年产4万吨丁苯橡胶的工艺设计

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山石化公司研究院以正丁基锂为引发剂合成了丁二烯-苯乙烯二嵌段共聚物,该共聚物与普通溶聚丁苯橡胶相比,不仅具有良好的物理机械性能,同时具有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的多螯型引发剂及SnCl偶联剂等合成了具有宽相对分子质量分布、高门尼粘度的溶聚丁苯橡胶,并且采用湿法充油值得了物理机械性能优异的充油丁苯橡胶。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规模的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,具有掺混工艺简单、易于分散、改善沥青低温性能的特点,并填补了国内粉末丁苯橡胶改性沥青领域的空白。另外,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的环保标准。其日试产能力为360吨,试生产完成之后的日生产能力将达到500吨,专家认为,环保型丁苯橡胶的问世对于推进橡胶产品行业的环境保护具有重要意义。

1.3 设计依据、指导思想

1.3.1 设计依据

主要设计依据是依据南京扬子石化金浦橡胶股份有限公司丁苯橡胶的生产工艺。

1.3.2 指导思想

本设计的指导思想是:

(1)利用传统乳液聚合生产技术,确保产品质量高,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)对于易燃易爆场所,设计采用可靠的控制,报警消防设施;

(4)设计采用技术成熟完善的传统乳液聚合方法,达到环保的要求,对生产过程中的化学污水的排放要经过处理,以保证环保要求;

(5)厂房、车间、设备布置要严格按土建标准,以保证生产和正常进行及操作人员的安全。

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1.4 设计地区的自然条件

本设计的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 年平均降雨量:668.4毫米 平均气压:745.66mmH 最低气温:-10℃ 最大降雪量:420毫米 地震裂度:7度

日最大降雨量:119.3毫米 最高气温:39.0℃

水温:15℃

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第2章 工艺论证

2.1 产品的结构与性能

2.1.1 名称及其结构

名称:乳聚丁苯橡胶,简称ESBR (styrene-butadiene rubber) 分子式: CHCH2nCH2CHCHCH2n 其中n为平均聚合度,一般为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,又由于丁二烯的加成反应约80%发生在1,4位置,约20%发生在1,2位置,而在1,4位置上的链节又有顺式和反式两种区别,所以乳聚丁苯橡胶大分子内存在如下的微观结构。

HCCH2CCH2HHCCH2CCH2H 顺式-1,4-结构ChemPaster 反式-1,4-结构CHCH2CHCH21,2-结构 CHCH2 苯乙烯链节

此外,亦有少量支化和交联结构存在,冷法聚合的乳聚丁苯橡胶中丁二烯链的主要微观结构单元70%为反式-1,4-结构。

2.1.2丁苯橡胶的性能

表 1-2-1 乳聚丁苯橡胶的基本性能参数 性 能 密度,g/cm3 比热容, J/(kg.℃) 8

参 数 0.91~0.96 1820~1920 吉林化工学院

线膨胀系数, 10-4℃-1 Tg以下 Tg以上 折射率nD20 电导率 50HZ 106HZ 介电强度,Kv/mm 玻璃化温度Tg(DSC法),℃ 平均分子量 Mn — 0.8~0.9 2.3~2.5 1.5345 — 2.6 ~2.65 (60℃) 2.35 ~2.65 (60℃) 24~36 -55 (11~26)×104

2.1.3丁苯橡胶的用途

乳聚丁苯橡胶具有多方面的较好特性,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,尤其是耐磨、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多种橡胶材料并用或改性,这就使其应用范围得以扩广,获得广泛用途。

几乎所有统计资料显示乳聚丁苯橡胶的60%以上是用来生产制造轮胎用,其余的主要用途是制作胶管、胶带、胶板、胶辊、胶鞋、密封件多种橡胶制品,亦有一定量的电绝缘材料,医疗用品和其他工艺制品和民用小制品。近两年在世界丁苯橡胶消费结构中,用于生产轮胎及汽车制品用橡胶零部件对丁苯橡胶的需求量约占总消费量的54.0%,非汽车用橡胶制品约占总消费量的12.5%,制鞋等其他方面约占总消费量的33.5%[6]。]

2.2 工艺原理

(1)丁二烯 分子式 C4H6 结构式 CH2CHCHCH2 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

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