东北石油大学高等教育考试 毕 业 设 计（论 文）专 业：化学工程考 号：姓 名题 目：聚丁二烯生产设计指导教师：2014 年 9 月 19 日东北石油大学高等教育考试毕业设计（论文）任务书题 目： 聚丁二烯生产设计 专 业： 化学工程 考 号 姓 名： 本题目应达到的基本要求： 根据产物结构要求从自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合等反应机理中选择出配位聚合，同时考虑配位聚合所用原料、引发剂、传热、物料输送、产物溶解、回收、操作方式等方面综合考虑选择溶液聚合实施方法。该工艺路线包括了如反应活性中心的形成过程；特殊引发剂组分的安全防护；由于溶剂的存在必然要考虑的回收、循环利用；反应的终止方式；产品防老化处理等特点。操作方式为连续操作。 主要内容及参考资料： 本设计以丁烯为原料，探索聚丁二烯聚合的工艺流程，对其进行工艺过程的选择，恰当设备型号的选择，对聚合工段进行物料衡算和能量衡算，为进一步深入研究奠定基础。主要研究内容如下： 1. 聚二丁烯的生产工艺流程设计。 2. 生产设备的选型。 3. 聚合工段的物料衡算和热量衡算。 4. 绘制相关的图纸。 设计参考资料 1、 顺丁橡胶生产 大连工学院、北京化工学院、石油六厂、胜 利化工厂 合编 石油化学工业出版社 1978年 2、 高聚物合成工艺设计基础 张洋编 化学工出版社业 1983年 3、 橡胶聚合操作规程 1984年 4、 化工工艺设计手册（上、下） 化学工出版社业 1985年 5、 化工工艺设计手册（上、下）第二版 化学工出版社业 1994年 6、 高聚物合成工艺学 赵德仁编 化学工出版社业 1983年 7、 络合催化聚合合成橡胶 黄葆同、欧阳均编 科学出版社 1981年 签 发 日 期：2014 年 6 月完 成 期 限：2014 年 9 月指导教师签名： 摘 要本设计是的聚丁二烯工段设计，设计中按照生产负荷和设计规范，对聚丁二烯生产的工艺流程进行了合理的设计和适当的调整；根据丁二烯的化学性质，主要用于聚合成聚丁二烯。聚 丁二烯主要用作合成橡胶，溶液聚合的聚丁二烯常与丁苯橡胶或天然橡胶并用，做轮胎的胎面和胎体。此外，由于它耐磨，可用作输送带的包皮、鞋底、摩托车零部件等。1,2-聚丁二烯主要用作胶粘剂和密封剂。，并进行了相应的物料衡算和热量衡算。关键词：聚丁二烯；聚合；物料衡算；丁二烯东北石油大学高等教育自学考试毕业设计（论文）目 录第1章 概述11.1 工艺流程11.2 后处理工段3第2章 聚二丁烯装置设计计算42.1 聚合釜的工艺设计计算42.2 内构件及搅拌轴封的设计72.3 聚合釜的传热设计11第3章 聚丁二烯工艺物料恒算123.1 丁二烯投料量的计算123.2 催化剂用量的计算12第4章 丁二烯生产线路选择144.1 流程设计依据144.2 丁二烯生产线路对比及生产中异常现象列举15第6章 结论19参考文献20致 谢21东北石油大学高等教育自学考试毕业设计（论文）第1章 概 述1.1 工艺流程1.1.1 工艺流程简述纯度符合要求的丁二烯和溶剂混合后，经预热器由釜的底部进入聚合釜，同时将配制好的催化剂也由釜底加入。釜内发生聚合反应生成高顺式聚丁二烯橡胶，胶液由第一聚合釜顶部出来后依次通过串联的聚合釜再入终止釜。终止剂和防老剂按定量打入终止釜内。胶液经终止后进到混胶罐，再由胶液泵打入凝聚釜中进行凝聚。釜内通入大量蒸汽和循环热水，胶浓喷入釜中后，绝大部分溶剂和丁二烯被蒸出，随水蒸汽进入全凝器。水蒸汽、溶剂和丁二烯蒸气被全部冷凝由全凝器流入油水分离槽，分层后的水相流入水中间槽，油相流入油中间罐而后送至回收工序处理。蒸出溶剂、丁二烯之后的胶粒连同热水一起送往后处理工序的振动筛，大部分自由水排掉后进入热水中间槽，用热水泵将大部分热水送至凝聚工序循环使用，少量热水则被排掉。含水50-60的胶粒连续进入挤压脱水机和膨胀机使胶粒含水量降至0.5以下，最后送去包装入库。来自油中间槽的料液(含杂质、水分、溶剂和丁二烯)经预热器再进入 脱水塔。在塔顶蒸出含水的丁二烯和溶剂经冷凝器(H204)冷凝成液体流入回流罐分层，把水由底部放掉；料液部分回流入塔，部分作为了二烯回收塔进料。脱水塔底部得到脱除丁二烯及水的溶剂与重组分送至脱重塔。由脱水塔回流罐来的料液在丁二烯回收塔内分离，塔顶得到90左右的丁二烯送往单体车间提纯；塔底得到不含丁二烯的溶剂、少量水和重组分杂质，经冷却后返回原料罐区。由脱水塔塔底来的溶剂和重组分进入脱重培后，塔顶用纯溶剂送往聚合工序使用，塔底得重组分定期排放。1.1.2 聚合工段聚合工段主要由罐区、计量、聚合、配制、配制、粘度五个岗位组成。 罐区岗位负责贮存、收送丁二烯和溶剂油。聚合岗开车，罐区连续给聚合送溶剂油；单体丁二烯由后乙腈直接送聚合，聚合停产时，丁二烯直接送罐区。 计量岗负责为聚合输送各种引发剂、终止剂。 配制岗负责为聚合配制引发剂和终止剂，此外，还负责接收铝剂车间配好的三异丁基铝。 粘度岗负责检测生产的结果，测试门尼粘度和转化率。 由乙腈来的丁二烯经流量控制阀控制合适流量，入文氏管与溶剂油溶剂进行混合，再进入丁油预热器(预冷器)进行换热，控制一定入釜温度。 镍组分和铝组分分别由镍计量泵和铝计量泵送出，经铝镍文氏管混合后，与出丁油预热器(预冷器)的丁油溶液混合。 硼组分由硼计量泵送出与稀释油经文氏管混合后，在釜底与丁油混合进入首釜。 丁油溶液在聚合釜中，在一定温度和压力下，受到引发剂的作用，发生丁二烯聚合反应，生成高分子量的丁二烯聚合产物聚丁二烯。 首釜胶液自釜项出口出来，由第二釜釜底进入第二釜继续进行反应；再由第二釜的釜项出口出来，由第三釜釜底进入第三釜继续进行反应；由第三釜的釜项出口出来，进入第四釜继续进行反应；当达到一定粘度和转化率后，在第四釜的出口管线(终止釜的入口管线)与终止剂一起由终止釜釜底进入终止釜进行终止处理；最后，胶液由终止釜项出口出来，经胶液过滤器和压力控制阀入成品工段凝聚岗的胶液罐。 反应中换热用的冷溶剂油视情况从不同釜的项部加入。第1章 TC0 1.2 后处理工段后处理工段 后处理工段包括混胶岗、凝聚岗、洗胶岗、干燥岗、压块岗、薄膜岗、纸袋岗。 混胶岗负责接收聚合来的胶液，并将门尼粘度不同的胶液混配成优级品指标内的胶液；在胶液罐定期回收一部分丁二烯；合格胶液送往凝聚岗。 凝聚岗负责将终止后进入胶液罐混合的门尼粘度合格的胶液进行凝聚，胶粒送洗胶岗，溶剂油送回收工段。 洗胶岗负责用水洗掉胶粒表面的杂质，降低胶的温度，并胶粒送往干燥岗。 干燥岗负责将含水4060的胶粒，通过挤压脱水机、膨胀干燥机和干燥箱降到0.75以下，并呈海绵状，直径为10mm小胶条送至压块岗。 压块岗负责称量压块。 薄膜岗负责薄膜包装。 纸袋岗负责封袋、入库。 被终止后的胶液进入胶液罐后，将部分未转化的丁二烯经罐项压控调节阀，盐水冷凝冷却器，进入丁二烯贮罐，再送至丁二烯回收罐区。胶液在罐中根据门尼粘度值高低进行相互混配合格后，经过胶液泵送往凝聚岗。 合格胶液被喷到凝聚釜内，在热水、机械搅拌和蒸汽加热的作用下，进行充分凝聚形成颗粒，并蒸出溶剂油溶剂和少量丁二烯。釜项被蒸发的气体有水蒸汽、部分丁二 烯和绝大部分溶剂油溶剂，气体经过两个并联的循环水冷凝冷却器，冷凝物进入油水分离器进行油水分离，溶剂油用油泵送往溶剂回收罐区，水经油水分离罐底部由液面调节阀控制排出，经二次净化分离罐排入地沟。釜底胶粒和循环热水经颗粒泵送入洗胶岗的缓冲罐，再经1号振动筛分离出胶粒送至洗胶罐。 在洗胶罐中，