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丁二烯苯乙烯A bstractThe 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 polymerization 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 attention 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 (6)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)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)2.4.2.1聚合原理 (13)2.4.2.2链引发 (13)2.4.2.3链增长 (13)2.4.2.4链终止 (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P—304的设计 (31)6.1.1条件依据 (31)6.1.2管内流体的流速 (31)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 (38)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)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、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。
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年世界SBR主要生产企业的产能列于表1-1-1。
2009年，金融危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[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%，产量约占总橡胶产量的80%。
[1][1]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。
[1]1.2丁苯橡胶合成技术进展1.2.1 乳聚丁苯橡胶的合成技术进展ESBR的生产技术在20世纪后期逐渐成熟，此后对工艺又进行了改进，并朝着大型化方向发展，自动化水平有了明显提高，并且已达到相当先进水平。
ESBR在提高聚合反应的单体转化率、节能降耗等方面取得了很大的进展，在解决ESBR滚动阻力与抗湿滑性能矛盾问题。
优化产品性能，适应市场需求等方面也得到了突破性进展。
美国Goodyear轮胎与橡胶公司不使用溶剂，用含有抗降解剂、金属失活剂、光敏剂、增效剂、颜料、催化剂和促进剂的官能化苯乙烯与含有2%-3%离子表面活性剂和10%-70%增塑剂的丁二烯在0-25℃下进行乳液共聚，制得含有酰氨基的官能化ESBR。
日本Zeon公或炭黑、门尼粘度为10-200司通过引入第三单体，开发出一种生热低且耐磨、可填充SiO2的ESBR。
[2]日本JSR公司发明了一种用两步法聚合工艺生产中苯乙烯含量的ESBR新方法。
美国Xerox公司通过将单体加入聚合釜，引发聚合，反应放热后用惰性气体净化反应器，并将聚合温度升到规定值的方法，制取了残余单体含量低的ESBR。