材料化学专业课程设计任务书

材料化学专业课程设计任务书一、设计题目

丁苯橡胶聚合釜及其主要附属设备设计

二、工艺条件

1、年产量：9万吨

2、年工作日：7800小时

3、烃含量: 92%

4、转化率: 60%

5、单体回收单元损率: 0.2%

6、后处理单元损率: 0.6%

7、主要原料指标见表1

表1主要原料指标

原料指标丁二烯/苯乙烯72/28

混合苯乙烯纯度94%

混合丁二烯纯度93% 8、产品指标见下表2

表2产品指标

产品指标气提胶乳中结合苯

22.5~25.4%

乙烯含量

最终胶乳20.5~23.5%

9、聚合配方（质量百分含量，净含量/100份单体）：

表3 聚合配方

三、设计内容

1、确定丁苯橡胶聚合反应流程

2、聚合釜物料衡算和热量衡算

3、聚合釜计算和选型

4、泵或换热器等附属设备计算及选型

5、绘制一张带控制点的工艺管道及仪表流程图

四、设计结果汇总

五、参考文献

1 聚合原理

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%，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得到的弹性体。英文缩写SBR。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，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，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用.

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。其反应式

与产物结构式为：

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 工艺流程

（1）单体及化学品溶液接受

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FR301记录瞬时流量后，进入BD换热器（E-301）。

在E-301与WHS(WCS)换热后，流入混合器（A-301）。在A-301入口，BD与来自循环碱液加热器（E-302）的碱液混合，BD和碱液在A-301中充分混合后，流入碱滗析器（V-302-1），阻聚剂（TBC）在此被碱液脱除。碱洗温度，控制V-302-1的入口为30±2℃，由TRC301控制调节E-301 WHR(WCS)的流量。BD和碱液在V-302-1中分层分离，BD中的TBC转入V-302-1下部的碱液中。V-302-1中上部的BD进入V-302-2中，进一步分离掉碱液，再由上部流入BD进料换热器（E-303），换热以后，流入BD缓冲罐（V-303）。E-303的出口温度由TRC304控制，调节WHR(WCS)流量，使温度稳定在30±2℃。V-303的液位，由LICA302控制和调节。V-302-1中的碱液以循环碱液输送泵（P-302）连续经E-302循环。循环碱液的瞬时流量，由P-302出口管线上的FR-302记录，改变碱液的循环量就改变了TBC的脱除效果，E-302碱液的出口温度由TIC-303控制，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V-301中配制，配制合格后的碱液，有P-301送入V-302-1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（E-306）后，进入ST缓冲罐（V-304）。V-304的液位，由LICA303控制和调节。E-306 ST的出口温度，由TRC323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（V-306A , V-306B）。温度由TIC-307控制，调节加热蒸汽流量，使其稳定在18±2℃。V-306的进料运作，由LRS-304的连锁接点LS-323控制，调节V-306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（V-307）中。V-307的进料运作，由LRS-305的连锁接点LS-215控制。V-307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（P-109）送入MOD缓冲罐（V-305）中。V-305的进料运作，由LIS-307的连锁接点LS-324控

制P-109泵和V-305进口调节阀的开闭。V-305的温度有TIC-327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（P-108）送入OXI缓冲罐（V-309）中。V-309的进料运作，由LIS-308的连锁接点LS-325控制P-108泵的开停和V-309进口调节阀的开闭。V-309的温度由TIC-328控制，调节WHR的流量，使其稳定在15±2℃。

7．终止剂溶液（S.S）

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（P-210）经管线进入S.S缓冲罐（V-308）中。V-308的进料运作由L RS-306的连锁接点LS-218控制P-210泵和V-308入口调节阀的开闭。V-308的温度为常温。

（2）聚合

聚合进料是多股物料流在线混合方式。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BDST为质量流量计）。由主站、成分比率设定器、流量检测单元、