第 3 章 工艺设计

3.1 工艺流程叙述

合岗位工艺过程示意图见图3－1

去来自罐来自罐聚合釜来自来自罐罐冷胶进料冷却器来自来自罐罐图3－1 聚合岗位工艺过程示意图

3.1.1 岗位管理范围

岗位管理范围包括：

（1）自单体贮存岗位及化学品配置岗位接受单体及其它原料，实现聚合并将胶乳送入单体回收岗位

（2）自界区内外，接受水、电、汽，将聚合过程控制在工艺指标范围内，生产出合格的最终胶乳

（3）聚合岗位是丁苯橡胶生产的核心，因此，本岗位操作必须严格按工艺规程及操作法进行操作

3.1.2 岗位操作任务

本设计中聚合岗位的操作任务为：

（1）混合丁二烯（BD）、脱除阻聚剂（TBC） （2）单体及化学品溶液的接受 （3）聚合进料的流量控制

（4）实现聚合并将过程控制在规定的工艺指标以内，生产出合格的最终胶乳

（5）将最终胶乳送至单体回收单元

3.2 生产原理及工艺流程

3.2.1 生产原理

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。

3.2.2 工艺流程叙述

1.单体及化学品溶液接受 （1）丁二烯（BD）

丁二烯（以下简称BD）来自单体贮罐后，进入BD换热器（E0301）。在E0301与CWR(CWS)换热后，流入混合器（A0301）。在A0301入口，BD与来自循环碱液加热器（E0302）的碱液混合，BD和碱液在A0301中充分混合后，流入碱滗析器（V0302-A），阻聚剂（TBC）在此被碱液脱除。碱洗温度，控制V0302-A的入口温度为30±2℃。BD和碱液在V0302-A中分层分离，BD中的TBC转入V0302-A下部的碱液中。V0302-A中上部的BD进入V0302-B中，进一步分离掉碱液，再由上部流入BD进料换热器（E0303），换热以后，流入BD缓冲罐（V0303）。E0303的出口温度稳定在30±2℃。V0302-A中的碱液以循环碱液输送泵（P0302）连续经E0302循环。改变碱液的循环量就改变了TBC的脱除效果，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V0301中配制，配制合格后的碱液，有P0301送入V0302-A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（E0306）后，进入ST缓冲罐（V0304）。V0304的液位，由LIC0303控制和调节。E0306 ST的出口温度，由TIC0323检测，调节CWR(CWS)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（V0306）。温度由TIC0307控制，调节加热蒸汽流量，使其稳定在18±2℃。

（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（V0307）中。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， 来自（P0109）的MOD送入MOD缓冲罐（V0305）中。

（6）氧化剂（OXI）

来自氧化剂（以下简称OXI）配制罐的OXI，来自（P0108）的OXI送入OXI缓冲罐（V0309）中。

（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，来自（P0210）的S.S经管线进入S.S缓冲罐（V0308）中。V0308的温度为常温。

2 聚合

聚合进料为多股料流在线混合方式。其控制为多组分混合流量控制系统——主站追踪系统。由流量检测单元与调节阀组成流量控制回路。为确保控制精度，辅设了手动校正系统。

聚合进料中的丁二烯（BD）、苯乙烯（ST）、乳化剂（EM）、活化剂（ACT）、调节剂（MOD）、氧化剂（OXI），分别由聚合进料BD进料泵（P0303）、ST进料泵（P0304）、EM进料泵（P0306）、ACT进料泵（P0307）、MOD进料泵（P0305）、OXI进料泵（P0309）输送，首先ST与MOD混合后再与BD混合，然后，BD、 ST、 MOD混合料液与EM相混合，混合后的料液在进入冷胶进料冷却器（E0304）之前与ACT混合，进入E0304与液氨换热，出口温度控制为13~17℃，然后，此混合料液流入冷胶进料冷却器（E0305）进一步与液氨换热，出口温度控制为8~12℃。最后，混合料液流入聚合釜，通过调节液氨蒸发压力，实现对E0304、E0305出口料液温度的稳定控制。由P0309泵把OXI直接送到聚合首釜。

所有的物料进入第一聚合釜后，聚合反应就开始了。为获得高质量的均匀产品，在搅拌条件下，由液氨在聚合釜氨冷管内蒸发，把聚合反应热带走。因此，每个聚合釜温度根据生产的品种不同，控制在规定值是十分重要的。SBR品种不同，所需聚合釜温度亦不同，，调节氨冷管中的液氨液位以控制聚合釜内温度，聚合釜系统的氨蒸发设计规定为240-260kPa。

聚合反应的时间，设计取8.5小时。当转化率和门尼黏度等主要控制指标达到规定值时，由终止剂泵（P0308）送来的S.S溶液，从选定的S.S加料点加入到胶乳中，从而终止聚合反应。S.S加料点可以是末釜出口，也可以是胶乳储罐的入口。最终胶

乳由系统压力送入单体回收岗位（400#）或胶乳缓冲罐（V0303）中。

聚合所用S.S，在停车或紧急状态情况下，由停车S.S输送泵、事故S.S输送泵送入终止点。

3.丁苯橡胶聚合工段物料流程

丁苯橡胶聚合工段物料流程简图如图3-2所示：

3.3 原料产品规格及公用工程条件

3.3.1 原料的技术条件

原料的基本技术条件见表3-3~3-12所示：

表3-3丁二烯净化前纯度

丁二烯纯度 阻聚剂（TBC）含量

93.7%~97.3% ＜25ppm

表3-4丁二烯净化后纯度

丁二烯纯度 阻聚剂（TBC）含量

93.7%~97.3% ＜10ppm

表3-5苯乙烯纯度

ST纯度

阻聚剂（TBC）含量

93.7%~97.3% 5~15ppm

表3-6乳化剂纯度

TSC PH SHS 目检

2.98±0.14% 11.1±0.3 0.013±0.005% 澄清

表3-7活化剂纯度

PH TSC FES含量 EDTA含量 目检 还原力

10±0.5 0.59±0.07% 阳性 阳性 澄清 ＞15

表3-8调节剂纯度

外观

硫醇中硫含量 比重（15.5℃/4℃） 分子量

折光指数（25℃） 沸程（0.66KPa绝压） Cu和Mn的含量 在ST溶解度

透明油状液体 ＞15.6 0.855~0.870 196~204 1.456~1.466 60~105℃ ＜5ppm 全溶