年产5万吨丁苯橡胶的工艺设计样本

材料科学与工程学院课程设计Anannualoutputof50000tonsofstyrenebutadienerubberdevicepolymerizationsectionpr学生学号学生姓名专业班级指引教师张钰教授联合指引教师张钰教授完毕日期.12.06吉林化工学院JilinInstituteofChemicalTechnology年月日年月日摘要本设计是以丁二烯和苯乙烯为原料，年产5万吨丁苯橡胶工艺设计。通过比较当前丁苯橡胶聚合生产办法，最后拟定以低温乳液聚合法作为聚合工艺生产办法。在设计过程中，依照设计任务书规定，进行了较为详细物料恒算和能量恒算，对设备进行了工艺计算和选型，同步对聚丁苯橡胶生产过程中安全注意事项及“三废”治理作了有关阐明。综合上述工艺计算和设计成果，绘制出了重要设备图。核心词：丁苯橡胶乳液聚合工艺设计丁二烯苯乙烯AbstractThedesignisbasedonbutadieneandstyreneasrawmaterials，withanannualoutputof50000tonsofSBRprocessdesign.BycomparingwiththepresentSBRpolymerizationproductionmethod，wemakeadecisiontotreatemulsionpolymerizationatlowtemperatureaspolymerizationproductionmethodatlast.Inthedesignprocess，inaccordancewiththerequirementsofthemissiondesign，amoredetailedmaterialbalanceandenergybalance，equipmentforthecalculationandselectionprocess，atthesametimeonstyrenebutadienerubberproductionintheprocessofattentiontosafetyissuesandthe"threewastes"managementshouldbemadeanote.Drawingthemainequipmentaccordingtotheprocessdesignandcalculationresults。Keywords：SBR，Emulsionpolymerization，Processdesign，butadiene，styrenemonomer

目录摘要 I第1篇设计阐明书 1第1章绪论 11.1丁苯橡胶市场分析 11.1.1国外生产状况 11.1.2国内生产状况 21.2丁苯橡胶合成技术进展 41.2.1乳聚丁苯橡胶合成技术进展 41.2.2溶聚丁苯橡胶合成技术进展 51.2.3国内丁苯橡胶新技术开发 61.3设计根据、指引思想 61.3.1设计根据 61.3.2指引思想 61.4设计地区自然条件 7第2章工艺论证 82.1产品构造与性能 82.1.1名称及其构造 82.1.2丁苯橡胶性能 82.1.3丁苯橡胶用途 92.2工艺原理 92.3生产办法论证 102.4丁苯橡胶生产办法 122.4.1工艺方案选取根据 122.4.1.1工艺流程方面 122.4.1.2反映速率 122.4.1.3经济方面 132.4.1.4乳液聚合 132.4.2丁苯橡胶工艺原理： 132.4.2.1聚合原理 132.4.2.2链引起 132.4.2.3链增长 132.4.2.4链终结 142.4.3丁苯橡胶生产工艺流程简述 142.4.4丁苯橡胶生产工艺流程 16第2篇设计计算阐明书 17第1章基本数据 17第2章聚合工段物料衡算 192.1进料计算 192.2出料计算 21第3章聚合工段热量衡算 243.1聚合热 243.2冷却显热 243.3搅拌热 253.4大气吸热 253.5所需氨量 25第4章反映器选取 274.1反映釜选型 274.2罐体尺寸拟定 284.2.1筒体高径比 284.2.2初步计算筒体直径 284.2.3聚合釜壁厚计算 29第5章管道直径与贮罐计算 305.1管道与贮罐计算 305.1.1丁二烯苯乙烯进料管径计算 305.1.2贮罐体积计算 30第6章泵计算 316.1泵P—304设计 316.1.1条件根据 316.1.2管内流体流速 316.1.3泵选型 32第7章车间工艺布置及厂址选取 337.1工艺布置设计 337.2生产厂房整体布置 337.3厂址选取根据与原则 347.4设备布置安全距离 347.5车间内辅助室和生活室布置 34第8章安全设计 368.1防火防爆 368.2防毒 378.3中毒后应采用急救办法 378.4安全生产要点 388.4.1重点部位 388.4.2安全要点 38第9章“三废”治理 409.1“三废”治理意义 409.2废水解决 409.3废气解决 419.4废渣解决 41参照文献 42致谢 44

前言丁苯橡胶（SBR）是由丁二烯和苯乙烯通过乳液或溶液聚合制得共聚物，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，通过提炼、塑化、成型加工成各种材料。在当代工业生产和人类生活中起着举足轻重作用，因而SBR生产和技术改进越来越受到当代人关注！当前，SBR生产面临着严重挑战。例如：生态环保，潜在代替品市场竞争，资源进一步优化配备，能量合理充分运用，生产过程优化和高效率化，生产和使用效率提高，应用技术和市场开拓等，都在不同限度上影响着SBR进一步发展，在上述问题上仍有大量工作要做，对生态环境安全配套助剂，环保技术（涉及SBR废弃物回收，再运用和解决）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5万吨SBR生产工艺初步设计，收集关于化工设计资料作参照，按毕业设计大纲和设计任务书规定进行设计。本设计内容是在简要简介丁苯橡胶发展状况及其性质，用途，工艺办法选取基本上，重点简介了采用低温乳液聚合法生产SBR及其干燥工艺过程，产量为年产5万吨。设计重要内容有：1.产品及原材料阐明；2.生产方案比较与选取；3.物料衡算与热量衡算；4.重要设备计算与选型；5.附属设备设计及选型；6.整个生产工艺流程；7.安全防火防爆防毒设计三废解决；设计图纸涉及1张带控制点工艺管道及仪表流程图。本设计旨在理论学习基本上，结合生产实践，熟悉工艺流程、生产方案选取、设备选型等，掌握工艺设计中物料衡算、能量衡算、设备计算、选型，对参照文献查阅与学习等办法。由于设计者理论知识有限，设计经验缺少，在设计过程中难免会有某些局限性和错误之处，敬请各位教师指评指正。第1篇设计阐明书第1章绪论1.1丁苯橡胶市场分析1.1.1国外生产状况据资料报道，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76.2%，溶聚丁苯橡胶约为133万t/a，占总产能23.8%。世界SBR重要生产公司产能列于表1-1-1。表1-1-1世界SBR重要生产公司及产能生产公司生产能力/（万t/a）中华人民共和国石化43.2韩国锦湖公司38.5朗盛36.9固特异公司36.3中华人民共和国石油29.7ISP27.2JSR26.0JSRCCorp21.9道化学公司21.2埃尼化学21.0BridgestoneCorp20.5日本瑞翁株式会社18.5Sibneft15.0DESC14.5Kauchuk14.0其她173.6共计558.0，金融危机引起经济疲软进一步影响着世界各国。特别是汽车工业处在艰难困境，通用、克莱斯勒等知名汽车公司已宣布破产。橡胶重要用途就是轮胎行业，因而抑制了SBR生产与需求。加之，SBR重要原料丁二烯价格高涨，也使SBR生产公司利润空间被挤压，这也不得不使某些SBR生产商减少装置开工率。如韩国锦湖石化公司从8月开始将SBR装置开工率减少了20%，台湾合成橡胶公司在7月至9月将开工率减少20%-30%。，世界范畴内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世界筹划新建/扩建SBR装置状况[1]公司名称筹划投产时间备注印度石油天然气公司14台湾国光石化公司15筹划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抚顺石化20批复天津陆港石油橡胶工程有限公司10末3月土建开工福建联合石油护工有限公司10共计81 1.1.2国内生产状况截止到末，国内SBR总生产能力为101.5万t/a，约占国内SBR总生产能力84.2%；国内SSBR生产能力15.8%。国内产能增长，重要来自齐鲁石化新建10万t/aESBR装置，该装置于6月份开车以来，装置运营平稳，实现满负荷生产。，国内SBR生产厂家及能力见表1-3。，受金融危机影响，许多发达国家SBR产量与消费量均有大幅下降，而中华人民共和国逆势而上，呈现增长趋势，总产量再创历史新高。国内SBR市场供需状况见表1-4。特别是乳聚丁苯橡胶，较增长16%，产量约占总橡胶产量80%。表1-1-3国内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2315.5105小计85.5SSBR燕山石化公司茂名石化公司33高桥石化公司10小计16共计101.5表1-1-4近年国内SBR市场供需状况[1]年份产量/万吨进口量/万吨出口量/万吨表观消费量/万吨46.011.50.9756.551.711.82.0361.556.918.71.8173.872.418.71.7689.374.213.51.5686.1484.919.12.94101.0国内SBR产能由65.5万t/a增长至101.5万t/a，3年内产能增长了55%。此外，筹划新建/扩建SBR装置能力共计约50万t/a，预测到国内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.产能过快增长，产品竞争也将加剧。表1-1-5-国内ESBR装置产量[1]南通申华化工公司14.216.619.921.417.519.8齐鲁石化公司12.715.615.816.116.320.1吉林石化公司14.015.016.516.314.016.2兰州石化公司5.04.54.74.89.813.8金浦公司0006.210.49.1共计45.951.756.964.868.079.01.2丁苯橡胶合成技术进展1.2.1乳聚丁苯橡胶合成技术进展ESBR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，并且已达到相称先进水平。ESBR在提高聚合反映单体转化率、节能降耗等方面获得了很大进展，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，用具有抗降解剂、金属失活剂、光敏剂、增效剂、颜料、催化剂和增进剂官能化苯乙烯与具有2%-3%离子表面活性剂和10%-70%增塑剂丁二烯在0-25℃下进行乳液共聚，制得具有酰氨基官能化ESBR。日本Zeon公司通过引入第三单体，开发出一种生热低且耐磨、可填充SiO2或炭黑、门尼粘度为10-200ESBR。[2]日本JSR公司创造了一种用两步法聚合工艺生产中苯乙烯含量ESBR新办法。美国Xerox公司通过将单体加入聚合釜，引起聚合，反映放热后用惰性气体净化反映器，并将聚合温度升到规定值办法，制取了残存单体含量低ESBR。日本三菱化成公司用自由基引起剂和常规乳液聚合制剂，用两步聚合工艺制成了结合苯乙烯含量分布范畴宽、耐磨性和抗湿滑性比常规ESBR好新型ESBR[3]。日本Lion公司用二元酸双酯作ESBR软化剂，以改进胶料低温抓着性。日本住友橡胶工业公司将接枝有硅烷偶联剂ESBR胶乳与一种化合物（如四乙氧基硅烷）混合，通过溶胶凝胶化反映而制成一种高强度、高回弹率、低能耗原位增强ESBR。1.2.2溶聚丁苯橡胶合成技术进展[4]20世纪50年代末期，美国Philips公司采用锂引起阴离子聚合成功地开发了SSBR并于1964年实现了工业化生产。SSBR工业化生产普通使用烷基锂，重要是以丁基锂作为引起剂，使用烷烃或环烷烃为溶剂，醇类为终结剂，，四氢呋喃为无规剂。但由于SSBR加工性能较差，其应用并没有得到较快发展。70年代末期，对轮胎规定越来越高，对橡胶构造和性能也提出了更高规定，加之聚合技术进步，使SSBR得到较快发展。20世纪80年代初期，英国Duniop公司和荷兰Shell公司通过高分子设计技术共同开发了新低滚动阻力型SSBR产品，日本合成橡胶公司与普利斯通公司共同开发了新型锡偶联SSBR等第二代SSBR产品，这标志着SSBR生产技术已进入了新阶段。国内SSBR开发较晚，1982年北京燕山石化公司研究院对正丁基锂-四氢呋喃-环己烷体系苯乙烯和丁二烯共聚进行了小试研究，1984年进行了放大实验，1989年研制了一种新型节能SSBR，1Kt级工业装置开发成功，1996年北京燕山石化公司开发成功10Kt级SSBR生产线，并与关于单位合伙，在汽车轮胎、自行车胎、胶鞋、杂品和改性沥青等方面相继进行了应用研究。北京橡胶工业研究设计院对SSBR是基本物性、加工性能评价和轮胎胎面配方等方面进行了研究。当前，SSBR已经发展到了第三代，发达国家已经开发研究第四代乃至第五代SSBR。而国内SSBR生产还停留在第一、二代之间，尚有待于进一步进一步研究，开发新品种，增长技术含量。1.2.3国内丁苯橡胶新技术开发[5]近年来国内开展了许多丁苯橡胶科研开发与技术改革，大连理工大学化工学院与燕山石化公司研究院以正丁基锂为引起剂合成了丁二烯-苯乙烯二嵌段共聚物，该共聚物与普通溶聚丁苯橡胶相比，不但具备良好物理机械性能，同步具备低滚动阻力和高抗湿滑性能，此外还采用由正丁基锂和二乙烯基苯合成多螯型引起剂及SnCl偶联剂等合成了具备宽相对分子质量分布、高门尼粘度溶聚丁苯橡胶，并且采用湿法充油值得了物理机械性能优秀充油丁苯橡胶。兰州石化公司石化研究院自行研制开发了粉末丁苯橡胶制备技术，并实现了中式放大，经200t/a规模中试证明该技术凝聚工艺平稳，过程易于控制，产品性能稳定，重复性好，属国内首创技术，该技术应用于沥青改性方面，具备掺混工艺简朴、易于分散、改进沥青低温性能特点，并弥补了国内粉末丁苯橡胶改性沥青领域空白。此外，山东齐鲁石化公司橡胶厂开发成功新一代环保型丁苯橡胶，这项产品已经达到欧洲同类产品环保原则。其日试产能力为360吨，试生产完毕之后日生产能力将达到500吨，专家以为，环保型丁苯橡胶问世对于推动橡胶产品行业环保具备重要意义。1.3设计根据、指引思想1.3.1设计根据重要设计根据是根据南京扬子石化金浦橡胶股份有限公司丁苯橡胶生产工艺。1.3.2指引思想本设计指引思想是：（1）运用老式乳液聚合生产技术，保证产品质量高，生产过程安全；（2）生产过程尽量采用自动控制，机械化操作；（3）对于易燃易爆场合，设计采用可靠控制，报警消防设施；（4）设计采用技术成熟完善老式乳液聚合办法，达到环保规定，对生产过程中化学污水排放要通过解决，以保证环保规定；（5）厂房、车间、设备布置要严格按土建原则，以保证生产和正常进行及操作人员安全。1.4设计地区自然条件本设计丁苯橡胶车间拟建在南京扬子石化金浦橡胶股份有限公司厂区。设计地区自然条件如下：土壤最大冻土深度：1.8米土壤设计冻土深度：1.7米全年主导风向：西南风夏季主导风向：东南风年平均风速：3.4米/秒地震裂度：7度年平均降雨量：668.4毫米日最大降雨量：119.3毫米平均气压：745.66mmH最高气温：39.0℃最低气温：-10℃最大降雪量：420毫米水温：15℃

第2章工艺论证2.1产品构造与性能2.1.1名称及其构造名称：乳聚丁苯橡胶，简称ESBR（styrene-butadienerubber）分子式：其中n为平均聚合度，普通为350—10000由于乳聚丁苯橡胶中丁二烯和苯乙烯两种单体链节在共聚物大分子中呈无规分布，又由于丁二烯加成反映约80%发生在1,4位置，约20%发生在1,2位置，而在1,4位置上链节又有顺式和反式两种区别，因此乳聚丁苯橡胶大分子内存在如下微观构造。此外，亦有少量支化和交联构造存在，冷法聚合乳聚丁苯橡胶中丁二烯链重要微观构造单元70%为反式-1,4-构造。2.1.2丁苯橡胶性能表1-2-1乳聚丁苯橡胶基本性能参数性能参数密度，g/cm30.91~0.96比热容，J/（kg.℃）1820~1920线膨胀系数，10-4℃-1—Tg如下0.8~0.9Tg以上2.3~2.5折射率nD201.5345电导率—50HZ2.6~2.65(60℃)106HZ2.35~2.65(60℃)介电强度，Kv/mm24~36玻璃化温度Tg(DSC法)，℃-55平均分子量Mn(11~26)×1042.1.3丁苯橡胶用途乳聚丁苯橡胶具备多方面较好特性，在物理机械性能，加工性能和制品使用性能方面十分接近于天然橡胶，特别是耐磨、耐热、耐老化、永久变形和硫化速度方面还优于天然橡胶，并且还可以与天然橡胶及各种橡胶材料并用或改性，这就使其应用范畴得以扩广，获得广泛用途。几乎所有记录资料显示乳聚丁苯橡胶60%以上是用来生产制造轮胎用，别的重要用途是制作胶管、胶带、胶板、胶辊、胶鞋、密封件各种橡胶制品，亦有一定量电绝缘材料，医疗用品和其她工艺制品和民用小制品。近两年在世界丁苯橡胶消费构造中，用于生产轮胎及汽车制品用橡胶零部件对丁苯橡胶需求量约占总消费量54.0%，非汽车用橡胶制品约占总消费量12.5%，制鞋等其她方面约占总消费量33.5%[6]。]2.2工艺原理（1）丁二烯分子式C4H6构造式在常温常压下为无色气体，有特殊气味，有麻醉性，特别刺激粘膜，容易液化，易溶于有机溶剂；性质活泼，易发生自聚反映，因而在储存、运送过程中要加入阻聚剂。（2）苯乙烯分子式C8H8构造式苯乙烯常温常压下为无色透明油状液体，受热、曝光、遇到过氧化物极易自聚、引起和聚合。苯乙烯蒸气与空气混合物爆炸极限1.1%～6.6%（体积），解决苯乙烯时应避免明火、摩擦和静电。丁苯橡胶是1,3-丁二烯和苯乙烯共聚物，是一种最通用橡胶品种，它是按自由基反映机理于乳液中合成。其反映方程式为：mCHmCH2=CH-CH=CH2+nCH=CH2-[-CH—CH2-]n[-CH2-CH=CH-CH2-]m--2.3生产办法论证丁苯橡胶生产涉及溶聚和乳聚两种工艺。溶聚丁苯橡胶具备低滚动阻力，又具备很高抗湿滑性与耐磨性，其滚动阻力比乳聚丁苯橡胶减少20%一30%，抗湿滑性优于顺丁橡胶，耐磨性能也较好，是全天候轮胎最适当胶料。近几年国际上溶聚丁苯橡胶消费是始终处在上升趋势。西欧和日本溶聚丁苯橡胶所占总丁苯橡胶消费量比例为31%左右，某些公司正筹划扩大溶聚丁苯橡胶生产能力或新建装置。1992年以来，溶聚丁苯橡胶产量呈递增趋势。据关于资料报道，1992年至西欧、美国、日本三地区SSBR平均年增长率为5.9%，而SBR平均年增长率约为1.2%01995年，拜耳公司决定停止其在ESBR方面投资，Hill，ESBR停产。拜耳以为轮胎制备技术会有一种主线转变，欧洲消费者将逐渐接受“绿色轮胎”;此外，还应当看到如下因素[7]：(1)在既有溶液聚合装置上花较少费用就能有效地扩大SR能力。(2)溶聚工艺优于乳液聚合和气相聚合工艺，SSBR和BR更能接受长期挑战。(3)当前越来越趋向于采用优等填料，SSBR可在此方面减少轮胎滚动阻力做出贡献。(4)ESBR生产效益长期低下。但是，拜耳同步也指出ESBR1500,1712对不同顾客需求适应性很强[7]。SSBR是一种相对ESBR高性能合成橡胶，它不能等同于ESBR，也不能完全取代ESBR，两者比例调节有一种渐进发展过程。开发SSBR要在保证其综合质量优良基本上，将目的集中在节能型品种。虽然丁苯橡胶市场已经成熟，但乳液丁苯橡胶与溶液丁苯橡胶之间竞争正在增长。溶液丁苯橡胶在加工上存在问题已通过生产特制聚合物(tailoring)而得到克服。当前存在重要问题是价格较高，各生产者所生产产品之间没有较好互换性。对于高性能轮胎，没有任何其他橡胶可以代替溶液丁苯橡胶，固然乳液丁苯橡胶也是不能满足规定。因而尽管溶液丁苯橡胶成本比乳液丁苯橡胶约高出17%，但轮胎生产者使用溶液丁苯橡胶趋势已开始越来越明显，但是由于国内现状限制，因此国内大多数还是选用乳液丁苯橡胶。当前国内4套乳聚丁苯橡胶装置重要技术来源于日本JSR、ZEON和台湾合成橡胶公司。工艺技术路线基本一致，都是低温乳液聚合技术，只是在工艺流程和聚合配方上有差别，技术本质上无差别。对于聚合生产工艺而言，JSR从工艺流程上要好于ZEON，产品质量优于ZEON，缓冲能力较强；局限性之处是JSR聚合转化率为62%，而ZEON为70%[8]。吉林石化公司丁苯橡胶装置A、B两条生产线原设计双线各八台釜，五台置换塔，聚合釜容积为30m3/台，聚合物料从第一釜进入，依次通过串联八台釜，在5℃温度下，反映8-10小时，聚合转化率为60%，生产能力每条线为115t/d；通过几次技术改造，双线各拆除两台置换塔，增长一台聚合釜，变为九釜三塔反映，聚合转化率由60%提至62%，装置生产能力由115t/d提高到145t/d[8]。兰州石化公司橡胶厂丁苯橡胶以氯化钾为电解质（PH缓冲溶液）、过氧化氢二异丙苯为氧化剂、以叔十二碳硫醇为调节剂，借液氨冷却，在5-8℃下，丁二烯和苯乙烯在聚合釜中进行聚合反映，待末釜单体转化率达64-68%时，用终结剂终结聚合反映，单体回收采用水环式压缩机，用挤压脱水机、膨胀干燥机进行脱水干燥[8]。齐鲁石油化工公司橡胶厂采用ZEON技术，用低活性引起剂通过延长反映时间、调节剂乳化剂补加实现高转化率，通过变化氨蒸发压力对聚合温度进行控制，通过14-16小时聚合反映，聚合达70%。单体回收采用三台小脱水机脱水，采用带式干燥机热风干燥（两条线为随工艺包引进，第三线为哈尔滨博实公司参照其干燥箱仿制）。其工艺路线缺陷一是反映时间较长；二是反映温度控制精度低，温度波动大；三是缓冲能力弱[8]。南通申华化学工艺路线与吉化公司基本相称，其技术来源于台湾合成橡胶公司，聚合系统聚合温度控制在8℃左右，转化率为63%--66%，单体丁二烯回收用水环真空泵，苯乙烯回收采用两台减压蒸馏塔串联操作，脱水机为两台并联操作，每条生产线两台小干燥箱（美国WP公司生产）并联进行干燥[9]。虽然丁苯橡胶市场已经成熟，但乳液丁苯橡胶与溶液丁苯橡胶之间竞争正在增长。溶液丁苯橡胶在加工上存在问题已通过生产控制聚合物(tailoring)而得到克服。当前存在重要问题是价格较高，各生产者所生产产品之间没有较好互换性。对于高性能轮胎，没有任何其他橡胶可以代替溶液丁苯橡胶，固然乳液丁苯橡胶也是不能满足规定。因而尽管溶液丁苯橡胶成本比乳液丁苯橡胶约高出17%，但轮胎生产者使用溶液丁苯橡胶趋势已开始越来越明显，但是由于国内现状限制，因此国内大多数还是选用乳液丁苯橡胶。普通乳液丁苯橡胶中具有23.5%苯乙烯，其分子量随聚合状况而异，在10~150万之间。聚合物分子微构造，也随聚合条件变化有很大不同。高温共聚丁苯橡胶与低温丁苯橡胶比较，高温共聚橡胶反式构造含量较低，聚合度也较低，凝胶含量较大；低温共聚丁苯橡胶反式构造含量较高，分子量分布较窄，凝胶含量几乎没有，因而，物理性质比高温丁苯橡胶好[10]。2.4丁苯橡胶生产办法2.4.1工艺方案选取根据2.4.1.1工艺流程方面就以上四种聚合工艺而言，本体法工艺流程简朴，装置占地面积小，同步基本上无废液排放，排气可达到最低限度，环境污染少，并且产品质量好、纯度高，特别使用透明包装材料和电缆料。悬浮法是一种相对最成熟工艺，在当前世界上聚氯乙烯生产中占有绝对分额，且产品转化率最高，产品品种最多，容易适应市场。乳液法是生产糊树脂办法，工艺复杂、成本较高且树脂质量较差。而微悬浮法也是生产糊树脂办法，但仅用于特殊用途。2.4.1.2反映速率控制方对于本体聚合，当自由基聚合进行到一定转化率后，体系黏度增大，自动加速效应明显，散热困难。大规模生产时，虽然减少引起剂浓度以减慢速率，有时还是不能较好控制。改用溶液聚合可以克服这一困难，但聚合速率和产物分子量均有所减少；此外，脱除溶剂困难，成本较高。而悬浮聚合可以克服本体聚合和溶液聚合上述缺陷[11]。2.4.1.3经济方面从经济角度分析，乳液聚合是最合理聚合办法。乳聚丁苯橡胶由于开发、生产、加工、历史悠久，其生产和加工工艺成熟，特别以它良好综合性能，被世界各国广泛生产和应用，其生产能力、产量及消耗量在合成橡胶诸胶胶种中始终居世界合成橡胶中首位。因而，乳聚丁苯橡胶生产经济价值很高。2.4.1.4乳液聚合浮液聚合法有许多长处，如以水为介质，价廉、不需要回收、安全、产物容易分离、生产成本低；能在较高聚合速度中获得高分子量聚合物；可在反映温度较低状况下进行反映，反映热也容易散出，聚合过程容易控制；在转变为胶乳整个过程中，乳液粘度较低，设备强度和能耗也会减少。通过以上各种方案对比，本设计选用低温乳聚制取丁苯橡胶。2.4.2丁苯橡胶工艺原理[12]：2.4.2.1聚合原理乳聚丁苯橡胶属于乳液法链式自由基聚合机理。整个聚合过程分为链引起、链增长、链转移和链终结四个环节。2.4.2.2链引起这是形成单体自由基活性种反映，一方面由氧化还原引起体系在水相中产生初级自由基。第二步是初级自由基与单体加成，形成单体自由基。2.4.2.3链增长在链引起阶段形成单体自由基，活性很高，如无阻聚物质与之作用，就能攻打第二个单体分子π键，重新杂化结合，形成新自由基，如此循环下去。该反映过程放热，链增长速率极快（0.01–0.02ns间），其有关速率方程为：式中Rp—链增长速率，L/（）[I]—引起剂浓度，mol/l；f—引起剂引起效率，%；kd—引起剂分解速率常数；kp—链增长速率常数；kt—链终结速率常数。2.4.2.4链终结乳聚丁苯橡胶聚合过程终结重要是双基结合终结。此时聚合体系中，除水相外，重要是表面层为乳化剂覆盖聚合胶乳粒子[13]。2.4.3丁苯橡胶生产工艺流程简述2.4.3.1原料准备过程用计量泵将规定数量相对分子质量调节剂与苯乙烯在管路中混合溶解，再在管路中与解决好丁二烯混合。然后与乳化剂混合液（乳化剂、去离子水等）等在管路中混合后进入冷却器，冷却至5℃。在与活化剂溶液（还原剂、螯合剂等）混合，从第一种釜底部进入聚合系统，氧化剂直接从第一种釜底部直接进入。2.4.3.2聚合过程[13]系统由8~12台聚合釜构成，采用串联操作方式。当聚合到规定转化率后，在终结釜前加入终结剂终结反映。聚合反映终点重要依照门尼粘度和单体转化率来控制，转化率是依照取样测定固体含量来计算，门尼粘度由取样测定来拟定。虽然生产中转化率控制在60%左右，但当所测定门尼粘度达到规定指标规定，而转化率未达到规定期，也就加终结剂终结反映，以保证产物门粘度尼合格。2.4.3.3分离过程丁二烯分离从终结釜流出终结后胶乳液进入缓冲罐。然后通过两个不同真空度闪蒸器回收未反映丁二烯。第一种闪蒸器操作条件是22～28℃，压力0.04MPa，在第一种闪蒸器中蒸出大某些丁二烯；再在第二个闪蒸器中（温度27℃，压力0.01MPa）蒸出残存丁二烯。回收丁二烯经压缩液化，再冷凝除去惰性气体后循环使用。苯乙烯分离脱除丁二烯乳胶进入苯乙烯汽提塔（高约10m，内有十余块塔盘）上部，塔底用0.1MPa蒸汽直接加热，塔顶压力为12.9kPa，塔顶温度50℃，苯乙烯与水蒸汽由塔顶出来，经冷凝后，水和苯乙烯分开，苯乙烯循环使用。塔底得到含胶20%左右胶乳，苯乙烯含量＜0.1%。经减压脱出苯乙烯塔底胶乳进入混合槽，在此与规定数量防老剂乳液进行混合，必要时加入充油乳液，经搅拌混合均匀后，送入后解决工段。2.4.3.4后解决工段混合好乳胶用泵送到絮凝槽中，加入24%～26%食盐水进行破乳而形成浆状物，然后与浓度0.5%稀硫酸混合后持续流入胶粒皂化槽，在激烈搅拌下生成胶粒，操作温度均为55℃左右。从胶粒皂化槽出来胶粒和清浆液经振动筛进行过滤分离后，湿胶粒进入洗涤槽用胶清液和清水洗涤，操作温度为40~60℃。洗涤后胶粒再经真空旋转过滤器脱除一某些水分，使胶粒含水低于20%，然后进入湿粉碎机粉碎成5～50mm胶粒，用空气输送器送到干燥箱中进行干燥[14]。干燥箱为双层履带式，分为若干干燥室分别控制加热温度，最高为90℃，出口处为70℃。履带为多孔不锈钢板制成，为防止胶粒粘结，可以在进料端喷淋硅油溶液，胶粒在上层履带终端被刮刀刮下落入第二层履带继续通过干燥室干燥。干燥至含水＜0.1%。然后经称量、压块、检测金属后包装得成品丁苯橡胶。2.4.4丁苯橡胶生产工艺流程]图1低温乳液聚合丁苯橡胶生产工艺流程简图[15]

第2篇设计计算阐明书第1章基本数据1、年产量：5万吨2、年工作日：7800小时3、烃含量：92%4、转化率：60%5、单体回收单元损率：0.2%6、后解决单元损率：0.6%7、聚合配方（质量百分含量，净含量/100份单体）表2-1-1重要原料指标[16]原料指标丁二烯纯度99.3%苯乙烯纯度99.6%丁二烯/苯乙烯72/28混合苯乙烯纯度94%混合丁二烯纯度93%纯碱流量/BD流量1/1表2-1-2产品指标[16]产品指标气提胶乳中结合苯乙烯含量（wt%）22.5~25.4%残留苯乙烯（wt%）0.1%最后胶乳（wt%）20.5~23.5%单体回收单元丁二烯损率：（wt%）2.0%单体回收单元苯乙烯损率（wt%）0.06%门尼粘度46~58伸长率480%表2-1-3聚合配方[16]名称组分SBR1500单体BD72ST28乳化剂WT176.072松香酸钾皂液4.62电解质WT2.058磷酸0.231氢氧化钾0.396乙二胺四乙酸四钠盐0.03间次甲基二萘磺酸钠0.13保险粉溶液WT0.54连二亚硫酸钠0.04活化剂溶液WT11.253乙二胺四乙酸四钠盐0.025硫酸亚铁0.01甲醛次硫酸钠0.04调节剂溶液叔十二碳硫醇0.158氧化剂溶液过氧化氢对，锰烷0.86终结剂溶液WT4.966二甲基二硫代氨基甲酸钠0.11亚硝酸钠0.036SDS0.15稀磷酸WT0.035PHS0.023反映介质去离子水195

第2章聚合工段物料衡算丁苯物料衡算图：1—丁二烯；2—苯乙烯；3—调节剂；4—活化剂；5—氧化剂；6—终结剂；7—钾皂；8—碱；9—聚合物；10—软水；11—未反映丁二烯；12—未反映苯乙烯；13—蒸气；14—消泡剂；15—固体；16—碱；2.1进料计算（1）混合丁二烯和苯乙烯进料：设年产量为5万吨每小时产量：M=5×107/7800=6410.26kg/h每小时消耗烃含量：6410.26kg/h×0.92=5897.44kg/h丁二烯和苯乙烯总量：MST+BD=5897.44kg/h/60%/（1—0.2%）/（1—0.6%）=9908.21kg/h丁二烯和苯乙烯配料比值：BD：ST=72：28纯丁二烯进料量：M2=MST+BD×0.72=9908.21kg/h×0.72=7133.91kg/h纯苯乙烯进料量：M3=MST+BD×0.28=9908.21kg/h×0.28=2774.30kg/h每小时丁二烯混合进料量：M5=M2/0.93=7133.91kg/h/0.93=7670.87kg/h每小时苯乙烯混合进料量：M4=M3/0.94=7133.91kg/h/0.94=2951.38kg/h单体BD总损失量：7133.91×（0.002+0.006+0.02）=199.75kg/h单体ST总损失量：2774.30×（0.002+0.006+0.001+0.0006）=26.63kg/h（2）辅助物料计算：单体：BD：7133.91kg/hST：2774.30kg/h单体总量：BD+ST=9908.21kg/h乳化剂：松香酸钾皂9908.21kg/h×4.62%=457.76kg/hWT9908.21kg/h×176.072%=17445.58kg/h电解质：WT9908.21kg/h×2.058%=203.91kg/h磷酸9908.21kg/h×0.231%=22.89kg/h氢氧化钾9908.21kg/h×0.396%=39.24kg/h乙二胺四乙酸四钠盐9908.21kg/h×0.03%=2.97kg/h间次甲基二萘磺酸钠9908.21kg/h×0.13%=12.88kg/h保险粉溶液：WT9908.21kg/h×0.54%=53.50kg/h连二亚硫酸钠9908.21kg/h×0.04%=3.96kg/h活化剂溶液：WT9908.21kg/h×11.253%=1114.97kg/h乙二胺四乙酸四钠盐9908.21kg/h×0.025%=2.48kg/h硫酸亚铁9908.21kg/h×0.01%=0.99kg/h甲醛次硫酸钠9908.21kg/h×0.04%=3.96kg/h调节剂溶液：叔十二碳硫醇9908.21kg/h×0.158%=15.65kg/h氧化剂溶液：过氧化氢对锰烷9908.21kg/h×0.86%=85.21kg/h终结剂溶液：WT9908.21kg/h×4.966%=492.04kg/h二甲基二硫代氨基甲酸钠9908.21kg/h×0.11%=10.90kg/h亚硝酸钠9908.21kg/h×0.036%=3.57kg/hSDS9908.21kg/h×0.15%=14.86kg/h稀磷酸：WT9908.21kg/h×0.035%=3.47kg/hPHS9908.21kg/h×0.023%=2.28kg/h

2.2出料计算未反映丁二烯出料依照结合苯乙烯量(22.5-23.5%）拟定反映掉苯乙烯量(即乳胶中丁二烯/苯乙烯=76.5/23.5)反映MBD=7670.87kg/h×0.6=4602.52kg/hMBD/MST=77/23=3.35反映MST=23/77×2951.38kg/h=881.58kg/h未反映MBD=7670.87kg/h-4602.52kg/h=3068.35kg/h尾气中丁二烯含量7133.91kg/h×0.02=142.68kg/h（3）气体乳胶中残留苯乙烯2774.30kg/h×0.001=2.77kg/h（4）滗吸器中残留苯乙烯2774.30kg/h×0.0006=1.66kg/h（5）胶乳总量反映MBD+反映MST=5484.10kg/h第3章聚合工段热量衡算已知基本数据：下表-进料密度第一反映器入口869kg/m3at9.7℃第二反映器入口928kg/m3at5.5℃平均899kg/m3——M=29901.28kg/h一共2条生产线，则每条总物质量为：M=14950.64kg/h平均流量=14950.64÷899=16.63m3/h，则取反映釜体积V=20m3每釜滞留时间t=20÷16.63=1.20hRt=9小时9/1.20=7.50（8釜）为达到规定转化率，使聚合反映充分发生，取反映时间Rt=9小时，聚合釜为8釜串联。(由8台聚合反映釜构成一条生产线，反映时间为8～12小时（取9小时），反映转化率为60%。聚合釜操作压力为0.4～0.5Mpa，温度T=5℃，PH=4～5，聚合带有搅拌器，并用液氨作为冷冻介质。依照《基本有机化工工厂装备》知，对于一级反映，持续釜式反映器反映转化率与反映速度常数之间关系如下[17]：式中CAN—第N台釜内反映物浓度；mol/LCA0—反映物初始浓度；mol/L—第N台釜内反映物转化率；k—聚合反映表观速度常数；—平均停留时间；minN—持续槽式反映器台数；为了便于计算，按等温等容解决，取总转化率60%；8釜串联；平均停留时间60min；反映温5℃。将上式进一步整顿得表2-2-1各釜纯转化率与累积转化率[18]第一釜第二釜第三釜第四釜纯X(％)累积X(％)纯X(％)累积X(％)纯X(％)累积X(％)纯X(％)累积X(％)10.8210.829.6520.478.6129.087.6736.75第五釜第六釜第七釜第八釜纯X(％)累积X(％)纯X(％)累积X(％)纯X(％)累积X(％)纯X(％)累积X(％)6.8543.606.1049.705.4555.154.8560依照各釜纯转化率计算各釜物料构成以第一釜作为示例计算：水相：因反映中没有消耗，因此流量不变，为19313.47kg/h100%苯乙烯：进料：2951.38kg/h出料：2951.38kg/h×(1－10.82%)=2632.04kg/h100%丁二烯：进料：7670.87kg/h出料：7670.87kg/h×(1－10.82%)=6840.88kg/h聚合物：2951.38＋7670.87－(2632.04＋6840.88)=1149.33kg/h比例：水相：19313.47/(19313.47＋2632.04＋6840.88＋1149.33)=64.52%苯乙烯：2951.38/29935.72=9.86%丁二烯：7670.87/29935.72=25.62%聚合物：1149.33/29935.72=3.84%如下计算中，上一釜出料量即为下一釜进料量，计算汇总见下表表2-2-2各釜出料口物料构成物第一釜第二釜第三釜第四釜料kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)水相19313.4764.5219313.4764.5219313.4764.5219313.4764.52苯乙烯2632.049.862378.057.942173.307.26.616.70丁二烯6840.8825.626180.7420.655648.5818.875215.3317.42聚合物1149.333.842063.466.892800.379.353400.3111.36物第五釜第六釜第七釜第八釜料kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)kg/hW(%)水相19313.4764.5219313.4764.5219313.4764.5219313.4764.52苯乙烯1869.166.241755.145.861659.485.541579.005.27丁二烯4858.0816.234561.7415.244313.1314.414103.9413.71聚合物3895.0113.014305.3714.384649.6415.534939.3116.50

由于工艺程序中八个釜都要用到液氨冷凝装置，因此以第一釜为例计算能量守恒。在第一釜进料之前已将原料从10℃降至5℃。3.1聚合热BD:18.7kcal/molST:16.68kcal/mol一小时第一釜中聚合热：Q=（MBD/54×0.001×18.7+MST/104×0.001×16.68）kcal/h=829.99/(54×0.001)×18.7+319.34/(104×0.001)×16.68kcal/h=236205.24kcal/h3.2冷却显热在第一反映釜进料之前就已经将进料温度从10℃降至5℃冷却显热如表2-2-3所示：表2-3-1首釜冷却显热FLOW(kg/h)△T(℃)Cp(kcal/kg·℃)(5℃)q=FCp△T(kcal/h)BD7670.8750.54821018.18ST2632.0450.3965211.44EM17903.3450.97787457.82MOD15.6550.215.65ACT1122.4050.9955583.94OXI85.2150.285.21TOTAL29429.51--119372.243.3搅拌热搅拌热为聚合热5%计算反映8小时，则第一反映釜搅拌热为:q1=q×5%==11810.26kcal/h3.4所需氨量m：氨质量；Hr：氨汽化潜热，7℃时为295.7kcal/kg，5℃时为297.05kcal/kg。则反映9小时，冷却第一釜所需氨量：第一釜热量平衡表如表2-3-1所示：表2-3-2反映时间为9h时第一釜热量平衡表釜聚合热kcal/h冷却显热kcal/h搅拌热kcal/h总计kcal/h第一釜236205.24119372.2411810.26367387.74

第4章反映器选取4.1反映釜选型[7]按聚合反映特性及过程控制重点在于除去聚合热场合，可选用搅拌釜式反映器（参见《聚合反映工程基本》）。搅拌釜是乳液聚合最惯用反映器，也是应用最广聚合反映器，釜式聚合反映器是一种形式多变聚合装置，它广泛应用于低粘度悬浮聚合过程，乳液聚合过程，也能用于高粘度本体聚合和溶液聚合过程。从操作方式来看它能进行间歇、半持续、单釜和多釜持续操作，以满足不同聚合过程规定。为了保证釜中物料流动、混合与传热，液滴分散或固体物料均匀悬浮，釜中设有搅拌装置[19]。釜式反映器除热重要采用夹套和各种内冷件，以立式最为常用。综上所述，初选反映器为搅拌釜式反映器。由设计压力为3×105~5×105帕，热量衡算初选反映器为φ2200×H4950，可选封头型式为：椭圆形底、盖，可拆盖，高度H=4950mm，公称容积为20m3，筒体内径为2200mm，壁厚为12mm，A3材质，重量为3680Kg，下轴泵为LIGUM—VIJUE（参见《化工容器及设备简要设计手册》）[7]。反映釜和搅拌桨示意图2图2反映釜和搅拌桨示意图反映釜型号见下表2-4-1：表2-4-1反映釜型号封头型式公称容积计算容积筒体直径筒体高度壁厚材质下轴泵型号椭圆底、盖20m316.63m32200mm4950mm12mmA3LIGUM—VIJUE反映器体积计算苯乙烯密度ρ1=0.912×103kg/m3丁二烯密度ρ2=0.6211×103kg/m3聚丁苯橡胶密度ρ3=0.95×103kg/m3水密度ρ=1.00×103kg/m3通过质量分数算得ρm=（72/295）×0.912+（28/295）×0.6211+（195/295）×1=0.9426×103kg/m3ρm——反映液混合密度，kg·m3 VR=W/ρm=29935.72/0.9426×103=31.761m3取聚合釜VT=32m3，为提高釜运用率，装料系数η普通取在0.6～0.85，可取0.85，即η=0.85，则V=32/0.85=37.65m3，因此釜体积应当取38m3。4.2罐体尺寸拟定4.2.1筒体高径比因而设计条件为低温、乳聚，可选取高径比为2.4，即：H/Di=2.44.2.2初步计算筒体直径立式搅拌器容积普通是筒体和下封头容积之和。已知高径比和η值后，仍不能拟定筒体直径和高度，由于当Di不知时，封头体积也不知。因而选用粗估法计算，即先忽视封头体积，然后再精准计算。V≈（π/4）Di2H=（π/4）Di3(H/Di)∴Di=圆整Di=2.8m当Di=2.8时，封头体积V=3.64m³，直边高度40mm，内表面积10.1㎡筒体高度H==验证：H/Di=5.813/2.8=2.176,在2.08～3.85之间，以上假设成立。4.2.3聚合釜壁厚计算由公式：式中：Pc—计算压力取Pc=1MPa；Di=2200mm；=0.9；设计温度为5℃查得1Cr18Ni9Ti在5℃[σ]t=205MPa取腐蚀余量C2=1.1mm，钢板厚度负偏差C2=0.8mm，则Sn=S+C1+C2=6.0+0.8+1.1=7.9mm圆整后取Sn=8mm。复验Sn×6%=8×0.06=0.48mm＜0.8mm，故不能取C1=0.8，取C1=0.4重新计算：Sn=S+C1+C2=6.0+0.4+1.1=7.5mm，圆整后取Sn=8mm。复验，Sn×6%=8×0.06=0.48mm＞0.4mm，故最后取C1=0.4mm。该聚合釜体可用8mm厚16MnR钢板制造。由于内压要比外压大，因此按强度计算内筒壁厚一定能满足外压稳定规定。因而，本设计中未做外压设计。

第5章管道直径与贮罐计算5.1管道与贮罐计算5.1.1丁二烯苯乙烯进料管径计算查得工艺液体流速范畴为0.5-1m/s。1.丁二烯管径计算取丁二烯流速为u=1m/s；qm=7133.91kg/h；=621.1kg/m3d=取原则管道直径为70×3，实际流速为u==0.85m/s。2.苯乙烯管径计算苯乙烯流速u=1.0m/sqm=2774.30kg/h；=914.0kg/m3d=取原则管道直径为42×3，实际流速为u==0.71m/s。5.1.2贮罐体积计算贮罐是用来储存一定量进料，以保证一定期间内工艺程序准时按量进行。每8小时一倒班加一次料。贮罐（丁二烯）：每小时丁二烯进料为7133.91kg,V=8×7133.91/621.1=91.89m3贮罐（苯乙烯）：每小时苯乙烯进料为2774.30kg,V=8×2774.30/914.0=24.28m3其她贮罐均按以上办法计算，某些助化剂自身损耗量很小甚至不损失，就按照一小时计算量来计算。

第6章泵计算6.1泵P—304设计图2-6-1泵示意图6.1.1条件根据以P—304苯乙烯进料泵计算为例，已知数据如下：管径：D=0.040m苯乙烯平均密度：苯乙烯粘度：压强：P1=1×105PaP2=5×105Pa6.1.2管内流体流速（1）管内流体流速：雷诺数：即：管内流动状态为湍流取，由Re、e查《化工原理第四版》上册P37，（2）直管阻力和局部阻力计算：(按照厂区布置推算，取管道长度为50m)直管阻力计算：局部阻力计算：总阻力：（3）理论压头计算：由柏氏方程可得：=44.816.1.3泵选型：由输送温度为常温、低粘度、无腐蚀性、无固体颗粒液体，选取扬程为45，流量为12旋涡泵，旋涡泵适合小流量高扬程场合。查《化工手册》P4-71[21]选泵型号为：IS50—310—100泵效率计算：第7章车间工艺布置及厂址选取7.1工艺布置设计生产车间工艺布置合理与否直接影响生产工艺方案能否实现及工厂效率、占地面积及建设投资等，对整个工厂厂貌及其她设计均有重要影响，在进行生产工艺布置时，一方面遵守工艺设计整体原则，同步还应注意如下几点。=1\*GB3①以组织形成工艺生产流水线为准则，生产工艺流程要顺，力求合理。尽量缩短半成品运送路线，尽量避免运送路线交叉和来回。=2\*GB3②各生产车间用胶一端，尽量接近炼胶车间，便于胶料搬运和供应。为了减少炼胶车间对生产厂房污染，炼胶车间应尽量布置在全年主导风向下风向。=3\*GB3③生产设备周边，需留出足够操作面积和设备吊运、拆装、检修所需要空间，机台之间安全间距等。=4\*GB3④各生产工序（或工段）之间，需留出足够物料和半成品存储面积。=5\*GB3⑤各生产车间（或工段）之间，需留出车间内部通道和运送道路。=6\*GB3⑥在布置大型生产设备（或机组）时，必要注意地基状况、楼板荷载与厂房高度和柱关系。有问题需与土建专业协商，采用相应办法。还需注意大型设备基本与厂房墙、柱基本关系。两种基本不能连结或紧靠。若间距过小，应采用防震办法。=7\*GB3⑦在不影响产品质量前提下，应充分运用自然采光和自然通风条件，保障良好生产操作环境。生产厂房四周，不要贴墙布置其她建筑物。=8\*GB3⑧在生产车间工艺布置过程中，需同步考虑管道敷设、起重运送、自动控制、通风设施、车间动力站、车间变电所等所需要空间和比较适当位置。需分别会同关于设计专业协商拟定。=9\*GB3⑨为了消防和安全生产，在布置车间内部重要通道时，需考虑人员迅速疏散条件。对于易燃易爆生产工段，布置在主厂房边角地带，并提供生产车间工艺平面布置图和必要立面布置图。请关于专业在设计时采用必要办法。=10\*GB3⑩要为车间办公室和车间生活室留出足够空间，以便关于设计专业进行详细安排。结合长远发展规划，为进一步扩建预留出条件。7.2生产厂房整体布置生产厂房整体布置就是依照工艺、交通运送、动力供应、生产管理多方面规定结合地形、地貌和周边环境等详细状况，进行全厂各种建筑物、构筑物和道路等布置。橡胶厂生产厂房整体布置基本上可归纳为综合性集中厂房和按车间划分分散厂房两种形式。国内外生产实践证明，综合性集中厂房具备更多长处。本工艺也采用综合性集中厂房。综合性集中厂房把一种橡胶产品整个生产过程几种车间，甚至把几种橡胶产品几种生产车间，按照生产工艺流程合理性，集中布置在一种大厂房内。这种形式长处是生产车间集中、厂区布置紧凑、节约占地面积；各生产车间连在一起，便于组织持续生产流水线；半成品可避免露天运送，不受外界环境影响，减少半成品在搬运过程中变形，对严格控制半成品规格，提高产品质量极为重要；同步，某些生产设备还可就进共用，或互为备用。此外，各种动力介质管线均可相应缩短，减少能量损耗。7.3厂址选取根据与原则[20]生产能力：本设计为年产丁苯橡胶4万吨交通运送：该厂属于丁苯橡胶生产大中型公司，需要有便利交通运送条件，因而选取水陆运送比较以便地方建厂，且原料供应充分。地貌地形：地势较平缓、地带平阔丘陵地，保证建厂土石运用量不大。厂区面积、形式和其她流程合乎需要，厂区留有发展余地。气候条件：主导风向规定较稳定，场地应选取在城乡常年空气下风侧，河流下游，尽量远离居民区。水文地质：装置需水量大，故厂址应选取在接近水源充分和水质良好地区，以满足装置生产和生活用水及排水，接近河流但避开洪水地段。7.4设备布置安全距离在设备安装中，设备应留有余地，以便操作和维修。查《化工设计》，列于表2-7-1。7.5车间内辅助室和生活室布置=1\*GB2⑴生活规模较小车间，多数是将辅助室、生活室集中布置在车间一种区域内。=2\*GB2⑵考虑到通风和采光效果，普通将生产区集中在北面，辅助室、生活室放在南面。=3\*GB2⑶辅助室、生活室应尽量接近安全通道。=4\*GB2⑷辅助室、生活室和生产区间应考虑用防火防爆墙隔离。=5\*GB2⑸辅助室、生活室门都应朝外开，以便人员撤离。表2-7-1设备安全距离一览表[21]序号项目净安全距离/m1泵与泵间距离0.72泵与墙距离1.23泵列间距离2.04计量槽间距离0.4～0.65换热器间距离1.06离心机周边通道1.57过滤机周边通道1.0～1.88反映釜间距1.0～2.09反映釜与墙间距0.710反映罐盖上传动装置离天花板距离0.81112反映罐卸料口至离心机距离513通廊、操作台通行某些最小净空高度2.0～2.514不通行地方最小净空高度1.915操作台梯子斜度45°～60°16工艺设备与通道间距1.0第8章安全设计在工业生产整个过程中，都要涉及到安全问题。安全工程同步也是一项系统工程。安全涉及是完毕设计工作一种重要环节。提高橡胶厂安全性重要从两个方面着手：在硬件方面，提高设备可靠性；在软件方面，加强当代化安全管理。从生产角度看，工业安全又两个侧面，一种是以防火、防爆为重要安全办法；另一种侧面是防止污染扩散形成暴露源对人身导致健康危害。本设计重要从综合安全防护方面进行安全设计。8.1防火防爆=1\*GB2⑴依照中华人民共和国国标（GBJ16-87）建筑设计防火规范，本厂属于甲级防火防爆单位，各工序岗位管理均应符合规范规定。=2\*GB2⑵在厂范畴内，30米以内禁止烟火，禁止携带易燃、易爆品和穿钉鞋进入生产区域，生产所用易燃品（棉纱、油类等）应放在指定地点，并妥善保管。=3\*GB2⑶所有盛装易燃易爆物料设备和运送通道，均应有良好静电接地装置，接地总电阻不得不不大于4欧姆，厂房和装置避雷装置应保持良好，不得损坏，每年要检测校验一次，接地线测试由动力厂负责，检测记录应报生产单位和生产机动部、安环质检部各一份，以备待查。=4\*GB2⑷盛装和输送易燃易爆物料设备，管道应当严密无泄露，发现泄漏应及时检修，若开车无法检修，又严重威胁安全生产，应及时停车检修。=5\*GB2⑸所有电动机和电器设备均应有良好接地装置，机械传动设备应有完整安全防护罩。=6\*GB2⑹当班工人，不得任意脱离工作岗位，传动设备合闸前，要按操作法规定，严格细致检查，注意设备内外与否有人工作。=7\*GB2⑺登高作业2米以上，应带好安全带和安全帽，并携带好材料、工具、切勿落下伤人。=8\*GB2⑻安全阀、防爆膜、压力表要经常保持灵活好有用，均应按照受压容器管理规范规定，按期进行核验，并做好记录，打好铅封，记录上应有检查人签字存档备查，如遇特殊状况，例如安全阀误操作跳开，低改高型号树脂生产，要随时调校安全阀[22]。=9\*GB2⑼砂封、阻火器等安全装置每半年清理检查一次。=10\*GB2⑽系统设备管道停车检修，必要将物料解决干净，排N2置换。经分析化验合格，办理动火证后，方可动火检查。=11\*GB2⑾系统设备，管道开车，应用N2置换，分析含氧在3%如下，方可进行开车。=12\*GB2⑿盛装和输送C2H2、VCM管道设备禁止用铁器敲打，以免发生火花。8.2防毒生产中所用反映物品大多对人身有健康危害，化学物品经吸入、食入、经皮吸取等途径向人体侵入。防护办法：=1\*GB2⑴皮肤防护=1\*GB3①禁止直接接触剧毒物品=2\*GB3②在生产岗位工作职工依照有毒物性质穿戴工作帽、工作服、防护面具、防护镜、手套、工作鞋、口罩等劳动保护用品以及在外露皮肤上涂抹皮肤防护剂。=2\*GB2⑵呼吸防护进入有毒物料是设备内作业或有毒物质浓度超标区域，应戴防毒面具及防护用品。呼吸防护面具涉及防毒面具、氧气呼吸器等。=3\*GB2⑶个人卫生保健=1\*GB3①不准在被污染环境中存储食品及就餐、饮水。饭前应洗手、漱口。=2\*GB3②对的穿戴防护用品，下班后应洗澡。工作服不应与非工作服混放。=3\*GB3③增长保健食品，增长营养，增强体质、增强身体康毒害能力。=4\*GB3④定期检查身体健康状况。=5\*GB3⑤应备有一定数量应急解毒药物。8.3中毒后应采用急救办法有如下四个要领：=1\*GB2⑴安全进入毒物污染区=2\*GB2⑵迅速急救生命=3\*GB2⑶彻底清除毒物污染，防止继续吸取=4\*GB2⑷送医院治疗8.4安全生产要点本装置所用物料丁二烯、苯乙烯、过氧化氢异丙苯等，均为易燃、易爆、有毒物质，有些工序属有毒有害生产作业岗位。8.4.1重点部位1．中间罐区

该罐区是储存丁二烯、苯乙烯、过氧化氢异丙苯等物质场合。所储物质除具备易燃、易爆、有毒性质外，其中丁二烯可生成易急剧分解爆炸过氧化物。丁二烯、苯乙烯又易自聚，导致设备、管道堵塞。过氧化氢异丙苯是一种极强氧化剂，极易分解，遇还原剂则发生激烈反映。某厂曾发生过丁二烯过氧化物分解引起精丁二烯储罐爆炸事故。2．聚合釜

是在5～7℃和0.19～0.49MPa压力下操作带有搅拌装置压力容器。除了因参加反映单体等化学性质所具备危险因素外，还因反映过程中工艺调节控制因素较多，一旦控制失误，易产生爆聚，引起温度、压力急剧升高以致发生更严重事故[23]。在第二和末釜出口装有γ射线（铯137）密度计。应注意射线对人体危害。3．单体回收系统

该系统是将胶乳中未反映单体丁二烯和苯乙烯回收再运用单元。除物料等危险因素外，还由于负压操作也许浮现密封性问题而导致空气进入系统，并引起系统内氧含量增高，促使丁二烯过氧化物生成，浮现分解爆炸危险。该系统设备与管道常会因单体自聚、凝胶而导致管道堵塞，甚至撑破钢制容器，这是丁苯橡胶生产中最感麻烦问题。苯乙烯沉降罐常因沉降不好，水内夹带苯乙烯，导致污水解决设备堵塞事故。8.4.2安全要点1．中间罐区=1\*GB3①丁二烯、苯乙烯贮罐液位应不超过贮罐容积80%，并避免长期静止贮存。=2\*GB3②贮罐及其附属设备（涉及泵房内机泵）要无跑、冒、滴、漏，贮罐排水要有两名操作人员在场，发现问题必要及时消除。=3\*GB3③贮罐避雷和静电接地设施要牢固完整，并有定期检测记录。=4\*GB3④可燃气体检测报警仪器等安全设施要投用、敏捷，消防设施须完好无损。消防通道要畅通，防爆照明要完整。=5\*GB3⑤贮罐保温须完整，进出物料管线、阀门及液位计防冻办法要可靠。=6\*GB3⑥机泵润滑油位要正常。2．聚合釜=1\*GB3①各物料管道、设备静、动密封点须严格，特别要注意聚合釜搅拌器轴封、机泵和调节阀填料函等动密封点严密性，及时发现和排除任何导致泄漏故障。=2\*GB3②聚合釜投料前必要通过气密实验，并经氮气置换合格方准投料。经常注意检查投料比例和投料量精确性，检查聚合釜温度、压力变化及搅拌器电动机负荷有无超限，发现异常及时告知操作人员检查解决，防止爆聚和其他生产事故。=3\*GB3③要检查氨罐压力、温度、液位与否正常。=4\*GB3④要检查可燃气体检测报警仪器等安全设施与否投用、完好，有无损坏。=5\*GB3⑤仪表维修人员进入射线区域作业时，应穿戴铅橡皮服和铅橡皮手套。禁止非仪表维修人员进入γ射线区域内，禁止任何人擅自打开?射线密度计或取出放射源──铯。3．单体回收系统=1\*GB3①开车前要严格进行试压和真空度实验，生产中注意检查系统中真空度与否达到规定值，发现异常及时查找因素或泄漏点，及时消除故障，防止空气进入回收单体中。

=2\*GB3②要经常检查回收丁二烯贮罐、苯乙烯贮罐、回收丁二烯压缩机先后分离器及管道温度、液位与否正常，有无堵塞。如发现异常，及时组织解决。=3\*GB3③要经常检查不凝气体排放管线中氧含量。不凝气中氧含量不得超过0.8%，以防止丁二烯系统氧含过高而过多地生成丁二烯端基聚合物和过氧化物。=4\*GB3④要经常检查可燃气体检测报警仪器和其她安全设施与否投用、完好。防雷、防静电接地与否良好，应定期检查和检测并有记录。=5\*GB3⑤要检查苯