1、 年 月 日 工学学士学位毕业设计 课题名称： 年产 4 万吨丁苯橡胶生产工艺设计 2012 年 06 月 01 日河北工程大学毕业设计 摘 要 本设计是以丁二烯和苯乙烯为原料，年产 4 万吨丁苯橡胶 的工艺设计。通过比较目前丁苯橡胶的聚合生产方法，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 恒 算和能量 恒 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 。综合上述工艺计算和设计结果，绘制出了工艺流程图 、主要设备图以 及厂区 布置图。 关键词 : 丁苯橡胶 乳液聚合 工艺设计
2、 丁二烯 苯乙烯 河北工程大学毕业设计 Abstract The design is based on butadiene and styrene as raw materials, with an annual output of 40000tons of SBR process design. By comparing with the present SBR polymerization production method, we make a decision to treat emulsion polymerization at low temperature as polymeri
3、zation production method at last. In the design process, in accordance with the requirements of the mission design, a more detailed material balance and energy balance, equipment for the calculation and selection process, at the same time on styrene butadiene rubber production in the process of atte
4、ntion to safety issues and the “three wastes“ management should be made a note. Drawing the process flow diagram, the main equipment and plant layout according to the process design and calculation results,. Key words: SBR , Emulsion polymerization, Process design, butadiene, styrene monomer 河北工程大学毕
5、业设计 目录 摘 要 .I 第 1 篇 设计说明书 . 1 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 . 2 1.2 丁苯橡胶合成技术进展 . 4 1.2.1 乳聚丁苯橡胶的合成 技术进展 . 4 1.2.2 溶聚丁苯橡胶合成技术进展 . 5 1.2.3 我国丁苯橡胶新技术的开发 . 5 1.3 设计依据、指导思想 . 6 1.3.1 设计依据 . 6 1.3.2 指导思想 . 6 1.4 设计地区的自然条件 . 7 第 2 章 工艺论证 . 8 2.1 产品的结构与性能 . 8 2.1.1 名称及其结构 . 8
6、 2.1.2 丁苯橡胶的性能 . 8 2.1.3 丁苯橡胶的用途 . 9 2.2 工艺原理 . 9 2.3 生产方法论证 . 10 2.4 丁苯橡胶的生产方法 . 12 2.4.1 工艺方案选择依据 . 12 2.4.1.1 工艺流程方 面 . 12 2.4.1.2 反应速率 . 12 2.4.1.3 经济方面 . 13 2.4.1.4 乳液聚合 . 13 2.4.2 丁苯橡胶的工艺原理： . 13 河北工程大学毕业设计 2.4.2.1 聚合原理 .错误 !未定义书签。 2.4.2.2 链引发 .错误 !未定义书签。 2.4.2.3 链增长 .错误 !未定义书签。 2.4.2.4 链终止 .
7、14 2.4.3 丁苯橡胶生产工艺流程简述 . 14 2.4.4 丁苯橡胶的生产工艺流程 . 16 第 2 篇 设计计算说明书 . 17 第 1 章 基础数据 . 17 第 2 章 聚合工段物料 衡 算 . 19 2.1 进料计算 . 19 2.2 出料计算 . 21 第 3 章 聚合工段热量 衡 算 . 24 3.1 聚合热 . 24 3.2 冷却显热 . 24 3.3 搅拌热 . 25 3.4 大气吸热 . 25 3.5 所需氨的量 . 25 第 4 章 反应器的选择 . 27 4.1 反应釜的选型 . 27 4.2 罐体尺寸确定 . 28 4.2.1 筒体高径比 . 28 4.2.2 初
8、步计算筒体直径 . 28 4.2.3 聚合釜壁厚的计算 . 29 第 5 章 管道直径与贮罐的计算 . 30 5.1 管道与贮罐的计算 . 30 5.1.1 丁二烯苯乙烯进料管径的计算 . 30 5.1.2 贮罐体积的计算 . 30 第 6 章 泵的计算 . 31 6.1 泵 P304 的设计 . 31 6.1.1 条件依据 . 31 6.1.2 管内流体的流速 . 31 河北工程大学毕业设计 6.1.3 泵的选型 . 32 第 7 章 车间工艺布置及厂址选择 . 33 7.1 工艺布置设计 . 33 7.2 生产厂房的整体布置 . 33 7.3 厂址选择依据与原则 . 34 7.4 设备布置
9、安全距离 . 34 7.5 车间内辅助室和生活室布置 . 34 第 8 章 安全设计 . 36 8.1 防火防爆 . 36 8.2 防毒 . 37 8.3 中毒后应采取急救措施 . 37 8.4 安全生产要点 . 37 8.4.1 重点部位 . 38 8.4.2 安全要点 . 38 第 9 章 “三废 ”治理 . 40 9.1三废 治理的意义 . 40 9.2 废水处理 . 40 9.3 废气处理 . 41 9.4 废渣处理 . 41 参考文献 . 42 致 谢 . 44 河北工程大学毕业设计 前 言 丁苯橡胶（ SBR）是由丁二烯和苯乙烯经过乳液或溶液聚合制得的共聚物，丁苯橡胶再配以增塑剂、
10、稳定剂、高分子改性剂、填料、偶联剂和加工助剂，经过提炼、塑化、成型加工成各种材料。在现代工业生产和人类生活中起着举足轻重的作用，因此 SBR的生 产和技术的改进越来越受到现代人的关注！ 当前， SBR 生产面临着严重的挑战。比如：生态环境的保护，潜在替代品的市场竞争，资源的进一步优化配置，能量的合理充分利用，生产过程的优化和高效率化，生产和使用效率的提高，应用技术和市场开拓等，都在不同程度上影响着 SBR 的进一步发展，在上述问题上仍有大量工作要做，对生态环境安全的配套助剂，环境保护技术（包括 SBR 废弃物的回收，再利用和处理）等方面，更需要花大力气加以研究。 本设计是以丁二烯和苯乙烯单体为
11、原料，对年产能力为 4 万吨的 SBR 生产工艺的初步设计，收集有关的化工设计 资料作参考，按毕业设计大纲和设计任务书的要求进行设计。 本设计的内容是在简要介绍丁苯橡胶发展状况及其性质，用途，工艺方法选择的基础上，重点介绍了采用低温乳液聚合法生产 SBR 及其干燥的工艺过程，产量为年产 4万吨。设计的主要内容有： 1.产品及原材料说明； 2.生产方案的比较与选择； 3.物料衡算与热量衡算； 4.主要设备的计算与选型； 5.附属设备的设计及选型； 6. 整个的生产工艺流程； 7.安全防火防爆防毒设计 三废处理 ；设计图纸包括 1 张物料流程图； 1 张聚合釜设备图； 1 张厂区布置图。 本设计旨
12、在理论学习的基础上，结合生 产实践，熟悉工艺流程、生产方案的选择、设备的选型等，掌握工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备的计算、选型，对参考文献的查阅与学习等的方法。 由于设计者的理论知识有限，设计经验的缺乏，在设计的过程中难免会有一些不足和错误之处，敬请各位老师指评指正。 河北工程大学毕业设计 第 1 篇 设计说明书 第 1 章 绪 论 1.1 丁苯橡胶的市场分析 1.1.1 国外生产情况 据资料报道， 2009年世界丁苯橡胶生产能力约为 558万 t/a，其中乳聚丁苯橡胶约为425万 t/a，占总产能的 76.2%，溶聚丁苯橡胶约为 133万 t/a，占总产能的 23.8%。 2009年世
13、界 SBR主要生产企业的产能列于表 1-1-1。 表 1-1-1 2009年世界 SBR主要生产企业及产能 生产公司 生产能力 /（万 t/a） 中国石化 43.2 韩国锦湖公司 38.5 朗盛 36.9 固特异公司 36.3 中国石油 29.7 ISP 27.2 JSR 26.0 JSRC Corp 21.9 道化学公司 21.2 埃尼化学 21.0 Bridgestone Corp 20.5 日本瑞翁株式会社 18.5 Sibneft 15.0 DESC 14.5 Kauchuk 14.0 其他 173.6 合计 558.0 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页 2009年，金融危
14、机引发的经济疲软进一步影响着世界各国。特别是汽车工业处于艰难困境，通用、克莱斯勒等知名汽车企业已宣布破产。橡胶的主要用途就是轮胎行业，因此抑制了 SBR的生产与需求。加之， 2009年 SBR主要原料丁二烯价格高涨，也使 SBR生产企业的利润空间被挤压，这也不得不使部分 SBR生产商降低装置开工率。如韩国锦湖石化公司从 2009年 8月开始将 SBR装置开工率降低了 20%，台湾合成橡胶公司在 2009年 7月至 9月将开工率降低 20%-30%。 2010年，世界范围内的经济疲软也没有得到有效控制， SBR开工率仍很低，见表 1-1-2。 表 1-1-2 世界计划新建 /扩建 SBR装置情况
15、 1 1.1.2 国内生产情况 截止到 2009年末，国内 SBR总生产能力为 101.5万 t/a，约占国内 SBR总生产能力的84.2%；国内 SSBR生产能力的 15.8%。国内产能增加，主要来自齐鲁石化新建 10万 t/a ESBR装置，该装置于 2009年 6月份开车以来，装置运行平稳，实现满负荷生产。 2009年，国内 SBR生产厂家及能力见表 1-3。 2009年，受金融危机影响，许多发达国家的 SBR产量与消费量都有大幅下降，而中国逆势而上，呈现增长趋势，总产量再创历史新高。 我国 SBR市场供需情况见表 1-4。 尤其是乳聚丁苯橡胶， 2009年较 2008年增长 16%，产
16、量约占总橡胶产量的 80%。 企业名称 新建 /扩建能力（万 t/a SBR） 计划投产时间 备注 印度石油天然气公司 14 2010年 台湾国光石化公司 15 2015年 计划 2011年 1月中旬签 署土地开垦合同 台橡公司将与印度石油公司合资 12 2012 抚顺石化 20 2012 批复 天津陆港石油橡胶工程有限公司 10 2010年末 2010年 3月土建开工 福建联合石油护工有 限公司 10 2015年 合计 81 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页 表 1-1-3 2009年我国 SBR生产厂家及能力 1 品种 生产厂家 生产能力（万 t/a） ESBR 江苏南通申华化
17、工公司 18 吉林石化公司 14 齐鲁石化公司 兰州石化公司 扬子石化与南京金浦集团 普利司通（惠州）合成橡胶公司 23 15.5 10 5 小计 85.5 SSBR 燕山石化公司 茂名石化公司 3 3 高桥石化公司 10 小计 16 合计 101.5 表 1-1-4 近年我国 SBR市场供需情况 1 年份 产量 /万吨 进口量 /万吨 出口量 /万吨 表观消费量 /万吨 2004 46.0 11.5 0.97 56.5 2005 51.7 11.8 2.03 61.5 2006 56.9 18.7 1.81 73.8 2007 72.4 18.7 1.76 89.3 2008 74.2 13.5 1.56 86.14 2009 84.9 19.1 2.94 101.0 国内 SBR产能由 2006年的 65.5万 t/a增长 至 2009年的 101.5万 t/a， 3年内产能增长了55%。此外，计划新建 /扩建 SBR装置能力合计约 50万 t/a，预计到 2015年国内 SBR产能将达到 151.5万 t/a，其中， ESBR产能 125.5万 t/a， SSBR26万 t/a.产能的过快增长，产品竞争也将加剧。
