毕业设计（论文）年产10万吨ABS树脂接枝粉料车间工艺设计

1、毕业设计摘 要abs树脂是聚丁二烯橡胶、单体苯乙烯和丙烯晴的接枝共聚物，它兼具三种组分的共同性能，无毒、无臭、耐冲击、质硬、尺寸稳定、耐化学腐蚀、电性能良好、易于成型加工，表面光洁和容易着色。abs树脂是目前产量最大、应用最广的热塑性工程塑料。目前世界上abs树脂合成仍广泛采用的是乳液接枝掺混法。该法是用乳液接枝法生产高胶的abs接枝粉料作为中间品，将中间品于本体as聚合物进行掺混。挤出造粒生产abs树脂。该法工艺成熟、流程短、设备少、生产品种多、适宜大规模生产。本设计主要完成了abs接枝粉料段的工艺流程设计、反应釜设计、车间布置设计、编制了设计。关键词：abs树脂、工艺、乳液接枝掺混法 ab

2、stract abs resin is polybutadiene rubber, styrene monomer and acrylonitrile graft copolymer, it combines three components of common, non-toxic, odourless, resistant to shocks, the quality is hard, good dimensional stability, chemical resistance, electrical properties, ease of forming, the surface is

3、 smooth and easy coloring. abs resin is by far the most productive, the most widely used thermoplastic plastics.synthesis of world abs resin emulsion grafted mixing method is widely used. this act was produced using emulsion grafting grafting of abs high glue powder as an intermediate product, inter

4、mediate in the ontology as polymer blending. extrusion granulation production of abs resin. the act less short mature technology, process, equipment, production, varieties, suitable for mass production. this design abs grafted powder process design, plant layout design, reactor design, preparation o

5、f design specifications.keyword: abs , craft , lotion copolymeriztion.目 录第一章 概 述1第二章 生产配方及原料、辅助原料的技术规格42.1 生产abs粉料的配方及工艺条件42.1.1 生产聚丁二烯乳胶的配方及工艺条件42.1.2 abs接枝聚合的配方（质量份）52.1.3 生产abs粉料的主要设备52.2 原料规格6第三章 工艺流程简述93.1 简述93.2生产基本原理93.2.1 聚丁二烯乳胶的合成93.2.2 abs接枝共聚反应机理103.3 生产工艺过程113.3.1 简述113.3.2 pbl的生产及单体回收的工

6、艺过程123.3.3 生产abs粉料的工艺过程133.4 工艺技术特点13第四章 工 艺 计 算144.1物料衡算144.1.1工艺流程示意图144.1.2 化学反应方程式：144.1.3确定计算任务144.1.4 收集数据154.1.5计算基准154.1.6聚合计算154.2设备工艺计算184.2.1确定计算基准184.2.2确定操作方式184.2.3收集数据184.2.4反应釜的体积计算184.2.5反应釜直径与筒体高和封头的几何参数的确定194.2.6 轴封装置20第五章 生产控制分析215.1 丁二烯聚合及abs聚合装置控制系统215.2 中央控制室21第六章 车 间 布 置226.1

7、 概述226.2设计依据226.3 车间布置要考虑的问题226.4 车间厂房布置236.4.1厂房形式的选择236.4.2 厂房的轮廓236.5 车间各部分组成236.5.1 工艺生产部门236.5.2 辅助生产部门及生活行政部门236.6 车间设备布置236.6.1 满足生产工艺要求246.6.2 满足设备安装与检修对布置的要求246.6.3 符合建筑设计要求246.6.4 符合安全卫生标准24第七章 abs的物化特性及改性产品257.1 abs的物化特性257.2 abs的老化及防老措施267.2.1 自然老化对abs性能的影响267.2.2 热氧老化对abs性能的影响267.3 产品的改

8、性267.3.1 高抗冲abs267.3.2 透明abs267.3.3 耐热abs27第八章 安 全 技 术288.1 安全要点288.1.1 丁二烯贮罐区288.1.2 聚合系统288.1.3abs树脂干燥系统288.1.4 其他部位288.2 贮存和运输298.3 回收298.4 法律方面30第九章 环 境 保 护319.1 概述319.2 污染源及组成319.2.1 废气污染源及组成319.2.2组成319.2.3 废渣（液）污染源及组成319.3 污染物治理措施及预期效果329.3.1废气治理措施329.3.2 废水治理措施329.3.3 废渣（液）治理措施339.4 绿化设计339.

9、5 环境管理与监测33第十章 人 员 编 制35第十一章 技术经济指标3711.1 各种生产工艺技术经济指标3711.2 乳液接枝abs粉末/本体as熔融料掺混主要参数3711.2.1 装置组成、生产规模、生产方案3711.2.2 原料来源3811.3 物耗、能耗、成本3811.3.1 原料及助剂消耗3811.3.2 公用工程消耗3911.3.3 成本3911.4 投资39第十二章 abs发展存在的问题及建议4212.1 国内abs树脂生产存在的问题4212.1.1 abs树脂生产的原料4212.1.2 产品品种4212.1.3 abs生产的环保问题4212.2 对国内abs树脂生产的建议42

10、12.2.1 扩大abs生产能力4212.2.2 开发具有自主知识产权的核心技术42致谢43参考文献44附 录45第一章 概 述abs树脂，从组成上来看，可以从3个层次表述：它由碳、氢、氮三种元素组成；它是由丙烯腈，苯乙烯，丁二烯三种单体共聚得到的接枝共聚物；它是由苯乙烯丙烯腈在聚丁二烯乳胶上接枝得到的接枝橡胶，与游离的苯乙烯和丙烯腈的共聚物san或as树脂，通过掺混挤压造粒而制得的产品。其英文名acrylonitrile-butadine-styrene。它综合了丙烯腈( a) 、丁二烯( b) 和苯乙烯( s) 各自聚合物的优良性能, 具有抗冲击性能、耐低温性能、绝缘性能, 而且表面光泽性

11、、着色性能良好。丙烯腈使得abs有良好的耐化学腐蚀性和表面硬度，丁二烯使abs坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性能，其比例为苯乙烯一般在50%以上，丁二烯占20%左右，剩余的是丙烯腈的含量。 abs有几好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度、硬度、和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性及电气性能。水、无机盐、碱、酸类对abs几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。abs塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。abs有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任意颜色、期缺点是

12、耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变性温度约为93左右。耐气候差，在紫外线作用下易变硬而发脆。由于abs中三种组分之间的比例不同，其性质也略有差异，从而适应各种不同的应用。根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、地冲击型和耐热型等。abs在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。abs 树脂生产装置的生产规模逐步扩大, 各种性能以及专用料的开发日趋成熟。目前工业化的abs 树脂生产技术有: 乳液接枝聚合法; 乳液接枝掺混法和连续本体聚合法。其中乳液接枝掺混法又分为: 乳液接枝- 乳液san 掺混法; 乳液

13、接枝- 悬浮san 掺混法; 乳液接枝- 本体san 掺混法。这三种abs 树脂工业生产技术综合评价见表1。乳液接枝- 本体san 掺混生产技术该技术由于生产技术成熟, 产品牌号多,产品力学性能、外观着色性能、加工性能均良好, 所以是目前abs 树脂生产的主要方法, 有近80 %的abs 树脂生产厂采用该方法乳液接枝- 本体san 掺混法由于本体san 生产成本比较低, 所以近几年开发的重点是生产高性能abs 粉料。目前abs 高胶粉的主要研究方向是提高胶乳中橡胶相( 乳液聚丁二烯主干或乳液丁苯胶乳主干) 的含量, 努力缩短聚丁二烯主干胶乳的聚合反应时间和苯乙烯表1 abs 树脂工业生产技术综

14、合评价项目 乳液接枝聚合法乳液接枝掺混法连续本体聚合法乳液san 掺混悬浮san 掺混本体san 掺混技术水平已落后, 仍生产效益差, 仍生产广泛采用大力发展尚不完善投资中等较高较高中等最低反应控制较容易容易容易容易困难设备要求聚合简单聚合简单后处理复杂后处理复杂简单热交换容易容易容易较容易困难后处理复杂复杂复杂复杂简单环保差差较差中最好发展趋势淘汰无发展空间仍有发展空间主要方法景广阔, 有待完善品种变化品种可调品种灵活品种灵活品种灵活品种少产品质量含杂质较多含杂质较多含一定量杂质含杂质较少产品纯净和丙烯腈在pb 胶乳上接枝的聚合反应时间, 严格控制胶乳粒径和粒径分布, 提高abs 树脂的冲击

15、性能和改善外观光泽度。abs 接枝主干pb 胶乳有聚丁二烯胶乳、丁苯胶乳和丁腈胶乳, 不同pb 胶乳对abs 树脂性能有一定影响, 聚丁二烯pb 胶乳可使树脂有较好的耐寒性; 丁苯pb 胶乳可改善abs 树脂的加工流变性; 丁腈pb 胶乳可以提高树脂的耐油性。pb 胶乳粒径、粒径分布、凝胶含量对abs 树脂影响比较大, 为了保证abs 有足够的冲击强度,要求pb 胶乳的平均粒径要达到250300 nm, 凝胶含量控制在60 %80 %。粒径分布控制在一定范围内有利于abs 树脂加工流动性和外着色性能pb 胶乳大粒径合成有2 种方法: 1 种方法是在聚合过程中直接合成大粒径胶乳, 称1 步法;

16、另1 种方法是先合成小粒径胶乳, 再将小粒径附聚成大粒径, 故称2 步法。由于1 步法直接合成大粒径胶乳的时间长, 一般为2540 h, 设备利用率低、装置生产能力小, 所以目前pb 胶乳聚合工艺的发展重点是2 步法。生产80100 nm 小粒径pb 胶乳反应速度快,一般在812 h 内完成。小粒径pb 胶乳附聚增大粒径有冷冻附聚、压力附聚和强力搅拌附聚等物理附聚法在乳液接枝- 本体san 掺混法生产abs 技术中, 由于abs 接枝粉生产工艺复杂, 成本高, 所以在与本体san 掺混生产abs 过程中都努力在不降低abs 树脂性能的基础上, 降低abs 接枝粉的掺混比例。因此开发生产高胶含量

17、abs 接枝粉成为关键环节。要使abs 接枝粉有较高的质量, 就要控制abs 接枝聚合的接枝度和接枝效率, 通过选用合适的引发剂( 如bz2o2) 即可保证接枝反应有较高的反应速率和最终转化率, 又能保证聚合反应有较高的接枝效率。在国际，日本帝人公司开发出无卤阻燃pc/abs 合金multilontn- 7000 系列新产品, 与以前的无卤阻燃合金tn- 3800 系列产品比, 成型时放出气体少,附着模具残余量大为减少, 阻燃性有所提高, 并具有良好的流动性, 特别适用于大型办公室自动化设备机架、台板等的薄壁化设计。日本帝人公司的multilon rn- 3120 是pc/abs合金, 适用于

18、掌上电脑等袖珍设备的薄层外壳。三菱工程塑料公司(mep)已将一系列非溴化物型阻燃牌号pc/abs 合金- iupilonmb1800、mb1700、mb8300 和mb1600 投放市场, 适用于笔记本电脑、掌上电脑和办公室设备。我国abs 树脂主要应用于汽车、通讯器材、计算机、日用品、体育用品等, abs 树脂产品的出口量不断增加, 为了保证abs 树脂产品适应欧美国家对环保方面的要求, 国内abs 树脂厂家要努力开发专用料, 满足不同领域需求, 提高产品竞争力。国内需求数量比较大的专用料有阻燃、冰箱板材、耐热级、透明级、高光泽、抗静电、电镀级以及pa/abs、pc/abs、pvc/abs

19、等各种abs 合金树脂。随着国内外经济的快速发展, 合成abs的原料都存在不同程度的短缺。目前国际上abs 树脂都向着高性能专用料、塑料“合金”方向发展, 国内市场由于改性pp、高冲pp 的发展, 对abs 市场产生较大的影响。我国的主要abs 生产企业多生产通用牌号产品, 产品价格低, 盈利能力低。因此, 提高产品品质, abs 生产企业加快开发专用牌号、共混合金牌号是我国abs 树脂发展的重点。国内一些民营厂家abs 树脂改性发展很快。这些厂家近靠市场, 以聚丙烯、abs、聚苯乙烯共混改性为主, 部分满足了国内abs 市场专用料的需求。但这些树脂改性厂家的主要问题是缺少高胶abs接枝粉,

20、技术力量、检测手段还有一定的局限性。本装置系引进日本合成橡胶株式会社的工艺技术，为乳液接枝本体san掺混法，具有技术成熟可靠，工艺流程短，设备台数少，产品质量好，可生产的abs品种多，废物排放少的优点、是目前世界上比较先进的工艺技术。本abs项目有日本窒素工程总承包，由日本株式会社提够外汇贷款。本初步设计所采用的图纸、资料、数据以合同附件和总图会议书为基础。鉴于卖方的工艺包、基础设计尚未完成、所给的数据仅是初步的，所以随着卖方工作的深入，部分内容将会有修改。第二章 生产配方及原料、辅助原料的技术规格2.1 生产abs粉料的配方及工艺条件2.1.1 生产聚丁二烯乳胶的配方及工艺条件物料名称质量分

21、数丁二烯氢氧化钠歧化松香酸钾皂氢氧化钾脂肪酸皂叔十二碳硫醇磷酸钾过硫酸钾过硫酸钠表面活性剂软水100变量2-3变量3-20.2-0.60.3-0.50.15-0.40.2-0.40.2-0.3120-190工艺条件聚合温度/低温聚合高温聚合5150-80聚合时间8-108-14单体转化率/%95952.1.2 abs接枝聚合的配方（质量份）物 料 名 称配 比（质量分数）聚丁二烯乳胶丙烯腈苯乙烯叔12碳硫醇歧化松香酸钾焦磷酸钠葡萄糖硫酸亚铁过氧化氢异丙苯工艺水10030100-150.40.80.01-0.0160.82802.1.3 生产abs粉料的主要设备2.1.3.1 聚丁二烯胶乳生产单

22、元 1、聚合釜，夹套，设计温度120，压力1.2mpa。 2、乳胶排放槽，设计温度5.65，压力1.2mpa。 3、回收丁二烯压缩机，水循式真空泵，防爆型。2.1.3.2 乳液接枝单元 1、接枝聚合釜，搪瓷，设计温度160，压力0.7mpa。 2、凝聚槽，三级，衬瓷砖，设计温度120，常压。 3、离心机，注意排量、转速、电机功率等参数。 4、干燥器，（对万吨装置而言）沸腾床干燥器，排量为550-700kg/h，气流干燥器与之串联使用，排量也为550-700kg/h。2.2 原料规格1、丁二烯（bd）（执行gb13291-91技术标准）控制项目单位技术指标外观无色透明无悬浮物纯度%99.0丁二烯

23、二聚物ppm10月5月1000；6月9月2000阻聚剂（tbc）ppm401502、苯乙烯（st）控制项目单位技术指标外观无色透明液体，无机械杂质纯度%99.6聚合物含量ppm10阻聚剂（tbc）ppm10303、丙烯腈（an）控制项目单位技术指标外观清澈透明无悬浮物水%（wt）0.45过氧化物ppm0.2阻聚剂（mehq）ppm35454、氢氧化钠（soda）控制项目单位技术指标纯度%42.05、氢氧化钾（potash）控制项目单位技术指标纯度%20.0（液） 95.0（固）碳酸钾%0.63（液） 3.0（固）杂质无6、歧化松香（rosin）控制项目单位技术指标颜色无色或微色酸值%15016

24、5脱氢松香酸48松香酸%0.5不皂化物%12皂化悬浮物无性能评价合格7、脂肪酸 （fad）控制项目单位技术指标颜色（gardner）2中和值202207不皂化物%1.5湿度%0.3碘值3846性能评价合格8、碳酸钾（kcb）控制项目单位技术指标外观白色小颗粒状粉末纯度%99.0氯化钾0.01硫酸钾0.01三氧化二铁0.001灼烧失重0.6水不溶物0.01性能评价合格9、过硫酸钾（kps）控制项目单位技术指标外观溶解后溶液清澈氯0.005铁0.001纯度%98.010、叔十二烷基硫醇（tddm）控制项目单位技术指标外观油状透明液体折光指数（25）1.4571.465在苯乙烯中溶解度全溶硫含量%1

25、5.6比重0.8520.868纯度%98.5色度30性能评价合格第三章 工艺流程简述3.1 简述 先用乳液聚合法将丁二烯（以下用bd）制成聚丁二烯胶乳（以下用pbl）；再用乳液接枝法实现丙烯腈（以下用an）和苯乙烯（以下用st）在pbl分子链上的接枝制得接枝乳胶，凝聚、洗涤、干燥得abs粉料。3.2生产基本原理3.2.1 聚丁二烯乳胶的合成 ch2=chch=ch2k2s2o4 ch2ch=chch2 nbd聚合的反应方程式：ch2=chch=ch2k2s2o4 ch2chch2= ch nn n -1 ch=ch2 ch=ch2事实上，上面两种大分子都存在，而且的含量还要多一些。pbl通过乳

26、液聚合法制备，采用自由基引发聚合，其工艺原理醉熏引发剂分解并进行链引发，链增长链终止规律，也服从乳液聚合的一般规律。以过硫酸钾或过氧化氢异丙苯为引发剂。乳胶粒径可以通过分批加入乳化剂，改变单体/水的比，调节聚合反应温度。分子量和交联度可通过加入分子量调节剂进行调节。一般转化率控制在90%以上，以确保橡胶的充分交联（结构凝胶含量大于70%为宜）。采用间歇乳液聚合的方法，使丁二烯聚合生成聚丁二烯胶乳。根据hapking对乳液聚合反应历程的的定性描述，该理论的核心是聚合反应在胶束中发生：1、乳化剂在水中浓度大于临界胶束浓度时形成胶束，每个乳化剂的离子端指向外围水相，烃端指向胶束中心。2、在搅拌下，单

27、体侵入胶束中心的亲油部分，在胶束内发生增溶溶解，但单体量超过增溶溶解量时，过剩的单体就为非胶束乳化剂稳定，成为单体液滴。少量单体溶解于水相中，成为分散于水相的单体分子。3、游离基在水相中借引发剂分解而形成，与单体分子的胶束相撞，并在胶束内引发聚合，开始出现乳胶粒子。由于胶束内单体分子还未被全部聚合，所以胶乳粒子实际是被单体包围的聚合物粒子，称为单体聚合物粒子。由胶束变为单体聚合物粒子的过程，称为“成核”过程。胶束成核后，不能再称为胶束，而称为乳胶粒。4、成核后，聚合反应在单体聚合物粒子中继续进行，粒子体积迅速增大，此时单体液滴通过扩散方式不断将单体补充给单体聚合物粒子。随着乳胶粒表面积不断增大

28、，水相中乳化剂不断被粒子吸附，使溶解在水中的乳化剂不断减少，从而破坏了溶解在水相中的乳化剂与尚未成核的胶束的乳化剂之间的平衡。没有成核的胶束中的乳化剂就分裂出来补充到水相中去。5、转化达一定程度后，水相中的乳化剂浓度下降到临界胶束浓度以下。于是系统中不再有胶束的存在。（对于pbl反应，转化率为15%）此时全部乳化剂都吸附在粒子表面，系统的表面张力提高。由于没有多余的胶束存在，所以不能再产生新的胶乳粒子，乳胶粒子的数目也确定下来。在通常聚合条件下，转化率15%时，乳胶粒子数已固定，而到转化率80%时，乳胶粒子的数目也几乎不再变化。6、进一步的聚合反应只在乳胶粒子内进行，在此期间，单体溶液仍然经过

29、水相扩散方式把单体源源不断地补充给乳胶粒子直到转化率60%时，单体液滴终于消失，乳胶粒子中单体也继之逐渐消耗掉，反应速度也迅速下降。当反应转化率为88%92%时加入快速终止剂终止反应，含有10%的未反应单体的胶乳进入单体回收单元，回收未反应单体。 注： 影响胶乳粒径大小的因素1、 乳化剂的用量在保证乳胶体系稳定性的前提下，可以减少其用量。可以使用复合乳化剂或补加乳化剂。2、 提高转化率（干物质）3、 水比的影响在保证传热和良好传质的前提下，应尽可能降低水的用量。4、 电解质的影响只要用量适当，电解质在乳液聚合中可起稳定胶乳增大粒径的作用。不过，如果用量太大，会降低反应速度并使最终转化率上不去。

30、5、 温控方式的影响温度提高，转化率升高，但是不利于粒径的增长。所以设计成阶梯升温方式，保证后期转化率的提高，从而既保证胶乳粒径，又保证凝胶量。3.2.2 abs接枝共聚反应机理3.2.2.1 pbl的接枝聚合机理 pbl的链节中有双键存在，也有-氢存在，都容易被自由基攻击形成活泼接枝点。这些活泼性接枝点实际上是大分子链自由基，可以引发st,an进行接枝反应，产生接枝橡胶。和一般的自由基聚合一样，接枝共聚也经历了引发剂的分解，大分子链自由基的形成，接枝反应发生和、及链增长，链终止等四步反应。3.2.2.2 接枝胶乳的凝聚机理 这是abs接枝粉料生产中重要的一步工序。接枝聚合所得到的胶乳是稳定的

31、，胶粒的直径在0.01-5um之间，粒子表面吸附了一层乳化剂，分布在乳胶粒子与水介质的界面之间，亲油基团向内附于胶乳粒子表面，亲水基团向外与水介质渗透形成水化层。胶乳粒子对水作相对运动，滑动面不在胶乳粒子表面而在水化层表面。同时乳胶粒子向水介质扩散过程中，形成扩散层，其电势逐渐以指数速度下降。滑动面电位为电位，也叫动电电位。胶乳粒子电荷越多，电位越大，胶乳越稳定。电位的大小决定着胶乳体系的稳定性。凝聚过程就是用相反电荷降低电位，破坏胶乳的稳定性，使胶乳凝聚出聚合物。一般通过三种途径： 电荷中和 高分子絮凝剂的吸附架桥 表面吸附良好的凝聚标志是：凝聚粒子大，均一而不结块。干粉假相相对密度在0.4

32、以上，干粉呈白色，离心洗涤的进料比较大，洗涤工序通常。3.2.2.3 干燥离心洗涤后湿粉的含水量一般在35%左右。如果采用湿粉挤压造粒机造粒，那么就不用干燥了。如果用干粉挤压造粒机，则必须干燥至含水量1%。3.3 生产工艺过程3.3.1 简述 abs粉料的生产工艺过程一般分为三步： 基材橡胶pb胶乳的生产，所的胶乳微粒应具有规定的粒径大小与大小分布（50-600nm）。 使st与an的混合单体向所得橡胶粒子上接枝。 将接枝后的胶乳进行后处理。abs粉料3.3.2 pbl的生产及单体回收的工艺过程3.3.2.1 pbl的生产工艺过程自界区外来的naoh溶液经卸料泵ap-113输送至naoh贮槽a

33、v112中，经naoh输送泵ap-114输送到av-105碱液配制罐，在av-105中配制好规定浓度的naoh溶液，配制好的naoh溶液经naoh溶液进料泵ap-107间歇输送至av106的碱倾析槽中。将av-111a/b储罐中的bd输送到av-106中，由于naoh溶液较丁二烯重，倾析分层后naoh溶液沉降在av-106底部，经naoh溶液循环泵ap-106a/b，打入ax101前循环使用，使用一定时间（通常为12个月左右）。除去阻聚剂的丁二烯在倾析槽与naoh溶液分层后由倾析槽上部出料至丁二烯缓冲罐av-108。将丁二烯自丁二烯缓冲罐av108经丁二烯加料泵ap108由流量计计量;活化剂与

34、av208中的koh溶液一同输送至av209a/b并混合，经加料泵pa209a/b由流量计；抗氧剂与水一同输送至av206配制罐并混合，经加料泵ap206由流量计；水与自界区外来的koh一同输送到av207配制罐中，按一定的比例稀释，配制好的koh溶液输送至av208贮藏罐，经进料泵ap208打入av202中与松香皂反应生成歧化松香酸钾皂经泵ap202打入av203储罐，再经进料泵ap203分别输送至av205，av206；乳化剂由乳化剂缓冲罐av205a/b经乳化剂加料泵ap205由流量计计量，tddm由tddm缓冲罐av211经tddm加料泵ap211由流量计计量后，按规定的配方量控制加入

35、到丁二烯聚合釜ar-301（三釜并联）中，启动搅拌器aar301，随后将规定量的引发剂kps溶液自pb胶乳引发剂配制罐av210、2av-210经ap210由流量计计量后加入到ar301中，然后将wt经脱盐水增压水泵ap310由流量计计量后加到ar301中，向聚合釜内加入shp使釜内温度达到反应开始温度时，聚合反应开始，并由自动控制系统进行控制。反应时间达到16.5小时，进行增量丁二烯反应，av-108内丁二烯经ap-109由流量计计量后，按规定流速加入到ar-301中。丁二烯补加结束后，进行补加一次引发剂，规定量的引发剂kps溶液自pb胶乳引发剂配制罐av210、2av-210经ap210由

36、流量计计量后加入到ar301中。反应时间达到21.0小时，进行补加二次引发剂，规定量的引发剂kps自pb胶乳引发剂配制罐av210、2av-210经ap210由流量计计量后加入到ar301中。当反应达到预期转化率时，来自终止剂配制罐av215的快速终止剂deha经终止剂输送泵（ap-217）由fqc-1305计量后经终止剂贮罐加入ar301。pb胶乳经胶乳过滤器粗滤后由胶乳出料泵ap-303a/b、ap-303c/d）输送至胶乳卸料罐（av305）中，从av-305中出来的pb胶乳经pb胶乳粗滤器（as302a/b）粗滤后，借助压力进入脱气塔ac401中部；bd蒸汽也进入脱气塔ac401中部。

37、 在脱气塔中，经分离纯pbl经进料泵ap401输送至av412分离器，再由泵ap412输送至ar501。丁二烯聚合反应是在聚丁二烯反应器中（ar301a/b、2ar-301c/d）间歇地进行的，单体、各种助剂按恒定的配方加入到反应器中，经搅拌器充分搅拌后，在引发剂引发下，进行乳液均聚反应，反应热由夹套中的液氨汽化移走，当反应达到预期转化率90后，加入终止剂终止聚合反应。反应温度是通过调节反应器夹套的冷却介质液氨的液位来控制的。3.3.2.2 bd的回收 在脱气塔ac401中，未参加反应的bd以蒸汽的形式进入av401泡沫捕集中，与配置好的消泡剂充分混合后输送至av-403真空分离罐，再经av-

38、404压缩机分离罐进行分离，分离后的产物输送至ae405部分冷凝器。经回收bd冷凝器到达bd接收器回收bd单体，其余输送至av413废bd贮罐中。3.3.3 生产abs粉料的工艺过程将av101a/b缓冲罐中的an经进料泵ap101a/b由流量计，av102a/b缓冲罐中的st经进料泵ap102a/b由流量计，av103缓冲罐中的-甲基苯乙烯经进料泵ap103由流量计一同加入av502单体混合储备罐中，经泵ap502由流量计输送至ax-503a/b/c abs反应器中。将av105罐中的naoh溶液经泵pa106由流量计，av 204罐中的乳化剂经泵ap204由流量计， av209罐中的活化剂

39、经泵ap209由流量计， av412罐中的pbl经进料泵ap412由流量计，av104a/b罐中的丁苯胶乳由流量计一同与水由流量计通过ax501管道混合器输送至ax-503a/b/c abs反应器，发生接枝乳液聚合。在搅拌下升温至70，反应3小时，期间，输送引发剂4次，流程同上。继续反应1小时，即得abs接枝共聚物乳液，再经凝聚脱水与干燥，最终得到abs 粉料。3.4 工艺技术特点(1) 可生产较多品种牌号的a b s 树脂, 产品的性能和质量较差, 更换品种较麻烦, 不灵活, 受到一定限制。 (2) 间歇聚合比连续聚合的单位容积生产能力小, 流程长, 设备多, 占地面积大, 投资多, 污水量

40、大, 需有一级污水处理设施。 (3) 可生产耐热性a s 乳液和接枝a b s 乳液混合凝聚生产耐热性a b s 树脂。 (4) 孚l液法接枝a bs 乳液和乳液法a s 乳液混合后化学助剂含量多, 残留在a b s 树脂中影响产品质量及色泽。第四章 工 艺 计 算4.1物料衡算4.1.1工艺流程示意图单体回收 火炬不合格丁二烯排至热油加热炉系统 废水排至配套水处理单元 重组分排至热脱气塔丁二烯聚合乳化剂丁二烯胶乳去abs单元引发剂丁二烯水ch2=chch=ch2k2s2o4 ch2ch=chch2 n4.1.2 化学反应方程式：ch2=chch=ch2k2s2o4 ch2chch2ch nn

41、 n ch=ch2 ch=ch24.1.3确定计算任务在生产任务已定的前提下，根据消耗定额和工艺指标可以求得聚合工序各项进料，然后按流程顺序从前往后计算。聚合过程是间歇操作过程，需要建立时间平衡，由设计任务和生产现场可知生产规模、生产时间、消耗定额、各步聚损失以及聚合配方工艺操作条件，可依据上述展开计算。4.1.4 收集数据4.1.4.1 全装置工艺数据（1）生产规模：生产abs树脂10万吨（2）生产时间：8000小时/年 （3）消耗定额：1.06 （生产1吨pb需要1.06吨丁二烯）（4）全装置总收率按93.5%计，损耗（包括工艺损耗和机械损耗）为6.5%。4.1.4.2 聚合工序（1）聚合

42、反应转化率80%，以90%进行计算。4.1.5计算基准 此过程属于间歇操作过程、发生化学反应，故用千克/釜作为基准。4.1.6聚合计算4.1.6.1丁二烯进料量（1）操作周期：聚合釜进料 bd15分钟 搅拌15分钟 升温15分钟 反应25.5小时 出料20分钟 清釜置换等40分钟 水15分钟共 计27小时30分钟（取操作周期为27.5小时）（2）丁二烯生产统计数字：abs中的pb含量为13.2% 生产次数：800027.5290次平均每次产量：1000000.132290=45.517吨次丁二烯单体到pb的转化率为90%平均每次需要的丁二烯单体为：45.5170.9=50.574吨次一次丁二烯

43、单体的体积：50.570.621=81.439m3一次投料水的体积：81.4391800.6211001=91.033m3一次加料总体积为：81.439+91.033=172.472m3（其它的抗氧剂，颜色改进剂，活性剂可忽略体积）水的质量为91.033吨一次加料的总质量50.574+91.033=141.607吨（其它的抗氧剂，颜色改进剂，活性剂可忽略体积）设计反应釜个数为4个每次每釜丁二烯质量为50.5744=12.644吨每次每釜丁二烯体积为81.4394=20.359m3名称进料（kg）出料（kg）丁二烯1264412644聚丁二烯011379.6歧化松香酸钾皂水493.405单体33

44、7.175337.175脂肪酸皂水493.405单体337.175337.175叔十二碳硫醇水1013.670单体40.46140.461磷酸钾水3026.417单体53.94853.948过硫酸钾水1013.670单体40.46140.461过硫酸钠水1182.602单体47.20447.204表面活性剂水3.102单体33.71833.718氢氧化钠水0.694单体0.0330.033氢氧化钾水0.904单体0.0430.043水19772.50624276.600合计36966.81836966.8184.1.6.2 丁二烯聚合反应釜物料平衡计算：bd 聚合反应釜物料衡算表4.2设备工艺

45、计算4.2.1确定计算基准此过程属于间歇操作过程、发生化学反应，故用千克/釜作为基准。4.2.2确定操作方式根据对工艺流程特点选用间歇反应器的操作方式。4.2.3收集数据生产能力12644kg、反应时间25.5小时、温度50、压力1.2mpa、传热系数k=244，填料系数=0.9，pd比重为0.621103kg/ m3，聚合温度为500.5，出料压力为1.2kg/ m2（表压），转化率为90%4.2.4反应釜的体积计算abs中的pb含量为13.2%生产次数：800027.5290次平均每次产量：1000000.132290=45.517吨/次丁二烯单体到pb的转化率为90%平均每次需要的丁二烯

46、单体为：45.5170.9=50.574吨/次一次丁二烯单体的体积81.439 m3一次投料水的体积91.033m3一次加料总体积172.472m3（其它的抗氧剂，颜色改进剂，活性剂可忽略体积）一次加料的总质量141.607吨（其它的抗氧剂，颜色改进剂，活性剂可忽略体积）采用四釜并联操作，以下为每釜的数据：mpb=50.574/4=12.644吨vpb=mpb/=12.644/0.621=20.361 m3v水=91.033/4=22.758 m3v总= vpb+ v水=20.361+22.758=43.119 m3填料系数 =0.9v实= v总/=43.1190.9=47.91 m3（圆整到

47、50m3）4.2.5反应釜直径与筒体高和封头的几何参数的确定4.2.5.1筒体和封头的形式选择圆柱形筒体和椭圆型封头4.2.5.2确定筒体直径和封头的直径设备容积要求：50m3，选取长径比/=1.3（由表可知 可以不同）估算：v=2/4 = =3659 mm 虽然反应器属于非标准设备，但用于制造反应器的上下封头仍应选用标准封头。因为/取得较小，所以此处按工程尺寸选定釜体直径为3600 mm。封头内径取筒体内直径，采用椭圆封头，直边高度=50 mm4.2.5.3 釜体的筒体和封头壁厚计算=1.2mpa =3600mm =0.85=20.12 mm150120下许用压力为127mpa（查表可知）由

48、于采用双面焊缝，不采用探伤检查选择设备物料，确定设计压力，选择a3（20r）钢板壁厚附加量c=c1+c2+c3初步取 钢板副偏差c1=0.8mm 腐蚀度c2=2mm加热工减薄量c3=0（封头加热工c3=0.5mm）因此 c=0.8+2+0=2.8mm圆整到=20.12+2.8=22.79 mm为了便于连接，取=23mm4.2.5.4 确定筒体高度当=3600mm，直边高度h=50mm时查可知椭圆型封头容积为：v封=6.62 m3筒体1m高 容积v1米=10.18 m3根据公式=(v-v封)/ v1米4261 mm 圆整到 =4300mm 于是h/d=1.19选取夹套直径=3600mm =360

49、0+300=3900mm夹套封头也是采用椭圆型封头4.2.5.5确定夹套高度、厚度和面积取装料系数 =0.9（v-v封）/v1米 =3770mm 圆整到 =3800mm4.2.5.6釜体及夹套的强度计算选择设备物料，确定设计压力，选用a3（20r）钢板150120下许用压力为127mpa设计压力的确定夹套的筒体和封头是内容器。氨已知设计压力p=1.2mpa4.2.6 轴封装置机器密封 这是新发展起来的密封结构。与填料密封相比，具有密封可靠（其泄露仅为填料密封的1%），使用寿命长，范围广功率消耗少等优点。但是他的造价高，装精度要求也高。第五章 生产控制分析5.1 丁二烯聚合及abs聚合装置控制系

50、统批量控制系统，用于丁二烯聚合、abs聚合及特殊品种的脱水和干燥系统中。产品配方控制系统，用于丁二烯聚合和abs聚合反应的单体和添加剂的物料配比控制。丁二烯聚合，采用先用蒸汽加热，后用氨冷的温度控制。abs聚合反应采用热水加热及冷却的串级温度控制系统。特殊品种abs粉料生产的脱水干燥系统采用顺序控制系统。在丁二烯聚合及单体回收，凝聚及干燥，混炼及造粒工序采用相应的温度、流量、压力、页面控制系统。在混炼及造粒工序，采用严格的温度及给料配比控制系统。5.2 中央控制室abs主生产装置的所有检测、控制及管理均由中央控制室的dcs系统实现。装置的紧急停车系统（esd）由与dcs分离的可编程逻辑控第六章 车 间 布 置6.1 概述车间布置通常包括城建厂房布置与城建设备布置两部分内容。车间厂房布置主要内容是审计整个车间的厂房结构，并针对各种生产设施