目录

概述 -------------------------------------------------------------------------------- ---1

基础数据--------------------------------------------------------------------------------9 一．三釜物料衡算

1．计算丁二烯进料量-------------------------------------------------------- ---9 2. 溶剂进料量---------------------------------------------------------------- ---10 3．催化剂用量---------------------------------------------------------------- ----10 4. 聚丁二烯生成量--------------------------------------------------------------10 5. 防老剂用量--------------------------------------------------------------------11 6. 三釜物料衡算表------------------------------------------------------------- --11 二．首釜物料衡算

1. 计算丁二烯进料量---------------------------------------------------------- --12 2.溶剂进料量--------------------------------------------------------------------- --12 3. 催化剂用量----------------------------------------------------------------------12 4. 聚丁二烯生成量----------------------------------------------------------------13 5.首釜物料衡算表------------------------------------------------------------------13 三．设备选择与计算

1.聚合釜体积------------------------------------------------------------------------14 2.确定釜的外形尺寸---------------------------------------------------------------14 3.搅拌形式选择---------------------------------------------------------------------15 4.搅拌功率计算---------------------------------------------------------------------15 四．热量衡算--------------------------------------------------------------------- ------15

参考文献----------------------------------------------------------------------------------17

附录1.BR生产工艺流程图 2.BR凝聚釜工艺装配图

概述

1 顺丁橡胶产品概述

顺丁烯橡胶，由丁二烯聚合制 得的结构规整的合成橡胶。与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。根据顺式1，4含量的不同，顺丁橡胶又可分为低顺式（顺式1，4含量为35％～40％）、中顺式(90％左右)和高顺式（96％～99％）三类。 高顺式顺丁橡胶分子间力小，分子量高，因而分子链柔性大,玻璃化温度低（Tg=-110℃），在常温无负荷时呈无定形态，承受外力时有很高的形变能力，是弹性和耐寒性最好的合成橡胶。且由于分子链比较规整，拉伸时可以获得结晶补强，加入炭黑又可获得显著的炭黑补强效果，是一种综合性能较好的通用橡胶。 2 顺丁橡胶生产工序方法 2.1 合成工序

顺丁橡胶的生产工序包括：催化剂、终止剂和防老剂的配制计量,丁二烯聚合,胶液凝聚和橡胶的脱水干燥。其聚合几乎都采用连续溶液聚合流程，聚合装置大都用3～5釜串联，单釜容积为12～50m。所用溶剂和所得产物随催化剂不同而异。 2.2 合成方法

① 用丁基锂为催化剂生产顺丁橡胶,多以环己烷 (或己烷)作溶剂。这种聚合体系的催化活性高,工艺简单，反应容易控制；但所得顺丁橡胶的顺式1，4含量低，分子量分布窄，不易加工，硫化后的顺丁橡胶的物理性能较差，一般只与聚苯乙烯树脂混炼作改性树脂。

② 用钛或钴催化体系生产顺丁橡胶，一般选用苯或甲苯作溶剂，制得顺丁橡胶的顺式1，4含量高，硫化胶的物理性能类似，不同的是钛系顺丁橡胶的分子量分布窄、冷流倾向大，加工性能也不如钴系和镍系顺丁橡胶好。

③ 用镍系催化剂生产顺丁橡胶，芳烃（如苯或甲苯）和脂肪烃（如环己烷、己烷、庚烷或加氢汽油）均可作为聚合溶剂，而且都得到高分子量、高顺式顺丁橡胶，以环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物作催化剂、以抽余油作溶剂生产顺丁橡胶的技术（我国生产橡胶的主要技术方法），中国自1959年开

始研究，于1971年建成万吨级生产装置并投产。

④ 尚有三种新型催化剂即：稀土催化剂（如环烷酸稀土－一氯二乙基铝－三异丁基铝）、 π－烯丙基氯化镍催化剂〔如(π-C3H5NiCl)2-四氯苯醌〕和卤化π－烯丙基铀催化剂均可制得高顺式(96％～99％)的顺丁橡胶，而且活性和所得硫化胶的物理性能也好，但由于开发较晚，至80年代中期尚未达到工业化生产的程度。

3 国内顺丁橡胶生产技术差距

① 品种单一，品牌少，难以适应市场变化需求 ② 生产成本高 ③ 生产技术差 ④ 质量上有差距

因此，我们要采用新的技术改善我们的生产技术

开发新型聚合釜反应器、催化剂陈化方式改进、凝聚釜采用热泵回收热能。

4顺丁橡胶发展方向

开发顺丁橡胶新品种和新牌号， 以调整现有顺丁橡胶的产品结构，增加装置适应性。继续进行充油顺丁橡胶不同充油份数及不同门尼的产品，稀土顺丁橡胶产量很少、装置规模小产品牌号单一，难以适应多种用途、多种加工配方的需求，缺少低顺橡胶的技术开发和应用研究， 并尽早将研究成果投入工业生产， 实现在顺丁橡胶装置上的多品种生产。

优化顺丁橡胶现有的催化体系和工艺条件，进一步降低物耗能耗，提高技术水平。催化剂陈化方式需改进，以提高总转化率，稳定活性。国内蒸汽与溶剂的消耗略高于国外， 增加了产品成本，产品出口量小。需要提高生产自控水平，如在线门尼粘度检测水平低， 导致产品门尼粘度波动较大，影响了用户使用。

开发新型聚合反应器。目前顺丁橡胶采用，采用双螺带搅拌器， 存在返混态、搅拌不均等缺陷。所以主要是搅拌浆型的改动，提高混合效果， 强化传热能力，从而能优化聚合工艺指标， 提高产品的内在质量。

不断开辟顺丁橡胶在非轮胎制品中的应用。增加顺丁橡胶在工程轮胎、拖机轮胎、农用轮胎中的使用比例， 占领塑料改性用顺丁橡胶市场，开发改性顺丁橡胶如氯化顺丁橡胶、环氧化、羧化、卤磺化改性顺丁橡胶的研究等，以进一步扩大顺丁橡胶的用量 5原料的物理化学性质及技术指标

生产顺丁橡胶的主要原料：单体：丁二烯；溶剂：溶剂油；引发剂：环烷酸镍、三异丁基铝、三氟化硼·乙醚络合物；终止剂：乙醇；防老剂：2.6-二叔丁基-4-甲基苯酚(简称2.6.4)。

其化学名称、分子式、结构式、物理化学性质、来源(原料路线确定)、用途等可以查阅《有机化工原料手册》《有机化工原料中间体便览》《有机化学》及有关资料等获得。设计时采用的各种原料质量指标如下：

5.1丁二烯

纯度：?99％；丁烯：?1％；水值：?20mgkg；醛酮总量：20mgkg；二聚物：?50mgkg；乙腈：检不出。

5.2溶剂油(C6油)

??组分：C5?2.1%、C657.8%、C740.1%；馏程：60～90℃；碘值：?0.2g100g；

水值：?20mgkg。

5.3环烷酸镍

镍含量：?7～8％；水份：?0.1％；不皂化物： 无 5.4三异丁基铝

外观浅黄透明；无悬浮物；活性铝含量：?50％。 5.5三氟化硼乙醚络合物