溶液丁苯橡胶聚合工艺设计
丁苯橡胶聚合工艺
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。
丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺
本科毕业设计说明书丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺THE PRODUCTION TECHNOLOGY OF THE EMULSION POLYMERIZATION OF SBR学院（部）：材料科学与工程学院专业班级：高分子材料与工程2xxx级x班学生姓名：某某某指导教师：xxx助教2xxx 年x 月x 日丁苯橡胶乳液聚合的生产工艺摘要本设计为年产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现状、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法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”治理作了相关说明，对整个装置进行了简单的技术经济评价。
绘制了相应的设计图纸，设计图纸包括工艺流程图、主要设备图的装配图。
关键词：聚丁苯橡胶,低温乳液聚合工艺,单体,生产工艺THE PRODUCTION TECHNOLOGY OF THE EMULSIONPOLYMERIZATION OF SBRABSTRACTThe design for an annual output of 50,000 tons of SBR process design, the design documents from design specification and design drawings composed of two parts. 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 a comparison, final determined to low-temperature emulsion polymerization as a polymerization technology production methods. In the design process, in accordance with the requirements of the mission design, a more detailed material balance and energy balance, the equipment was calculated and the selection process, while the production of SBR in the process of attention to safety issues and "Three wastes" governance made note of the entire device to a simple technical and economic evaluation. Drawing the corresponding design drawings, design drawings, including process maps, plants of major equipment assembly, equipment layout plants.KEYWORDS: suspension polymerization, monomer, productive technology目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1丁苯橡胶的发展史 (1)1.2丁苯橡胶的简介 (2)1.2.1 名称及其结构 (2)1.2.2丁苯橡胶的性能 (3)1.2.3丁苯橡胶的用途 (3)1.2.4单体介绍 (4)2丁苯橡胶聚合生产方法的选择及工艺流程简述 (5)2.1丁苯橡胶生产方法的选择 (5)2.1.1 两种不同聚合方法生产的橡胶的比较 (5)2.2.2工艺方案选择依据 (5)2.2.3乳液聚合的特点 (6)2.2.4 丁苯橡胶的工艺原理 (6)2.2丁苯橡胶生产工艺流程简述 (7)2.2.1 丁苯橡胶的生产工艺流程图 (7)2.2.2原料准备过程 (8)2.2.3聚合聚合过程 (8)2.2.4分离过程 (8)3. 物料衡算 (10)3.1 原料单体系统 (10)3.2助剂系统 (11)3.3 反应后各组分系统 (13)4.反应釜的物料衡算和热量衡算 (14)4.1各反应釜的物料衡算 (14)4.2热量衡算 (15)4.2.1搅拌釜功率的计算 (15)4.2.2热量恒算 (17)5.设备计算及选型 (19)5.1聚合釜计算 (19)5.1.1釜体的基础计算 (19)5.1.2搅拌器的确定 (21)5.1.3内置冷却管的计算 (23)5.1.4开口直径的确定 (24)5.1.5终止釜的设计 (25)5.2贮罐确定 (25)5.3汽提塔 (27)6 厂址选择及车间布置 (29)6.1 厂址选择的依据及原则 (29)6.2 车间布置要考虑的问题 (29)6.3 厂房布置 (30)6.4设备布置的安全距离 (30)6.5 车间内辅助室和生活室布置 (30)7 安全防火设计 (31)7.1 综合安全防护 (31)7.1.1 防火防爆 (31)7.2 防毒 (33)7.3 安全防护: (33)8 车间照明及采暖措施 (34)9 三废处理 (35)总结 (36)参考文献 (37)致谢 (38)1绪论1.1丁苯橡胶的发展史一．国外发展史1912年，得过Bayer公司发表了丁二烯乳液聚合制取聚丁二烯橡胶的第一篇专利，20世纪20年代，该国为改进乳聚丁二烯的性能，选用苯乙烯为第二单体，制的了乳聚丁苯橡胶，并将其命名为Buua-S。
丁苯橡胶的配合及加工工艺
丁苯橡胶的配合及加工工艺肖标（安徽工业大学，安徽马鞍山 243002）摘要：丁苯橡胶(SBR)是以丁二烯和苯乙烯为单体合成的共聚物,是目前世界上产量最高,消费量最大的通用合成橡胶(SR)品种[1]。
它采用自由基引发的乳液聚合或阴离子溶液聚合工艺而得到的,工业上多采用乳液聚合法。
本文将介绍丁苯橡胶的结构与种类、性能、应用、配合、加工工艺、研究进展以及未来展望等，对其生产工艺以及工艺条件控制进行深刻的探讨，最后对其国内外的供需现状和发展前景作出简单探讨。
关键词：丁苯橡胶、性能、乳液聚合、生产工艺、工艺条件控制第一章绪论1.1 丁苯橡胶的结构与种类1.1.1丁苯橡胶的结构聚合反应：CH2=CH-CH=CH2+C6H5-CH=CH2——→-[CH2-CH=CH-CH2]x-[CH(C6H5)-CH2]-y典型丁苯橡胶的结构特征1)大分子宏观结构包括单体比例、平均相对分子质量及分布、分子结构的线性或非线性，凝胶含量等。
2)微观结构主要包括丁二烯链段中顺式—1，4、反式—1，4和1，2—结构(乙烯基)的比例[2]，苯乙烯、丁二烯单元的分布等。
3)无定形聚合物因掺杂有苯乙烯链节，所以丁苯橡胶的主体结构不规整，不易结晶。
4)丁二烯的微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大在丁苯橡胶硫化时，丁二烯链节中顺式—1，4和反式—1，4两种结构会发生异构而相互转化，最后可达到一个平衡态。
又在低温丁苯和高温丁苯中1．2—丁二烯链节[1]的含量相差不太大．所以丁二烯微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大。
5)苯乙烯含量与玻璃化转变温度丁苯橡胶的玻璃化温度取决于苯乙烯均聚物的含量。
乙烯基的含量越低，玻璃化温度越低。
可以按需要的比例从100%的丁二烯(顺式、反式的玻璃化温度都是-100℃)调够到100%的聚苯乙烯(玻璃化温度为90℃)。
玻璃化温度对硫化橡胶的性质起重要作用，大部分乳液聚合丁苯橡胶含苯乙烯为23.5%，这种含量的丁苯橡胶具有较好的综合物理机械性能。
年产10万吨丁苯橡胶聚合工段工艺设计 开题报告
题 目
年产10万吨丁苯橡胶聚合工段工艺设计
学 院
化学与材料工程
专 业
高分子材料与工程
班 级
学 号
学生姓名
指导教师
开题日期
2015-4-10
《年产10万吨丁苯橡胶聚合工段工艺设计》开题报告
一、选题的背景与意义：
（一）课题研究来源
丁苯橡胶（SBR) ，又称聚苯乙烯丁二烯共聚物，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，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品种之一。SBR一般有溶液自由基共聚或乳液自由基共聚合成。溶液聚合实际生产中应用较少，世界上SBR生产能力中约87%使用乳液聚合。乳液聚合中又分为高温乳液聚合和低温乳液聚合，高温乳液聚合所得丁苯橡胶性能较差，低温乳液聚合所得的SBR有较高的耐磨性和很高的抗张强度并且具有良好的加工性能，此次设计采用低温乳液聚合法制备SBR。
阶段检查
15天
丁苯橡胶与天然橡胶性能对比
阶段检查
7天
改性丁苯橡胶聚合工艺，探索新的聚合方法
阶段检查
1天
综合文献综述及各部分研究报告，完成毕业论文
1天
进行小组预答辩及论文修改
1天
毕业答辩，成绩上报
论文提交
能够通过本课题的探究讨论，确定生产丁苯橡胶的最佳制备方法，并对制备的丁苯橡胶进行性能检测，希望制备的丁苯橡胶为浅黄褐色弹性，并且所得丁苯橡胶的转化率和产率较高，并使其硬度，模量，弹性，抗老化性，耐磨损性，加工性能等各种性能良好，满足工业需求。
2）ESBR与天然橡胶对比
丁苯橡胶的介电性能要好，它的弹性，耐磨性，抗老化性都要超过天然橡胶，耐酸性，耐碱性与天然橡胶相似，但是大分子中含有苯环，滞后损失大，动态变形时发热量大，由制造的轮胎使用寿命短。
丁苯橡胶的生产工艺与技术路线
丁苯橡胶的生产工艺及前景展望摘要：丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯两种单体经共聚合反应而生成的弹性体共聚物。
按聚合工艺方法可分为乳聚丁苯橡胶(ESBR)和溶聚丁苯橡胶(SSBR)两大类。
从聚合机理来看，ESBR是自由基聚合，而SSBR是采用阴离子活性聚合。
ESBR的发展已过鼎盛时期，而SSBR 的发展目前正处于稳步上升阶段。
关键词：丁苯橡胶、低温乳液聚合、溶液聚合、生产工艺、前景展望正文：丁苯橡胶的分类：丁苯橡胶品种繁多，如按聚合方法、聚合温度、辅助单体含量及充填剂等的不同，丁苯橡胶简分为下列几类。
①按聚合方法和条件分类可以分为乳液聚丁苯橡胶和溶液聚丁苯橡胶；乳聚丁苯橡胶开发历史悠久, 生产和加工工艺成熟, 应用广泛, 其生产能力、产量和消耗量在丁苯橡胶中均占首位。
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。
乳液聚丁苯橡胶又可以分为高温乳液聚合丁苯橡胶和低温乳液聚合丁苯橡胶，后者应用较广，前者趋于淘汰。
在生产工艺上，乳液聚合丁苯橡胶更加成熟，因此本文主要介绍低温乳液聚合生产丁苯橡胶的生产工艺。
②按填料品种分类可以分为充炭黑丁苯橡胶、充油丁苯橡胶和充炭黑充油丁苯橡胶等。
③按苯乙烯含量分类丁苯橡胶—10、丁苯橡胶—30、丁苯橡胶—50等，其中数字为苯乙烯聚合时的含量（质量），最常用的是丁苯橡胶—30丁苯橡胶的结构：典型丁苯橡胶的结构特征如表一:表一典型丁苯橡胶的结构特征乳聚丁苯橡胶的性能与应用：丁苯橡胶外观是浅黄褐色的弹性体，分子量为15-20万，它的密度与玻璃化温度则随生胶中苯乙烯含量而改变。
丁苯生胶的节电性能，对氧及热的稳定性均比天然橡胶好。
但是它的粘结性不好，可塑性低，所以不宜加工。
若用硫磺硫化是，它的硫化速度比天然橡胶慢，故需加入较多的硫化促进剂。
丁苯橡胶硫化后的硫化中，若加有炭黑补强剂，其强度可大大增加。
丁苯橡胶课程设计带工艺流程图物料热量恒算分解
一、丁苯橡胶的概述丁苯橡胶是丁二烯与苯乙烯经共聚合得到的弹性体.英文缩写SBR.其中丁二烯可以顺式－1，4结构，反式－l，4结构和1,2结构存在于分子链中。
其结构式为：～CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2～|C6H 5按聚合方法分为乳液丁苯和溶液丁苯胶，填充改性后又分为充油、充炭黑、充树脂丁苯胶等。
丁苯胶中苯乙烯含量增加，密度与硬度增大，介电性改善，但耐油性、弹性、塑性和耐寒性降低。
耐磨性、耐老化性、耐水性和气密性优于天然橡胶,粘合性、弹性和形变发热量低于天然橡胶[1］。
丁苯橡胶综合性能优良，是合成橡胶的第一大品种，产量占合成橡胶的60％。
1.1 丁苯橡胶的用途丁苯橡胶在工业及民用产品（如工业传输带、汽车轮胎、儿童玩具等）生产中具有广泛用途.丁苯橡胶是橡胶工业的骨干产品，它是合成橡胶第一大品种，综合性能良好，价格低，在多数场合可代替天然橡胶使用。
苯橡胶主要用于轮胎工业，也用于胶管、胶带、胶鞋以及其它一些工业制品。
高苯乙烯丁苯橡胶适于制造高硬度、相对密度小的制品,如鞋底、硬质泡沫鞋底、硬质胶管、软质棒球、打字机用滚筒、滑冰轮、铺地材料、工业制品和微孔海绵制品等［2］。
由于丁苯橡胶本身具有较强的亲油疏水性，且具有直链与苯环的结构，也常用丁苯橡胶滤柱处理含油废水。
用丁苯橡胶改性沥青可明显改善沥青的高低温性能、弹性性能、内聚附着性能及混合料的稳定性能、抗老化性能。
在粘合剂工业和塑料改性也得到广泛的发展和应用。
1.2 丁苯橡胶的结构丁苯橡胶宏观结构包括:单体比例、平均相对分子质量及分布、分子结构的线性或非线性，凝胶含量等；微观结构主要包括：丁二烯链段中顺式-1,4、反式-1，4和1，2-结构(乙烯基）的比例,苯乙烯、丁二烯单元的分布等。
其中乙烯基含量对性能影响较大，含量越低，丁苯橡胶的玻璃化温度越低。
非充油乳液聚合丁苯橡胶的数均相对分子质量约为100000。
低于该值的丁苯橡胶在贮存时易发生冷流现象；高于该值的加工困难。
溶聚丁苯橡胶的生产工艺及技术进展
溶聚丁苯橡胶的生产工艺及技术进展丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯两种单体经共聚合反应而生成的弹性体共聚物。
按聚合工艺方法可分为乳聚丁苯橡胶(ESBR)和溶聚丁苯橡胶(SSBR)两大类。
从聚合机理来看，ESBR是自由基聚合，而SSBR是采用阴离子活性聚合。
ESBR的发展已过鼎盛时期，而SSBR的发展目前正处于稳步上升阶段。
2.1溶聚丁苯橡胶的生产工艺20世纪60年代中期，由于阴离子聚合技术的发展，溶聚丁苯橡胶（SSBR）开始问世。
它是采用阴离子型(丁基锂)催化剂，使丁二烯与苯乙烯进行溶液聚合的共聚物。
根据聚合条件和所用催化剂的不同，可以分为无规型和无规嵌段型两种。
采用阴离子间歇聚合技术的溶液丁苯橡胶装置操作灵活，同一套装置通过切换操作，可以生产性能各异、多种牌号的橡胶产品，如用于轮胎等的丁苯橡胶（SSBR）和用于塑料改性的低顺式橡胶（LCBR)以及热塑性弹性体（SBS）等。
目前，大多数SSBR 装置采用Phillips公司的间歇聚合技术。
现阶段，溶聚丁苯橡胶的代表性生产技术主要有：日本合成橡胶公司的锡偶联技术、荷兰壳牌化学公司的技术、日本瑞翁公司的末端化学改性技术、日本旭化成公司与德国拜耳公司的连续聚合技术等。
…当前溶聚丁苯生产技术主要有间歇聚合技术与连续聚合技术两大类，其各有优缺点。
相对来说，连续聚合技术具有物耗、能耗较低的优点，其投资也相对高一些；而间歇聚合技术在多功能化方面更具优势，可灵活的的根据市场情况来生产不同的产品，可最大程度的降低市场变化带来的风险。
溶聚丁苯橡胶生产工艺流程为：以丁二烯、苯乙烯为单体，环己烷与正己烷为溶剂，正丁基锂为引发剂，四氢呋喃为活化剂，四氯化锡为偶合剂，经阴离子聚合制得溶聚丁苯胶液，再经凝聚、后处理制得溶聚丁苯产品。
溶剂经回收后循环使用。
溶聚丁苯橡胶的聚合方法有添加无规剂法、调节单体加入速度法、恒定单体相对浓度法以及高温共聚法四种，工业生产通常采用添加无规剂和高温共聚两种方法。
丁苯橡胶装置聚合反应器工艺
每小时产量：
每小时消耗的烃含量：
丁二烯与苯乙烯的总量
F1 f1
方注r聚fr121f程：率、12r11组C、r2f—12瞬、2 f转1间ff1f化1单、f率r2体f22f，组—22—成丁丁，二二— 烯烯、 物FF起料苯11 始平乙mf组均烯110 M成的组m1(，1C1竞成Mm。C12 )Mf
合反应器工艺设计
表1 主要原料指标
原料
指标
丁二烯纯度
99.3%
苯乙烯纯度
99.6%
烃中苯乙烯含量
23.5%
混合苯乙烯纯度
94%
混合丁二烯纯度
表2 产品指标
产品
指标
气提胶乳中结合 苯乙烯含量
残留苯乙烯
最终胶乳
尾气中的丁二烯 含量
滗析器中的残留 苯乙烯
门尼粘度
伸长率
22.5~25.4%
废气 废NaOH
水 废水
废水
防填 老充 剂油
成品
图1 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程
典型配方
年产量：
X 万吨
烃含量:
92%
单体回收单元损率: 0.2%
丁二烯的竞聚率 r1=1.4，瞬间摩 尔分率 F1=0.84
年工作日： 7800小时
转化率:
60%
后处理单元损率: 0.6%
苯乙烯的竞聚率 r2=0.44
聚合配方 （质量百分含量，净含量/100份单体）
1. 乳化剂：松香酸钾皂 水
2. 电解质：磷酸
4.62 176.072 0.231
氢氧化钾 水 乙二胺四乙酸四钠盐 间次甲基二萘磺酸钠
0.396 2.06
0.03 0.13
3. 活化剂：硫酸亚铁 乙二胺四乙酸四钠盐 水
丁苯橡胶聚合工艺设计书说明书
化工与材料工程学院毕业设计年产3.5万吨丁苯橡胶装置工艺设计Annual production capacity of 35,000 tons polymerization styrene-butadiene rubber plant process design section学生学号08150107学生姓名冯红专业班级材化0801指导教师张钰工程师联合指导教师张钰讲师完成日期2011.12.12吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology化工与材料工程学院毕业设计摘要本设计为年产6.5万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化工与材料工程学院毕业设计化工与材料工程学院毕业设计第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6.5万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。
丁苯橡胶乳液聚合生产工艺
聚合时间的控制
总结词
聚合时间是丁苯橡胶乳液聚合生产工艺的关键参数之一，控制聚合时间可以调节 反应程度和产物性能。
详细描述
聚合时间的长短直接影响到反应程度和产物分子量。较短的聚合时间可能导致反 应不完全，而较长的聚合时间可能导致过度反应和分子量降低。因此，需要选择 适当的聚合时间，以获得最佳的产物性能。
乳液聚合得到的丁苯橡 胶乳液具有较好的稳定 性，可长期保存。
丁苯橡胶乳液聚合产品 可广泛应用于轮胎、鞋 材、输送带等橡胶制品 的制造。
与其他聚合方法相比， 乳液聚合具有较低的能 耗和污染排放，是环保 型的生产工艺。
03
丁苯橡胶乳液聚合生产工艺流程
配方设计
乳化剂选择
根据聚合反应需要，选择合适的乳化剂，如阴离子 型、非离子型或两性型乳化剂，以降低油水界面张 力，促进乳液稳定。
在建筑行业中，丁苯橡胶乳液 聚合生产工艺用于生产防水材 料、密封材料等，提高建筑物 的防水性能和耐久性。
农业领域
丁苯橡胶乳液聚合生产工艺在 农业领域的应用包括农用薄膜 、灌溉管道等，有助于提高农 作物的产量和品质。
丁苯橡胶乳液聚合生产工艺的展望
技术创新
随着科技的不断进步，丁苯橡胶乳液聚合生产工 艺将不断进行技术创新，提高生产效率和产品质 量。
05
丁苯橡胶乳液聚合生产工艺优化
聚合温度的控制
总结词
聚合温度是影响丁苯橡胶乳液聚合生产工艺的重要因素，控制聚合温度可以调节反应速率和产物性能 。
详细描述
在丁苯橡胶乳液聚合过程中，聚合温度的高低直接影响到反应速率和分子量。较高的温度可以加速反 应，但可能导致分子量降低；而较低的温度则减缓反应速率，但有助于提高分子量。因此，需要选择 适当的聚合温度，以获得最佳的产物性能。
丁苯橡胶乳液聚合生产工艺
一、概述
—— 丁-苯橡胶的生产工艺
丁苯橡胶（Styrene-Butadiene Rubber,简称SBR）是由丁
二烯与苯乙烯两种单体共聚而成的弹性体，结构式为:
CH2 CH
CH CH2 m
CH2 CH n
丁苯橡胶是最早工业化的合成橡胶之一，是一种综合性能较 好的通用型合成橡胶，约占整个合成橡胶产量的60％。
生大量泡沫，胶乳粒子可能凝聚成团粘附于反应器壁上。因此， 乳液聚合中也存在清釜壁问题。
➢ ⑵ 防止爆聚 ➢ 未反应的单体在残存的引发剂作用下受热迅速聚合生成爆聚
物种，并逐渐长大为爆聚物，其活性期很长，即使加热到260℃、 20h后再接触单体仍可以增长，并且伴有体积的增大，会堵塞管 道，是丁-苯橡胶生产中最棘手的问题。 ➢ 为了防止生成爆聚物，或者消灭生成的爆聚物种子，需要将 抑止爆聚物种生长的拟止剂NaNO2 、I2、HNO3等连续不断地加到 单体回收系统中。
冷法
72 28
0.16
105 0.025～0.04
4.62 0.06～0.12
0.01 0.04～0.10 0.01～0.025 0.24～0.45
0.10
0.02～0.04 0.02～0.05
0.02
3
丁-苯乳液聚合工艺条件
工艺条件
聚合温度/℃ 转化率×100 聚合时间/h
5 60 7~10
共聚物中苯乙烯单体单元的含量与单体转化率的关系
⒉ 低温丁-苯橡胶 氧化-还原引发体系，采用反应温度为5℃的低温乳液聚合， 此法生产的丁-苯橡胶软，称为软丁-苯或冷丁-苯，产品性能优于 热丁-苯。因此，低温聚合逐渐代替了高温聚合。 目前，我国丁-苯橡胶的生产全部采用冷法生产。 二、低温乳液聚合生产丁-苯橡胶的生产工艺 ㈠丁-苯乳液聚合典型配方及工艺条件
丁苯橡胶乳液聚合生产工艺课件
➢
为了防止生成爆聚物，或者消灭生成的爆聚物种子，需
要将 抑止爆聚物种生长的拟止剂 NaNO 2 、 I 2 、 HNO 3 地加到单体回收系统中。
2023/10/17
17
练习题
l 1、丁苯橡胶的生产温度为 5℃~7℃，应采用何种引发体系？ 写出所用引发体系的引发反应式。
l 2、在生产丁苯橡胶时，采用何种方法才能得到具有恒定组成 的共聚物(单体配比及转化率)？
4Fe+3 + 2CH2O ·NaHSO3 ·2H2O (吊白块)
8H 202 1 0/17+
4Fe+2 + 2HCOOH + Na2SO4 + H2SO
2023/10/17
6
保险粉 (连二亚硫酸钠二水合物Na2S2O4·2H2O)称为脱氧剂 ， 其能与水中的溶解氧反应，从而消除氧的阻聚作用。
Na2S2O4·2H2O + O2 + 2H2O
l 3、在生产丁苯橡胶时，当转化率达到60%时为聚合终点，大 量未反应单体如何脱除？
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10
人 ⑵ 聚合
人 聚合系统由~ 1S 聚合釜组成，串联操作。反应物料达到规 定的转化率时加终止剂。
人 聚合时间则由转化率或门尼粘度达到要求为准。
人
当达到规定的转化率(按生产不同牌号的产品而有区别)后
可加入终止剂终止聚合反应。
人 为此，在每个聚合釜后面装有小型的终止釜7(数个串联) 。
根据测定的转化率数值(或门尼粘度)在不同位置添加终止剂(二甲
长时间内保持Fe2+ 的存在，而又不生成Fe(OH)2沉淀。
丁苯橡胶工艺设计(毕业设计)
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，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存设计；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布设计的部分或全部内容。
作者签名：日期：目录摘要 (I)Abstract (II)第1章概述 (2)1.1丁苯橡胶的橡胶的发展历史 (2)1.2未来的发展前景 (3)1.3丁苯橡胶的分类 (4)1.4丁苯橡胶的结构、性能和用途 (5)1.4.1丁苯橡胶的结构 (5)1.4.2丁苯橡胶的性能 (5)1.4.3丁苯橡胶的用途 (6)1.5丁苯橡胶的生产技术 (6)1.5.1乳液聚合(ESBR) (6)1.5.2溶液聚合(SSBR) (7)第2章低温乳液聚合丁苯橡胶工艺设计 (9)2.1低温乳液聚合丁苯橡胶的条件 (9)2.1.1分散介质 (9)2.1.2单体纯度 (9)2.1.3聚合温度 (9)2.1.4转化率与聚合时间 (9)2.2丁苯橡胶生产工艺流程简介 (9)2.2.1原料准备过程 (9)2.2.2聚合过程 (10)2.2.3分离过程 (10)2.2.4后处理工段 (10)2.2.5工艺流程简图 (11)2.3工艺流程图 (12)3.1基础数据 (13)3.2聚合物料工段衡算 (14)3.2.1进料计算 (14)3.2.2出料计算 (16)第4章热量衡算 (17)4.1聚合热 (17)4.2冷却热 (17)4.3搅拌热 (18)4.4大气吸热 (18)4.5热量统计 (19)4.6所需氨的量的计算 (20)4.7 C p的计算 (20)第5章聚合釜的选型 (21)5.1聚合釜的长径比 (21)5.2搅拌器的计算 (22)5.3传热的计算 (23)5.4进出口管径 (25)5.5支座的选用 (25)5.6视镜和温度计接管的选用 (25)5.7人孔的选取 (26)5.8聚合釜 (27)第6章辅助设备的选型 (28)6.1管道直径的计算 (28)6.2泵的选型 (28)第7章安全生产及环境保护 (30)7.1环境保护 (30)7.2安全措施 (30)致谢 (33)参考文献 (34)10kt/a 丁苯橡胶合成厂工艺设计摘要：丁苯橡胶是丁二烯与苯乙烯的共聚物，由于其价格低廉，综合性能良好，成为现今应用的最为广泛的橡胶品种。
丁苯橡胶生产工艺设计
丁苯橡胶的生产工艺 (2011-10-03 23:05:53)转载▼标签：丁苯橡胶中顺苯乙烯丁二烯乳液聚合转化率橡胶教育1.1 丁苯橡胶的分类丁苯橡胶品种繁多，如按聚合方法、聚合温度、辅助单体含量及充填剂等的不同，丁苯橡胶简分为下列几类。
①按聚合方法和条件分类可以分为乳液聚丁苯橡胶和溶液聚丁苯橡胶；乳聚丁苯橡胶开发历史悠久, 生产和加工工艺成熟, 应用广泛, 其生产能力、产量和消耗量在丁苯橡胶中均占首位。
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。
乳液聚丁苯橡胶又可以分为高温乳液聚合丁苯橡胶和低温乳液聚合丁苯橡胶，后者应用较广，前者趋于淘汰。
在生产工艺上，乳液聚合丁苯橡胶更加成熟，因此本文主要介绍低温乳液聚合生产丁苯橡胶的生产工艺。
②按填料品种分类可以分为充炭黑丁苯橡胶、充油丁苯橡胶和充炭黑充油丁苯橡胶等。
③按苯乙烯含量分类丁苯橡胶—10、丁苯橡胶—30、丁苯橡胶—50等，其中数字为苯乙烯聚合时的含量（质量），最常用的是丁苯橡胶—301.2 丁苯橡胶的结构典型丁苯橡胶的结构特征如表一:表一典型丁苯橡胶的结构特征①大分子宏观结构包括单体比例、平均相对分子质量及分布、分子结构的线性或非线性，凝胶含量等。
②微观结构主要包括丁二烯链段中顺式—1，4、反式—1，4和1，2—结构(乙烯基)的比例，苯乙烯、丁二烯单元的分布等。
③无定形聚合物因掺杂有苯乙烯链节，所以丁苯橡胶的主体结构不规整，不易结晶。
④丁二烯的微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大在丁苯橡胶硫化时，丁二烯链节中顺式—1，4和反式—1，4两种结构会发生异构而相互转化，最后可达到一个平衡态。
又在低温丁苯和高温丁苯中1．2—丁二烯链节的含量相差不太大．所以丁二烯微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大。
⑤苯乙烯含量与玻璃化转变温度丁苯橡胶的玻璃化温度取决于苯乙烯均聚物的含量。
丁苯橡胶装置聚合反应器工艺设计
2.0%
0.06%
46~58 480%
表3 聚合配方 （质量百分含量，净含量/100份单体）
原料及辅助条件 叔十烷基硫醇
水 歧化松香酸钢 过氧化氢对孟烷
硫酸亚铁 雕白粉 EDTA 磷酸钠 聚合温度，℃ 转化率，% 聚合时间，h
配方 0.16 195 4.62 0.06-0.12 0.01 0.04-0.10 0.01-0.025 0.24-0.45 5-7℃ 60 7-10
每小时产量：
每小时消耗的烃含量：
丁二烯与苯乙烯的总量
方程组
F1
r1
r1 f12 f1 f 2 f12 2 f1 f r2
f22
f1 f2 1
F1
f10 (1 C) f1 C
m1
F1
m1
M1
M1 m2
M2
注：C—转化率，—丁二烯起始组成，r1、r2、f1、f2—丁二烯、 苯乙烯的竞聚率、瞬间单体组成，—物料平均组成。
平均
表4 密度 密度（kg/m3）
869 928 899
温度（oC） 9.7 5.5
X t/a丁苯橡胶装置聚合反应器工艺设计
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。
m H2C CH CH CH2 + n
CH CH2
CH CH2 n CH2 CH CH CH2 m
转化率: 60%
聚合体系以水为介质，以歧化松香酸甲皂和脂肪酸钠皂为乳化剂，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。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%。
溶液聚合丁苯橡胶的工艺流程
溶液聚合丁苯橡胶的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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溶液丁苯橡胶聚合工艺设计
根据生产丁苯橡胶时所用聚合反应的温度，助剂及单体配比等的不同，丁苯橡胶的 种类很多，主要者见表1-1。
表1－1丁苯橡胶种类
品名
特点
高温丁苯 低温丁苯
充油丁苯
在50度左右聚合
在5度左右聚合，弹性大强度大，耐磨耗性好加有含芳烃或环烷烃的石油馏分，易加工较耐寒，成本低
S-SBR(Duradene706)
100
炭黑
69 2
油
21 3
第4步: 相应调整其它配合剂用量因为E-SBR和S-SBR中苯乙烯和乙烯基质量分数也不尽相同,所以聚合物的比例可作一下调整。在E-SBR与BR共混体系中, 若用S-SBR代替E-SBR,这种调整是比较容易的,当然,配方设计者可以灵活地调整配方以达到胶料所需的最佳性能。利用聚合物的结构差异,可大量用S-SBR代替E-SBR。
溶液聚合是一种相对较新的工业化聚合过程,它促进了费尔斯通公司的发展,此种生产SBR方法的特点是单体在有机溶剂中而不是在水乳液中进行聚合,在聚合中 不使用乳化剂,因而橡胶烃的质量分数高达0.99,应用催化剂和改性剂可以生产出特
定结构的聚合物,苯乙烯质量分数、微观结构(顺式/反式/乙烯基)、相对分子质量、相对分子质量分布和支化度等都极易控制,能够制得多种不同的聚合物。溶液聚合反应进行得相当完全,这就省去了多余的回收过程,同时使产品质地更加均一。通常,溶液聚合的SBR产品与乳液聚合相比,乙烯基质量分布窄,支化度小。
充碳黑丁苯
加有碳黑，生胶混炼时的电力消耗少
充油-碳黑丁苯充树脂丁苯
加有碳黑和石油，兼有充油，充碳黑丁苯的特色
加有树脂，物理性能比一般丁苯好
丁苯橡胶外观是浅黄褐色的弹性体，微有苯乙烯那种气味。商品丁苯橡胶除含 生胶之外，还含有多种助剂之类的非胶成分。
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Duradene溶聚丁苯橡胶(S-SBR)是费尔斯通公司开发的,用以替代E-SBR。通常,由于S-SBR滚动阻力小,耐磨性好,在大部分轮胎应用中,S-SBR比E-SBR更具优势。然而,要获得最佳综合性能的材料,有必要首先了解这两种橡胶在配合及加工方面的
充碳黑丁苯
加有碳黑，生胶混炼时的电力消耗少
充油-碳黑丁苯充树脂丁苯
加有碳黑和石油，兼有充油，充碳黑丁苯的特色
加有树脂，物理性能比一般丁苯好
丁苯橡胶外观是浅黄褐色的弹性体，微有苯乙烯那种气味。商品丁苯橡胶除含 生胶之外，还含有多种助剂之类的非胶成分。
丁苯橡胶的介电性能较好，和其他通用橡胶一样，它在空气中长期受氧的作用 后，性能会逐渐变坏，特别是在高温和光线的照射下更是如此。〔1〕
基本生产技术：溶液丁苯橡胶的工业生产中，通常使用烷基锂，主要是丁基锂为引发剂，烷烃或环烷烃为溶剂，四氢呋喃为无规剂，醇类为终止剂。其基本技术路线有两种：1）Phillips法：该公司专利覆盖了连续聚合工艺和间歇聚合工艺，但以间歇工艺为主；2）Firestone法：其基本工艺与Phillips法相同，以连续聚合为主， 也可用间歇聚合工艺。这两种工艺所生产的聚合物微观结构为：顺式1，4－含量35％－50％，反式1，4－含量35％－55％，1，2－含量10％左右。Phillips公司 目前已经不生产溶液丁苯橡胶，但其技术仍被欧洲许多公司所采用，如Enichem和Petrochem公司等。其它技术都是在上述两种基本技术的基础上发展的。
溶液聚合是一种相对较新的工业化聚合过程,它促进了费尔斯通公司的发展,此种生产SBR方法的特点是单体在有机溶剂中而不是在水乳液中进行聚合,在聚合中 不使用乳化剂,因而橡胶烃的质量分数高达0.99,应用催化剂和改性剂可以生产出特
定结构的聚合物,苯乙烯质量分数、微观结构(顺式/反式/乙烯基)、相对分子质量、相对分子质量分布和支化度等都极易控制,能够制得多种不同的聚合物。溶液聚合反应进行得相当完全,这就省去了多余的回收过程,同时使产品质地更加均一。通常,溶液聚合的SBR产品与乳液聚合相比,乙烯基质量分布窄,支化度小。
Keywords:S-SBR,anionpolymerization,polymerizationmechanismintermittent polymerization,polymerizationkettle
致
附
A溶液丁苯橡胶生产工艺流程图B溶液丁苯橡胶聚合釜总图
第一章
1．1
溶液丁苯橡胶于60年代初由Firestone公司和Phillips公司率先实现工业化生产，最初的目的是因苯乙烯价格上升，想生产能达到乳液丁苯橡胶性能水平的低 苯乙烯含量的溶液丁苯橡胶。但很快就发现溶液丁苯橡胶具有比乳液丁苯橡胶更优 异的机械性能，因而引起广泛的重视。目前世界溶液丁苯橡胶总消费量大约占丁苯 橡胶总消费量的40％左右。
阴离子聚合反应历程包括链引发与链增长，根据需要，链终止可以避免。链引发和增长聚合引发种和单体发生反应时有二种情况：一是聚合引发剂和
单体分子之间有两个电子转移而生成一个键；二是单电子转移而不生成键，链引发 后即与单体继续作用而链增长。
由于阴离子聚合反应可以生成稳定的增长链．所以必须加入含有亲电基团的链终止剂，才可使之链终止。此时亲电基团结合于端基上，根据链终止剂的官能数 可分为单分子终止，双分子终止或引入第二种单体进行嵌段共聚。反应历程如下图 2.1。
1．2
本文包括文献和设计两部分，文献部分从理论上对溶液丁苯橡胶进行阐述，具体讲为对溶液丁苯橡胶的发展史，聚合机理，各种配方，聚合过程，流程生产工艺，种类与性能，结构及应用等方面进行了阐述。
而设计部分则针对物料，设备，热量衡算来进行，通过根据额定年产量，反应时间，进料温度的计算，选取适当的聚合温度，完成聚合反应器和搅拌桨的设计计
丁苯橡胶的粘结性不好，在用它制造多层制品如轮胎，帘布，运输带，胶管等时成型过程中的贴合就有些困难。
制品在多次变形时（如轮胎行驶过程中）的发热量大，相对地将缩短使用寿命。 此外，它的弹性也较差。
丁苯橡胶的硫化速度较慢，因此，硫化促进剂的用量要大些。丁苯橡胶的组成 结构与天然橡胶不同。天然橡胶不同。天然橡胶主要是由有规则的聚异戊二稀（顺 式-1.4）链组成，而丁苯橡胶则是丁二稀与苯乙烯的不规整共聚物。
算，并计算出换热面积及电机的功率，设计出一个较完整的流程，进行一万五千吨 溶液丁苯橡胶的设计生产。设计目的是，了解并掌握溶液丁苯橡胶的聚合机理，聚 合工艺，并对已有的工艺进行了改进，提高聚合效率。
第二章
2．1
2．1．1S-SBR聚合反应机理－阴离子聚合：
可以发生阴离子聚合的单体主要有两类：一是乙烯基或二烯烃单体．它们须带有可使负电荷稳定的吸电子取代基．二是环状单体如内酰胺、内酯、环氧杂烷、异氰酸酪等。阴离子聚合引发剂为碱、路易士碱等碱金属、金属碳基物、胺、磷化氢以及格氏试剂等。多数情况下，所加入的引发剂本身含有聚合的引发种(中心)；但 有些情况下实际聚合引发种和所加入的引发剂是不同的，是引发剂与溶剂的作用产 物，例如在二甲基亚矾溶剂中阴离子聚合通常在极性溶剂中进行。这种情况下，对应阳离子的影响可减少，有机碱特别适合。所以四氢映喃、乙二醇甲醚、等常用作阴离子聚合引发剂，
S-SBR(Duradene706)
100
炭黑
69 2
油
21 3
第4步: 相应调整其它配合剂用量因为E-SBR和S-SBR中苯乙烯和乙烯基质量分数也不尽相同,所以聚合物的比例可作一下调整。在E-SBR与BR共混体系中, 若用S-SBR代替E-SBR,这种调整是比较容易的,当然,配方设计者可以灵活地调整配方以达到胶料所需的最佳性能。利用聚合物的结构差异,可大量用S-SBR代替E-SBR。
差异。
配合方面：S-SBR混炼胶的粘度比E-SBR高,因此设计配方时考虑的方面之一是充分利用溶液聚合的聚合物具有橡胶烃质量分数较大的特点。增大炭黑和油的质 量分数可获得与E-SBR相同的炭黑/橡胶烃并用比。这样可在获得同等性能的条件 下降低混炼胶成本。按橡胶烃/炭黑(橡胶烃/油)相同比例原则将E-SBR混炼胶配方 折算到S-SBR混炼胶配方,举例如下:
图2.1阴离子聚合反应历程
2．1．2S-SBR的发展简史及与E-SBR的比较
发展历史：SBR的生产已有50年的历史。起初,乳液聚合是生产商品SBR的唯一方法。这种聚合过程是:单体在皂类、促进剂及其它改性剂的水溶液中进行聚 合。该聚合进行得不完全,剩余单体必须被提纯再利用。聚合物胶乳经凝固、烘干后形成SBR产品,乳聚丁苯橡胶(E-SBR)中橡胶烃的质量分数为0.93,其余是皂类和脂肪酸。
第1步:E-SBR配方
0
第2步:炭黑/聚合物与油/聚合物比例 炭黑/聚合物(100×0.93)/65=1.43油/聚合物(100×0.93)/20=4.65
第3步:按上述比例折算
炭黑(100×0 99)/1 43=69 2
油(100×099)/465=213
最早生产的溶液丁苯橡胶，其玻璃化温度低（Tg为－70℃左右），乙烯基结构 含量只有10％－13％，分子量分布窄且呈单峰分布，虽然其耐磨性和耐寒性比乳液丁苯橡胶好，但粘着性能与加工性能稍差。作为轮胎用胶没有表现出明显的优越 性。70年代中期，石油危机使汽车的节能成为突出的问题。汽车的耗能中很大一部分用于克服轮胎的滚动阻力，小汽车总能耗的20％用于克服轮胎的滚动阻力。而轮胎滚动阻力的将近40％产生于轮胎的胎面。虽然轮胎的滚动阻力可以通过改进轮胎结构设计和改变胶料配方等手段得到改善，但是降低轮胎滚动阻力最根本的 途径还是改善基础胶的性能，加之国外对轮胎在高速行驶下的安全和舒适性的要求 也越来越高。因此，开发既有低滚动阻力又有高抗湿滑性和耐磨性的新型胎面用合成橡胶成为国外合成橡胶生产者的研究开发重点。由于锂系催化剂制备的合成橡胶，特别是溶液丁苯橡胶生产灵活性大，聚合物结构与性能易调节，便于通过高分 子设计手段开发具有特殊性能的合成橡胶新品种，因而成为开发新型轮胎胎面用胶 的重点目标。
关键词：S-SBR，阴离子聚合，聚合工艺，间歇聚合，聚合釜
Abstract
Thedesignismainlytodesignthesolutionstyrene-butadienerubberpolymerizationprocess.It’spolymerizationmechanismisanionpolymerization.ThepurposeofthedesignistofurthercatchontheS-SBRpolymerizationtechnics,masterthemechanism,choiceproperformulation,leasetheusingpower,improvetheyield,andimproveit’sperformance.TheliteratureisincludingthedevelopmenthistoryoftheS-SBR,polymerizationmechanism,differentkindsofformulation,polymerizationprocess,flowedproducetechnics,categories,property,construction,andapplicationandsoon.Besides,inthedesignpart,includethepolymerizationprocess’smaterielbalance,quantityoftheheatbalance,andpolymerizationkettle’sbeaterdesigncalculation.Duringthewholecourse,withamountofcorrelativeliterature,aftercomparingwiththedifferentbeatersandpolymerizationkettle,improvethepastmechanismandimprovethepolymerizationefficiency.