡胶 耐磨性能也很好 是全天候轮胎的最合适胶料 近几年国际 上溶聚丁苯橡胶的消费是一直处于上升趋势 西欧和日本溶聚丁苯橡胶所占总丁苯 橡胶消费量的比例为 31 左右 一些公司正计划扩大溶聚丁苯橡胶生产能力或新建 装置 1992 年以来 溶聚丁苯橡胶的产量呈递增趋势 据有关资料报道 1992 年至 2000 年西欧 美国 日本三地区 SSBR 平均年增长率为 5 9 而 SBR 平均年增长 率约为 1 2 0 1995 年 拜耳公司决定停止其在 ESBR 方面的投资 Hill 的 ESBR 停产 拜耳认为轮胎制备技术会有一个根本转变 欧洲的消费者将逐步接受 绿色 轮胎 另外 还应该看到以下因素 13 1 在现有的溶液聚合装置上花较少的费用就能有效地扩大 SR 的能力 2 溶聚工艺优于乳液聚合和气相聚合工艺 SSBR 和 BR 更能接受长期挑战 3 目前越来越趋向于采用优等填料 SSBR 可在此方面降低轮胎的滚动阻力做 出贡献 4 ESBR 的生产效益长期低下 mCH2 CH CH CH2 nCH CH2 CH CH2 n CH2 CH CH CH2 m 化工与材料工程学院毕业设计 5 但是 拜耳同时也指出 ESBR1500 1712 对不同用户需求的适应性很强 14 SSBR 是一种相对 ESBR 的高性能合成橡胶 它不能等同于 ESBR 也不能完全取代 ESBR 二者比例的调整有一个渐进的发展过程 开发 SSBR 要在确保其综合质量优 良的基础上 将目标集中在节能型品种 虽然丁苯橡胶市场已经成熟 但乳液丁苯 橡胶与溶液丁苯橡胶之间的竞争正在增加 溶液丁苯橡胶在加工上存在的问题已通 过生产特制聚合物 tailoring 而得到克服 目前存在的主要问题是价格较高 各生产 者所生产的产品之间没有很好的互换性 对于高性能轮胎 没有任何其它橡胶能够 代替溶液丁苯橡胶 当然乳液丁苯橡胶也是不能满足要求的 因此尽管溶液丁苯橡 胶成本比乳液丁苯橡胶约高出 17 但轮胎生产者使用溶液丁苯橡胶的趋势已开始 越来越明显 但是由于我国的现状的限制 所以我国大多数还是选用乳液丁苯橡胶 目前国内 4 套乳聚丁苯橡胶装置主要技术来源于日本 JSR ZEON 和台湾合成 橡胶公司 工艺技术路线基本一致 都是低温乳液聚合技术 只是在工艺流程和聚 合配方上有差别 技术本质上无差别 对于聚合生产工艺而言 JSR 从工艺流程上 要好于 ZEON 产品质量优于 ZEON 缓冲能力较强 不足之处是 JSR 聚合转化率 为 62 而 ZEON 为 70 15 吉林石化公司丁苯橡胶装置 A B 两条生产线原设计双线各八台釜 五台置换 塔 聚合釜容积为 30 台 聚合物料从一釜进入 依次通过串联的八台釜 在 3 m 5 的温度下 反应 8 10 小时 聚合转化率为 60 生产能力每条线为 115t d 经 过几次技术改造 双线各拆除两台置换塔 增加一台聚合釜 变为九釜三塔反应 聚合转化率由 60 提至 62 装置生产能力由 115t d 提高到 145t d 15 兰州石化公司橡胶厂丁苯橡胶以氯化钾为电解质 PH 缓冲溶液 过氧化氢二 异丙苯为氧化剂 以叔十二碳硫醇为调节剂 借液氨冷却 在 5 8 下 丁二烯和苯 乙烯在聚合釜中进行聚合反应 待末釜单体转化率达 64 68 时 用终止剂终止聚合 反应 单体回收采用水环式压缩机 用挤压脱水机 膨胀干燥机进行脱水干燥 15 齐鲁石油化工公司橡胶厂采用 ZEON 技术 用低活性引发剂通过延长反应时 间 调节剂乳化剂补加实现高转化率 通过改变氨蒸发压力对聚合温度进行控制 经过 14 16 小时的聚合反应 聚合达 70 单体回收采用三台小脱水机脱水 采用 带式干燥机热风干燥 两条线为随工艺包引进 第三线为哈尔滨博实公司参照其干 化工与材料工程学院毕业设计 6 燥箱仿制 其工艺路线的缺点一是反应时间较长 二是反应温度控制精度低 温度 波动大 三是缓冲能力弱 15 南通申华化学工艺路线与吉化公司基本相当 其技术来源于台湾合成橡胶公司 聚合系统聚合温度控制在 8 左右 转化率为 63 66 单体丁二烯回收用水环真 空泵 苯乙烯回收采用两台减压蒸馏塔串联操作 脱水机为两台并联操作 每条生 产线两台小干燥箱 美国 WP 公司生产 并联进行干燥 虽然丁苯橡胶市场已经成熟 但乳液丁苯橡胶与溶液丁苯橡胶之间的竞争正在 增加 溶液丁苯橡胶在加工上存在的问题已通过生产控制聚合物 tailoring 而得到克 服 目前存在的主要问题是价格较高 各生产者所生产的产品之间没有很好的互换 性 对于高性能轮胎 没有任何其它橡胶能够代替溶液丁苯橡胶 当然乳液丁苯橡 胶也是不能满足要求的 因此尽管溶液丁苯橡胶成本比乳液丁苯橡胶约高出 17 但轮胎生产者使用溶液丁苯橡胶的趋势已开始越来越明显 但是由于我国的现状的 限制 所以我国大多数还是选用乳液丁苯橡胶 一般乳液丁苯橡胶中含有 23 5 的苯乙烯 其分子量随聚合情况而异 在 10 150 万之间 聚合物的分子微结构 也随聚合条件的变化有很大不同 高温共聚 丁苯橡胶与低温丁苯橡胶比较 高温共聚橡胶反式结构含量较低 聚合度也较低 凝胶含量较大 低温共聚丁苯橡胶反式结构含量较高 分子量分布较窄 凝胶含量 几乎没有 因此 物理性质比高温丁苯橡胶好 鉴于以上所述 本设计采用低温乳液聚合合成丁苯橡胶 化工与材料工程学院毕业设计 7 第 3 章 工艺设计 3 1 工厂的分配和布置 丁苯橡胶车间的主要原料为丁二烯 苯乙烯以及 30 多种助剂 分为 8 个工段 100 单体储存 200 溶液配置 300 单体聚合 400 单体回收 500 胶乳掺和 600 干燥压块包装 700 综合楼 800 仓库 3 2 工艺流程简图 丁苯橡胶合成方法有两种 溶液聚合和乳液聚合 其中乳液聚合的流程图如下 所示 乳液聚合工艺流程图如图 1 3 1 所示 化工与材料工程学院毕业设计 8 精 苯 乙 烯 精 丁 二 烯 乳化剂 氧 化 剂 聚 合 调 节 剂 冷 却 器 聚 合 反 应 器 聚 合 终 止 器 胶 乳 中 间 槽 聚 合 终 止 剂 和 水 丁 二 烯 闪 蒸 槽 丁 二 烯 减 压 闪 蒸 槽 冷 却 器 苯 乙 烯 气 提 塔 蒸 汽 冷 却 器 真 空 罐 冷 却 器 苯 乙 烯 倾 析 器 去 回 收 苯 乙 烯 防 老 剂 和 水 胶 乳 混 合 槽 油 和 水 乳 化 油 槽凝聚槽 转化槽振动筛 浸渍槽 旋 转 真 空 过 滤 机 粉碎机干燥机 自动计量器 金属检测器成型机包装 受 器 去 回 收 丁 二 烯 化工与材料工程学院毕业设计 9 图 1 3 1 乳液聚合工艺流程图 3 3 橡胶聚合车间工艺流程叙述 聚合岗位示意图如图 1 3 2 所示 去0 00 聚合釜 冷胶进料冷却器 0 来自罐 来自罐 来自罐 来自罐 来自罐 来自V0306罐 EM 来自罐 图 1 3 2 聚合岗位示意图 3 3 1 本岗位管理范围 1 自单体贮存岗位及化学品配置岗位接受单体及其它原料 实现聚合并将胶乳 送入单体回收岗位 2 自界区内外 接受水 电 汽 将聚合过程控制在工艺指标范围内 生产出 合格的最终胶乳 3 聚合岗位是丁苯橡胶生产的核心 因此 本岗位操作必须严格按工艺规程及 操作法进行操作 3 3 2 本岗位操作任务 1 混合丁二烯 BD 脱除阻聚剂 TBC 化工与材料工程学院毕业设计 10 2 单体及化学品溶液的接受 3 聚合进料的流量控制 4 实现聚合并将过程控制在规定的工艺指标以内 生产出合格的最终胶乳 5 将最终胶乳送至单体回收单元 3 4 生产原理及工艺过程 3 4 1 生产原理 聚合体系以水为介质 以歧化松香酸钾皂和脂肪酸皂为乳化剂 油 水两相乳 化 部分单体侵入到胶束中 发生增溶溶解 其他单体成为被皂包覆着的液滴而悬 浮着 在水相中生产 并由氧化还原体系提供的最初自由基 进入增溶溶解的胶束 中 引发单体聚合 用调节剂调节聚合物的平均分子量 当单体转化率达到 62 2 时 加入终止剂终止聚合反应 3 4 2 工艺流程 3 4 2 1 单体及化学品溶液接收 1 丁二烯 BD 丁二烯 以下简称 BD 来自单体贮存与配制岗位经 FR0301 记录瞬时流量后 进入 BD 换热器 E0301 在 E0301 与 WHS WCS 换热后 流入混合器 A0301 在 A0301 入口 BD 与来自循环碱液加热器 E0302 的碱液混合 BD 和碱液在 A0301 中充分混合后 流入碱滗析器 V0302A 阻聚剂 TBC 在此被碱液脱除 碱洗温度 控制 V0302A 的入口为 30 2 由 TRC0301 控制调节 E0301 WHR WCS 的流量 BD 和碱液在 V0302A 中分层分离 BD 中的 TBC 转入 V0302A 下部的碱液中 V0302A 中上部的 BD 进入 V0302B 中 进一步分离掉碱液 再由上 部流入 BD 进料换热器 E0303 换热以后 流入 BD 缓冲罐 V0303 E0303 的 出口温度由 TRC0304 控制 调节 WHR WCS 流量 使温度稳定在 30 2 V0303 的液位 由 LICA0302 控制和调节 V0302A 中的碱液以循环碱液输送泵 P0302 连续经 E0302 循环 循环碱液的瞬时流量 由 P0302 出口管线上的 FR0302 记录 改变碱液的循环量就改变了 TBC 的脱除效果 E0302 碱液的出口温度由 TIC0303 控 化工与材料工程学院毕业设计 11 制 调节 WHR WCS 的流量 使温度稳定在 30 2 由于碱液在循环中与 TBC 反 应而消耗 因此要定期更换 废碱液装桶或放入地沟 排放使以 600 送入的母液中 和 新鲜碱在氢氧化钠配制槽 V0301 中配制 配制合格后的碱液 有 P0301 送入 V0302A 中 2 苯乙烯 ST 苯乙烯 以下简称 ST 来自单体贮存与配制单元 经管线进入 ST 换热器 E0306 后 进入 ST 缓冲罐 V0304 V0304 的液位 由 LICA0303 控制和调节 E0306 ST 的出口温度 由 TRC0323 检测 调节 WHR WCS 流量 使其稳定在 24 2 3 乳化剂 EM 来自化学品配制单元的乳化剂 以下简称 EM 溶液在线混合系统 由于皂型 不同 分别经不同的管线进入 EM 缓冲槽 V0306 V0306 温度由 TIC0307 控制 调节加热蒸汽流量 使其稳定在 18 2 V0306 的进料运作 由 LRS0304 的连锁 接点 LS0323 控制 调节 V0306 的液位 4 活化剂 ACT 来自化学品配制岗位的活化剂 以下简称 ACT 进入 ACT 缓冲槽 V0307 中 V0307 的进料运作 由 LRS0305 的连锁接点 LS0215 控制 V0307 的温度为常 温 5 调节剂 MOD 来自调化剂 以下简称 MOD 配制罐的 MOD 由 MOD 输送泵 P0109 送入 MOD 缓冲罐 V0305 中 V0305 的进料运作 由 LIS0307 的连锁接点 LS0324 控 制 P0109 泵和 V0305 进口调节阀的开闭 V0305 的温度有 TIC0327 控制 调节 WHR 的流量 使其稳定在 15 2 6 氧化剂 OXI 来自氧化剂 以下简称 OXI 配制罐的 OXI 由 OXI 输送泵 P0108 送入 OXI 缓冲罐 V0309 中 V0309 的进料运作 由 LIS0308 的连锁接点 LS0325 控制 P0108 泵的开停和 V0309 进口调节阀的开闭 V0309 的温度由 TIC0328 控制 调节 WHR 的流量 使其稳定在 15 2 7 终止剂溶液 S S 化工与材料工程学院毕业设计 12 来自化学品配制单元的终止剂 以下简称 S S 溶液 由 S S 输送泵 P0210 经管线进入 S S 缓冲罐 V0308 中 V0308 的进料运作由 L RS0306 的连锁接点 LS0218 控制 P0210 泵和 V0308 入口调节阀的开闭 V0308 的温度为常温 3 4 2 2 聚合 聚合进料为多股料流在线混合方式 其控制为多组分混合流量控制系统 主 站追踪系统 其流量检测器为椭圆流量计 氧化剂 调节剂 BD SSSST 为质量流 量计 由主站 成分比率设定器 流量检测单元 显示报警单元 与调节阀或无级 调速电机组成其流量控制回路 为确保控制精度 辅设了手动校正系统 聚合进料中的丁二烯 BD 苯乙烯 ST 乳化剂 EM 活化剂 ACT 调节剂 MOD 氧化剂 OXI 分别由聚合进料 BD 进料泵 P0303 ST 进料泵 P0304 EM 进料泵 P0306 ACT 进料泵 P0307 MOD 进料泵 P0305 OXI 进料泵 P0309 输送 首先 ST 与 MOD 混合后再与 BD 混合 然后 BD ST MOD 混合料液与 EM 相混合 混合后的料液在进入冷胶进料冷却器 E0304 之前与 ACT 混合 进入 E0304 与液氨换热 出口温度控制为 13 17 然后 此混合料液流入冷胶进料冷却器 E0305 进一步与液氨换热 出口温度控制 为 8 12 最后 混合料液流入聚合釜 E0304 E0305 的温度以 TRC0310 TRC0311 为主控回路 同 V0317 V0318 氨蒸发压力调节系统 PIC0304 或 PIC0305 构成串级 调节液氨蒸发压力 实现对 E0304 E0305 出口料液温度的 稳定控制 由 P0309 泵把 OXI 直接送到聚合首釜 所有的物料进入第一聚合釜后 聚合反应就开始了 为获得高质量的均匀产品 在搅拌条件下 由液氨在聚合釜氨冷管内蒸发 把聚合反应热带走 因此 每个聚 合釜温度根据生产的品种不同 控制在规定值是十分重要的 SBR 品种不同 所需 聚合釜温度亦不同 其控制方法一样 都是以 TRC0312 0319 控制聚合釜内温度 调节氨冷管中的液氨液位 聚合釜系统的氨蒸发设计规定为 240 260kPa 7 3 聚合反应的时间 设计取 8 5 1 5 小时 当转化率和门尼黏度等主要控制指标 达到规定值时 由终止剂泵 P0308 送来的 S S 溶液 从选定的 S S 加料点加入到 胶乳中 从而终止聚合反应 S S 加料点可能是末釜出口 也可能是置换塔 T0301 0303 的某一个出口 最终胶乳由系统压力送入单体回收岗位 400 或 胶乳缓冲罐 V0303 中 化工与材料工程学院毕业设计 13 聚合系统设有两个压力控制点 PRS0303 检测进料集管的压力 设在 E0304 进 口 500 kPa 自动报警 600 kPa 时 系统自动停车 PRCA0308 检测置换塔 T0303 出口的系统备压 设定值为 200 kPa 450 kPa 发出报警 胶乳缓冲罐 V0330 的压力由 PRC0309 控制 其设定值为 100 kPa 超出 100 kPa 后 排入 400 V0330 中的胶乳 由胶乳输送泵 P0310 连续送入 400 单体回收岗位 V0330 由 LIA0321 LIA0322 指示其液位变化 聚合所用 S S 在停车或紧急状态情况下 由停车 S S 输送泵 事故 S S 输送泵 送入终止点 3 5 原料产品规格及公用工程条件 3 5 1 原料的技术条件 原料的技术条件如表 1 3 1 表 1 3 10 所示 表 1 3 1 丁二烯 净化前 丁二烯纯度93 7 97 3 阻聚剂 TBC 含量 25ppm 表 1 3 2 丁二烯 净化后 丁二烯纯度93 7 97 3 阻聚剂 TBC 含量 10ppm 表 1 3 3 苯乙烯 ST ST 纯度93 7 97 3 阻聚剂 TBC 含量5 15ppm 表 1 3 4 乳化剂 混合皂 TSC2 98 0 14 PH11 1 0 3 化工与材料工程学院毕业设计 14 SHS0 013 0 005 目检澄清 表 1 3 5 乳化剂 单一皂 同表 1 3 4 表 1 3 6 活化剂 ACT PH10 0 5 TSC0 59 0 07 FES 含量阳性 EDTA 含量阳性 目检澄清 还原力 15 表 1 3 7 调节剂 MOD 外观透明油状液体 硫醇中硫含量 15 6 比重 15 5 4 0 855 0 870 分子量196 204 折光指数 25 1 456 1 466 沸程 0 66KPa 绝压 60 105 Cu 和 Mn 的含量 5ppm 在 ST 溶解度全溶 表 1 3 8 氧化剂 OXI 外观半透明或透明 颜色无色或淡黄色 物理状态流体 活化氧4 65 5 12 纯度50 0 55 0 化工与材料工程学院毕业设计 15 PMH 萃取液PH 4 05 折光指数 20 1 460 1 470 Cu 和 Mn 的含量 ppm 表 1 3 9 终止剂 S S TSC 2 60 3 06 表 1 3 10 碱液 NaOH 外观澄清 无色液体 夹杂物无 纯度19 0 21 0 Na2CO3 1 00 金属氧化物 0 05 氯化钠 1 0 Cu 和 Mn 的含量 5ppm 3 5 2 公用工程条件 公用工程条件如表 1 3 11 至表 1 3 15 所示 表 1 3 11 氨 名称来源压力温度 液氨835 冷冻站900 100KPa 20 5 气氨835 冷冻站260 100KPa 5 表 1 3 12 水 名称来源压力温度 生产新鲜水2a 化工与材料工程学院毕业设计 16 循环冷却上水7 0 45KPa 31 循环冷却下水8 0 25KPa 41 软水化学品配置单元 表 1 3 13 气 名称来源压力温度 低压蒸汽单体回收单元350 50KPa147 157 采暖蒸汽水气车间250 50KPa147 157 表 1 3 14 蒸汽 名称来源压力杂质露点其他 压缩空气空压站490 50KPa 仪表空气空压站490 50KPa无尘无油 40 氨气102 厂400 50KPa 40 纯度 99 9 表 1 3 15 电 名称来源参数 动力电2 变电所交流 380V 照明电2 变电所交流 220V 保安电源2 变电所直流 220V 仪表电源2 变电所交流 100V 计算机电源2 变电所交流 120V 3 6 工艺过程主要控制指标 3 6 1 丁二烯 BD 净化 丁二烯的净化指标如表 1 3 16 所示 化工与材料工程学院毕业设计 17 表 1 3 16 丁二烯 BD 净化 项目指标 V0303BD 中 TBC 10ppm V0303 中氧含量 0 3 v v 碱液浓度7 0 30 0 BD 碱液 重量 1 1 5 碱洗温度 30 2 3 6 2 聚合 3 6 2 1 集合进料流量控制精度 丁二烯 苯乙烯为 0 5 级 其他为 1 0 级 3 6 2 2 进料流量校正时间间隔 进料流量校正时间间隔如表 1 3 17 所示 表 1 3 17 进料流量校正时间间隔 丁二烯4hr 苯乙烯4hr 乳化剂4hr 活化剂4hr 终止剂4hr 调节剂4hr 氧化剂4hr 3 6 2 3 聚合温度 聚合温度如表 1 3 18 所示 表 1 3 18 聚合温度 SBR15 00 SBR1502SBR1712SBR1778SBR1503SBR1706 5 E0304 出口15 215 215 215 215 215 2 E0305 出口10 210 210 210 210 210 2 化工与材料工程学院毕业设计 18 首釜7 19 17 17 19 17 1 末釜3 5 8 5 3 5 8 53 5 8 53 5 8 53 5 8 53 5 8 5 3 6 2 4 聚合压力 聚合压力如表 1 3 19 所示 表 1 3 19 聚合压力 PRS0303500KPa 报警 600KPa 停车 PRCA0308设定值 200KPa 300KPa PRC0309450KPa 设定值 3 6 2 5 转化率 转化率为 62 2 3 6 2 6 门尼粘度 门尼粘度如表 1 3 20 所示 表 1 3 20 门尼粘度 品种最终胶乳脱气胶乳 SBR150051 3 ML 51 3 ML SBR150250 3 ML 50 3 ML SBR1712106 3 ML 106 3 ML SBR177875 3 ML 75 3 ML SBR1706 548 3 ML 48 3 ML SBR150351 3 ML 51 3 ML 3 6 2 7 反应停留时间 反应停留时间为 8 5 1 5hr 3 6 2 8 结合苯乙烯的量 结合苯乙烯的量如表 1 3 21 所示 表 1 3 21 结合 ST 品种最终胶乳脱气胶乳 化工与材料工程学院毕业设计 19 SBR150023 0 0 5 23 0 0 5 SBR150223 0 0 5 23 0 0 5 SBR171223 0 0 5 23 0 0 5 SBR177823 0 0 5 23 0 0 5 SBR150323 0 0 5 23 0 0 5 SBR1706 523 0 0 5 23 0 0 5 3 7 工艺参数一览表 工艺参数一览表如表 1 3 22 所示 表 1 3 22 工艺参数一览表 序 号 操作控制项目正常工艺条件仪表位号备注 1丁二烯加热器 E0301 温度 30 2 TBR0301 压力 550KPaPI0302 2碱液加热器 E0302 温度 30 2 TIC0303 3丁二烯冷却器 E0302 温度 30 2 TBR0304 压力 550KPaPI0321 4苯乙烯加热冷却器 E0306 温度 24 2 TBR0323 压力200KPa 500KPaPI0388 5碱分离器 V0302 化工与材料工程学院毕业设计 20 温度 30 2 TRC0301 压力350 50KPaPIA0301 6丁二烯缓冲槽 V0303 温度 30 2 TR0305 压力350 50KPaPR0302 TBR 10ppm 气相氧含量 3 v v 7苯乙烯缓冲槽 温度 24 2 TR0306 8调节剂缓冲槽 V0305 15 2 TIC0327 乳化剂缓冲槽 V0306 18 2 TIC0307 活化剂缓冲槽 V0307 常温 终止剂缓冲槽 V0308 常温 氧化剂缓冲槽 V0309 15 2 TIC0328 9进料冷却器 E0304 温度 15 2 TRC0310 压力500KPa 报警 600KPa 停车 TRC0303 10进料冷却器 E0305 温度 10 2 TRC0311 化工与材料工程学院毕业设计 21 压力200KPa 300KPaPI0329 11聚合釜 R0301 0309 首釜 SBR1507 1 TRC0312 温度 SBR1500 9 1 TRC0313 0319 压力设定可 0 2 0 3 KPa 450KPa 报警 TRC0308 转化率62 2 门尼SBR1500 51 3 人工 结合苯乙烯含量SBR1500 23 0 0 5 分析 氨列管 人工 温度 7 13 分析 压力250 10KPa 12置换塔 C 301 305 TG347 362 363 温度5 15 349 350A B 压力250KPa 300KPaPRCA308A B 13胶乳缓冲槽 V 330 TR321A B 温度5 15 TR326A B 压力250KPa 300KPaTRC309A B 3 8 设备一览表 3 8 1 反应器 反应器型号规格及主要参数如表 1 3 23 所示 表 1 3 23 反应器 序 号 工艺 位号 设备 名称 台 数 型号规格及主要参数物料 材质 压 力 KP a 温度 化工与材料工程学院毕业设计 22 1R030 1 R030 9 反应 器 9立式带支腿有搅拌机 2400 H1800 8m3 1 冷却列管管数目为 300 2 搅拌器为圆盘平直叶涡轮式 分三 层 每层 4 个搅拌叶 72 3KW 138 6r min 齿轮减速剂 下轴泵为 LIGUM VIJUE 碳 钢 300 500 5 7 3 8 2 塔 塔体规格如表 1 3 24 所示 表 1 3 24 塔 序 号 工艺 位号 设备 名称 台 数 塔体规格材 质 型 式 材 质 塔 内 Kg m2 物 料 重 量 1T0301 0302 置换 器 2立式带支腿 空塔 1200 800 H 2200mm A3 RR 空 塔 98 785 200 40 0 55 3 5 16 胶 乳 214 0 3 8 3 换热器 换热器型号规格及主要参数如表 1 3 25 所示 表 1 3 25 换热器 序 号 工艺 位号 设备 名称 台 数 型式 传热面积 壳程 物料 材质 规格管程 物料 材质 设计 条件 壳程 KPa 管程 重量 Kg 台 化工与材料工程学院毕业设计 23 KPa 1E0301丁二 烯加 热或 冷却 器 1BEM 固 定管板整 体端盖式 20 4 WH S STP G 38 S 12 5 000 BD 35 SC 490 80 735 801200 2E0302碱加 热器 1BEM 固 定管板整 体端盖式 58 4 WC S SS4 1 400 5000 SOD A SGP T34 8 490 80 735 801200 3E0303丁二 烯加 热或 冷却 器 1BEM 固 定管板整 体端盖式 35 3 WC S STP G 38 S 12 5 000 BD SLB 35 SC 490 80 735 801200 4E0304冷橡 胶进 料冷 却器 1BEUU 型 管整体端 盖式 311 反应 液 SS4 1 1000 500 0 液氨 STB 35 SC 490 55 1589 55900 5E0305冷橡 胶进 料冷 却器 1BEUU 型 管整体端 盖式 311 反应 液 SS4 1 1000 500 0 液氨 STB 35 SC 490 55 1589 55900 6E0306苯乙 烯加 热或 冷却 1套管式 3 66 ST STP G 38 S 3000 4 组 WH S STB 35 585 80 490 80600 化工与材料工程学院毕业设计 24 器SC 3 8 4 容器 容器规格及主要参数如表 1 3 26 所示 表 1 3 26 容器 序 号 工艺位 号 设备名称台数型式 容量 m3 物料 材质 主要 规格 设计条件 压力 温度 重量 1V0301新鲜氢氧 化钠配置 槽 1立式带支 腿 0 7 NaO HA3 900 H10 00 常压 55240 2V0302氢氧化钠 滗析器 2卧式 30NaO H SS4 1 2200 LT3 00 98 735 55 8000 8830 3V0303丁二烯缓 冲槽 1立式裙座 32 BD A3 3000 H34 00 98 735 55 8160 4V0304苯乙烯缓 冲槽 1立式带支 腿 17 ST A3F 2600 H30 00 常压 552970 5V0305调节剂缓 冲槽 1立式带支 腿 0 9 TDD M A3 1000 1000 体常压管 5 490 55 6V0306乳化剂缓 冲槽 2锥顶平底 87 MIX A3 4500 H55 00 常压 55 157 4510 7V0307活化剂缓 冲槽 1平顶平底 18 活化 剂溶 2800 H29 常压 551980 化工与材料工程学院毕业设计 25 液 A3 50 8V0308终止剂缓 冲槽 1平顶平底 11 S S A3 200 H29 00 常压 551260 9V0309氧化剂缓 冲槽 1立式带支 腿 0 9 PM H A3 1000 H10 00 体常压 55 管 490 157 295 10V0310丁二烯校 准槽 1立式带支 槽 0 59 BD SS4 1 650 H14 50 98 588 55 280 11V0311苯乙烯校 准槽 1立式带支 槽 0 15 ST A3 400 H11 25 常压 5585 12V0312A B 调节剂校 准槽 3立式 0 5LTDD M 派力 克斯 玻璃 40 H200 常压 5585 13V0313乳化剂校 准槽 2立式带支 腿 0 72 MIX A3 700 H17 25 常压 55240 14V0314活化剂校 准槽 1立式带支 腿 0 62 活化 剂溶 液 273 H11 50 常压 5595 化工与材料工程学院毕业设计 26 10 15V0315终止剂校 准槽 1立式带支 腿 0 04 S S 100 219 H11 50 常压 5565 16V0316氧化剂校 准槽 3立式 0 5PM H 派力 克斯 玻璃 40 H200 常压 55 17V0317冷胶进料 冷却器 氨 蓄力器 2立式带支 腿 3 NH3 SM4 1B 1200 H22 00 98 1569 1 16 5 55 1850 18V0318冷胶进料 冷却器 2 氨蓄力器 2立式带支 腿 3 SM4 1B 1200 H22 00 98 1569 1 16 5 55 1850 19V0319氨闪蒸槽2立式带支 腿 0 4 NH3 SM4 1B 600 H12 50 体 1 16 5 380 管 98 549 55 157 20V0320公用压缩 机入口分 离器 1立式带支 腿 0 4 NH3 SM4 1B 600 H12 50 98 1569 5 55 370 21V03211 8 反 应器氨雾 捕集器 16立式带支 腿 0 7 NH3 SM4 1B 700 H16 50 98 1569 55 1 16 450 22V0330胶乳缓冲 槽 4立式带支 腿 60 LAT EX 3600 H48 常压 801520 0 化工与材料工程学院毕业设计 27 SM4 1B 00 23V0331热水循环 罐 1立式带支 腿 1 5 WT H A3 1250 H11 50 常压 80480 24V0332泡沫捕集 器 1立式带支 腿 40 SS4 1 3300 H33 50 体 1 6 100 98 588 157 管 98 559 9300 3 8 5 泵 泵型号规格及主要参数如表 1 3 27 所示 表 1 3 27 泵 序 号 工艺位 号 设备名 称 台 数 型号规格物 料